N95口罩是什么材料做成的？國(guó)內(nèi)都有哪些化工企業(yè)生產(chǎn)相關(guān)原材料？
口罩，現(xiàn)在已經(jīng)成為了人手必備的物品了。新型冠狀病毒感染病例的不斷增加，大家對(duì)戴口罩的意識(shí)也大幅度的“提高”。
國(guó)內(nèi)各大便利店、藥房等零售渠道的口罩產(chǎn)品被搶購(gòu)一空，淘寶、京東、拼多多等多個(gè)電商平臺(tái)中，包括3M品牌旗艦店內(nèi)的部分KN95系列口罩、主打防霾、防粉塵、防病毒的系列口罩，大多處在“缺貨”、“無貨”、“下架”狀態(tài)，全民搶購(gòu)口罩進(jìn)入緊張狀態(tài)。
目前我國(guó)醫(yī)用口罩主要分為3種：防護(hù)級(jí)別最高的醫(yī)用防護(hù)口罩、手術(shù)室等有創(chuàng)操作環(huán)境常用的醫(yī)用外科口罩和普通級(jí)別的一次性使用醫(yī)用口罩。那么口罩為什么能夠阻擋病毒的傳播呢？它又是什么樣的材質(zhì)呢？我們通常說口罩是無紡布材料，無紡布是相對(duì)紡織布來說，就是非紡織的布，是由定向的或隨機(jī)的纖維而構(gòu)成。具體到口罩上，其原料全部都是聚丙烯（Polypropylene，簡(jiǎn)稱PP），醫(yī)療用口罩一般都是多層結(jié)構(gòu)，一般簡(jiǎn)稱為SMS結(jié)構(gòu)，示意圖見圖一和圖二。從口罩用料上來看，聚丙烯高熔指無紡布專用料成為最佳選擇，生產(chǎn)熔體質(zhì)量流動(dòng)速率在33-41g/min的聚丙烯產(chǎn)品，達(dá)到衛(wèi)材聚丙烯無紡布標(biāo)準(zhǔn)。從纖維應(yīng)用領(lǐng)域看，聚丙烯纖維專用料產(chǎn)品應(yīng)用于非織造布、服裝面料、地毯絲、醫(yī)用手術(shù)用品、民用衛(wèi)生用品等領(lǐng)域。在醫(yī)療衛(wèi)生方面，聚丙烯無紡布專用料生產(chǎn)的無紡布可用于一次性手術(shù)衣、被單、口罩、蓋布、液體吸收墊等，無紡布口罩是由專業(yè)用于醫(yī)療衛(wèi)生的纖維無紡布內(nèi)兩層,中間增加一層過濾防菌達(dá)99.999%的以上過濾溶噴布經(jīng)超聲波焊接而成,無紡布口罩的鼻梁處采用環(huán)保型全塑條,不含任何金屬，配帶透氣，舒適。國(guó)內(nèi)疫情逐漸擴(kuò)大，各地口罩供不應(yīng)求，煉化企業(yè)快速轉(zhuǎn)變生產(chǎn)計(jì)劃，確保全力保供。據(jù)了解，目前國(guó)內(nèi)高熔指纖維生產(chǎn)企業(yè)共31家，2019年全年高熔纖維產(chǎn)量在88萬噸左右。1月下旬疫情驟起，1月21日東華能源率先公布全力保供高熔指纖維Y381H用于醫(yī)療口罩生產(chǎn)，上海賽科全力以赴，使命保障醫(yī)護(hù)用品原料，洛陽石化指出如果2月初纖維料有緊急需求，將組織企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)、保障原料供應(yīng)。中石化華北因濟(jì)南煉化全月排產(chǎn)纖維料，目前暫未加大排產(chǎn)，大連有機(jī)雙線在產(chǎn)高熔指纖維，巨正源繼續(xù)重點(diǎn)推廣Y40L纖維料，獨(dú)山子石化隨時(shí)待命將隨時(shí)調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，確保下游工廠需求，中國(guó)石油為全國(guó)保供優(yōu)質(zhì)衛(wèi)生材料，在疫情面前，全力以赴。關(guān)鍵時(shí)刻，使命擔(dān)當(dāng)，各大煉化企業(yè)正全力跟進(jìn)高熔纖維的排產(chǎn)問題，將繼續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，根據(jù)市場(chǎng)需求情況，增加產(chǎn)量滿足市場(chǎng)需求。下游生產(chǎn)企業(yè)3M中國(guó)，該工廠工作人員指出，目前工廠也沒有存貨，正加班加點(diǎn)生產(chǎn)口罩產(chǎn)品，全力對(duì)抗這一場(chǎng)沒有硝煙的戰(zhàn)爭(zhēng)。有報(bào)道數(shù)據(jù)顯示，1噸高熔指纖維料可生產(chǎn)大約25萬個(gè)病菌防護(hù)口罩，1噸透明料可生產(chǎn)約50萬個(gè)醫(yī)用一次性注射器，疫情面前聚丙烯生產(chǎn)廠家正在積極行動(dòng)。目前，新型冠狀病毒正處于爆發(fā)期，又正值過年時(shí)間，全國(guó)醫(yī)用口罩基本斷貨。再者，為實(shí)現(xiàn)抗病毒效果，口罩只能一次性使用，使用成本昂貴。這里告訴大家怎么用科學(xué)方法自己制作高效的防病毒醫(yī)用口罩。可起到病毒防護(hù)作用的口罩主要有醫(yī)用外科口罩和N95口罩。國(guó)家YY 0469-2004《醫(yī)用外科口罩技術(shù)要求》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，醫(yī)用外科口罩須達(dá)到的重要技術(shù)指標(biāo)包括過濾效率、細(xì)菌過濾效率和呼吸阻力：- 過濾效率：在空氣流量（30±2）L/min條件下，對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)中值直徑（0.24±0.06）μm氯化鈉氣溶膠的過濾效率不低于30%；
- 細(xì)菌過濾效率：在規(guī)定條件下，對(duì)平均顆粒直徑為（3±0.3）μm的金黃色葡萄球菌氣溶膠的過濾效率不低于95%；
- 呼吸阻力：在過濾效率流量條件下，吸氣阻力不超過49Pa，呼氣阻力不超過29.4Pa。
這其中保證細(xì)菌過濾效果的標(biāo)準(zhǔn)就是第二條，金黃色葡萄球菌細(xì)菌氣溶膠過濾效率不低于95%，這也就是N95概念的由來。因此N95口罩雖然不是醫(yī)用口罩，但是滿足過濾效率滿足95%的標(biāo)準(zhǔn)，且能更好地貼合人體面部，所以也能起到很好的病毒預(yù)防作用。而給這兩種口罩帶來病毒過濾作用的主要材料就是極細(xì)密且?guī)ъo電的內(nèi)層過濾布——熔噴無紡布。熔噴無紡布主要材質(zhì)是聚丙烯，是一種超細(xì)靜電纖維布，可以捕捉粉塵。含有肺炎病毒的飛沫靠近熔噴無紡布后，會(huì)被靜電吸附在無紡布表面，無法透過。這就是這種材料隔絕病菌的原理。粉塵被超細(xì)靜電纖維捕捉住后，極不易因清洗而脫離，且水洗亦會(huì)被破壞靜電的吸塵能力。因此這種口罩只能一次性使用。適合平面口罩熔噴過濾級(jí)別有：普通級(jí)、BFE95（濾效95%）、BFE99（濾效99%）、VFE95（濾效99%）、PFE95（濾效99%）、KN90（濾效90%）。醫(yī)用外科口罩一般是由三層無紡布制成。材料是紡粘無紡布+熔噴無紡布+紡粘無紡布。也可以一層改用短纖改善皮膚觸感，即ES熱軋無紡布+熔噴無紡布+紡粘無紡布?？谡滞鈱泳哂蟹里w沫設(shè)計(jì)，中層過濾，內(nèi)存吸濕。熔噴布一般選用20克重的。而N95杯型口罩則由針刺棉、熔噴布、及無紡布組成，其熔噴布通常采用40克重甚至更高，再加上針刺棉的厚度，所以外觀上看起來比平面口罩更厚一些，其防護(hù)效果至少能達(dá)到95%。幾層口罩，在口罩的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 32610中并沒有規(guī)定，如果是醫(yī)療用口罩，至少應(yīng)該是3層，即我們說的SMS（2層S層和1層M層），目前國(guó)內(nèi)最高的層數(shù)是5層，即SMMMS（2層S層和3層M層），做口罩并不難，比較難的是做SMMMS布，一臺(tái)進(jìn)口的無紡布設(shè)備價(jià)格都是上億元，筆者見過最貴的一臺(tái)醫(yī)療無紡布設(shè)備是5億人民幣。
這里面的S表示紡粘層（Spunbond），其纖維直徑比較粗，在20微米（μm）左右，2層S紡粘層主要作用是支撐整個(gè)無紡布結(jié)構(gòu)，對(duì)阻隔并沒有太大的作用。口罩里面最重要的是阻隔層或則熔噴層M（Meltblown），熔噴層的纖維直徑比較細(xì)，在2微米（μm）左右，所以只有紡粘層直徑的十分之一，這個(gè)對(duì)防止細(xì)菌、血液滲透其至關(guān)重要的作用。如果S紡粘層過多，口罩就比較硬，而熔噴層M過多，則呼吸比較困難，所以從口罩呼吸的難易程度可以判斷口罩的隔絕效果，呼吸越困難，則阻隔效果更好，但是，如果M層變?yōu)楸∧ぃ突旧喜荒芎粑?，病毒是阻隔了，人也快不行了，所以，這也是一個(gè)技術(shù)問題。為了更能說明問題，我們將紡粘層S纖維，熔噴層M纖維和頭發(fā)做一個(gè)對(duì)比圖如下,頭發(fā)直徑的1/3，接近紡粘層纖維，而頭發(fā)直徑的1/30，和熔噴層M纖維直徑接近了，當(dāng)然，研發(fā)人員還在開發(fā)更細(xì)的纖維，來保證更好的抗菌阻隔性。
前面提到，M層越細(xì)，就越能阻擋細(xì)菌等微小顆粒的進(jìn)入，比如N95，就是指在正常情況下，能阻擋95%的微小顆粒（0.3微米），按照醫(yī)用防護(hù)口罩國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19083要求，在氣體流量為85L/min情況下，口罩對(duì)非油性顆粒過濾效率符合下表要求：表1：醫(yī)用防護(hù)口罩過濾等級(jí)從上面的解釋來說，N95實(shí)際上就是用聚丙烯無紡布SMMMS制作成的能過濾95%微細(xì)顆粒的5層口罩。最后我們從材料角度來看看分別對(duì)S紡粘層和M熔噴層都有哪些要求：推薦材料：國(guó)產(chǎn)材料如山東道恩降解法聚丙烯：Z-1400，Z1500，進(jìn)口如巴塞爾公司的茂金屬聚丙烯HP461Y，MF650Y。推薦材料：熔體指數(shù)在25~60聚丙烯，比如?？松梨贓xxon-Mobile的和上海賽科的2040都是很好的紡粘材料，如S2040性能指標(biāo)如下：
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