目前市場上的口罩究竟能不能保護我們抵抗病毒呢?答案並不簡單


目前市場上的口罩究竟能不能保護我們抵抗病毒呢?答案並不簡單

2020年初,隨著新冠病毒疫情的爆發,瘋狂的口罩搶購熱潮開始進入公眾眼球。在各大電商平臺的搜索框輸入“口罩”,結果有幾十萬件商品,而功能分類更是達到十幾種,各類標稱“PM2.5防護” “隔離粉塵” “防霾”等防護功能的口罩看得人眼花繚亂。

這些口罩究竟能不能保護我們抵抗病毒呢?

從之前的媒體報道和國家相關機構的檢測數據看,市場上琳琅滿目的標稱具有各類功能的口罩,產品質量真的是不盡如人意。就以防霾口罩質量舉例:

2014年3月,中國消費者協會公佈的對上海、安徽、重慶、寧波、哈爾濱等五地市場上銷售的口罩產品開展比較試驗結果顯示,37款口罩產品中,僅有四成口罩初始過濾效率較好。

2015年5月,央視《每週質量報告》報道了上海市質量技術監督局對多款標稱具有“PM2.5防護、防霾、防細顆粒物”等防護功能的口罩產品開展質量安全風險監測結果,僅有不到兩成的口罩其防霾功效達到國家相關標準要求。

一次性使用醫用口罩廣泛應用於醫務人員在非有創環境中使用,主要用於防止來自患者的病毒向醫務人員傳播,保護醫務工作人員的安全。在這次新冠病毒疫情中也承擔起保護大眾的重要責任,屬於Ⅱ類醫療器械產品,風險較高,如果質量不合格,會造成病毒的傳染,危及醫務人員和大眾的健康。

  • 口罩作為防護用品,如何分類?

從口罩的外觀結構上講,可以將口罩分為平面口罩、杯狀口罩、摺疊立體口罩、帶呼氣閥口罩、棉布插片式口罩、新風口罩等。

從佩戴方式上,可以分為掛耳式口罩和掛頭式口罩兩種。

從口罩應用場所上講,口罩一般可以分為兩大類,一般口罩和防護口罩。

從口罩所用材料上講.可以分為紗布口罩、無紡布口罩、棉布加濾片式口罩、添加活性炭功能口罩等。

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防護口罩按照防護對象的不同又可以分為日常防護型口罩、醫療用口罩、工業用口罩、煤礦專用口罩等。

具有顆粒物防護作用的口罩大都使用的過濾材料主要是無紡布。就過濾材料的生產而言,基本上多使用熔噴或者靜電紡絲等方式,部分廠家能夠通過駐極工藝在過濾材料上附加電荷,在不增加材料厚度和阻力的基礎上提高材料的吸附能力。

目前常見的口罩為一次性無紡布口罩,其結構主要包括 內外層的紡粘層.中間夾心濾片層的熔噴布或者靜電棉。

  • 評價一個口罩質量的好壞,主要看哪些指標?

口罩質量的主要評價指標包括過濾效率呼吸阻力適配性

等。

過濾效率是口罩的關鍵技術要求之一,表徵防護口罩濾棉對顆粒物的防護能力。按照其防護對象的不同,防塵口罩的濾棉分為KN類KP類

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過濾效率越好的材料,對顆粒物濾除的能力越好,相應的通過口罩材料吸入的空氣中的顆粒物越少。對同一種材料,厚度和密度越大,對顆粒物的濾除能力越好,過濾效率越高,但相應的空氣通過材料的阻力也越大。

呼吸阻力是評價口罩舒適性能的重要指標。防護口罩不僅應具有良好的防護性能,還必須具有良好的生理舒適性能。佩戴防護口罩會使佩戴者呼吸阻力增大,阻力增大的幅度會因個人的呼吸頻率、深度和肺通氣量的不同而不同,阻力過大可引起呼吸道機械性狹窄,氧耗增加呼吸困難,從而導致佩戴者工作能力降低。相反,防護口罩阻力越小,人體佩戴口罩呼吸時感覺就會越順暢。

適配性指標考察佩戴過程中防護口罩與佩戴者臉面部的密合程度。口罩佩戴過程中,空氣中的顆粒物會通過口罩材料、口罩罩體縫隙、口罩和人臉面部之間的空隙通過呼吸進入人體。這一指標在GB 2626-2006中,稱為總洩漏率;在GB 19083-2010中,稱為密合性:在《日常防護型口罩技術規範》中,這一指標稱為防護效果。由於過濾效率、呼吸阻力、適配性都是評價口罩性能的關鍵性指標,在各主要國家和標準化組織所制定的防護口罩標準中,如日本的JIST 8151、美國的NIOSH,42 CFR Part 84、歐盟的EN 149和EN 143、澳大利亞/新西蘭的AS/NZS 1716等標準中都有涉及。

  • 如何評價不同企業生產的醫用外科口罩對細菌氣溶膠阻留效果?

採用人工發生細菌氣溶膠和定量空氣採樣方法進行過濾效率測試。連續檢測2004~2006年12個企業生產的醫用外科口罩,其對細菌氣溶膠過濾效率全部達標的企業只有6個;不同企業生產的醫用外科口罩質量參差不齊。

導致口罩防護效果不合格的原因很多,其中最主要的有兩個方面:

1.口罩使用的材料性能不達標。

2.口罩的適配性較低。

以防霧霾口罩的標準評價系統舉例:

在防顆粒物性能方面,國家標準GB/T 32610-2016《日常防護型口罩技術規範》採用結合“過濾效率”+”防護效果”進行評價。口罩的防護效果依據空氣質量指數分為4個等級,分別為A級(防護效果最高),B級,C級和D級(防護效果最低)。各等級口罩分別適用不同汙染程度的環境空氣,如對於嚴重汙染天氣.需要佩戴A級口罩。

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中國紡織品商業協會團體標準TAJ 100l-2015《PM2.5防護口罩》則採用”過濾效率”+“總洩漏率”進行綜合評價。

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  • 介紹幾種熔噴布材料與新型加工技術:

防護口罩只能阻擋細菌病毒,卻無法殺滅細菌病毒。在病毒流行期間,有些人即使佩戴了N95的防護口罩,還是會感染病毒,主要原因並不是口罩或者防護服的過濾效率低,而是在使用過程中,人們會不自覺的觸摸口罩表面,使得手上就沾滿了病毒細菌,如果再用手去觸碰眼睛、鼻子、嘴巴等粘膜組織就可能感染病毒。

一種新型抗菌氯胺化合物改性聚丙烯熔噴過濾材料,通過接枝法使得2,4-二氨基-6-二烯丙基氨基-1,3,5-三嗪(NDAM)單體接枝到聚丙烯大分子鏈上,再將接枝反應後的改性聚丙烯經熔噴工藝製成熔噴過濾材料,然後進行氯漂處理,使氯離子替代PP-g-NDAM聚合物上的氫離子,由於氯離子遇水形成遊離態氯,即活性氯,具有強氧化性,能夠殺菌,從而使熔噴過濾材料具備抗菌性能。

與傳統的抗菌材料不同,由於NDAM單體是通過接枝反應與聚丙烯聚合,而非粘合或噴灑的方式粘附在纖維表面,因此,不會由於移動,擠壓,摩擦等原因發生脫落,影響抗菌性能,而且可以通過反覆氯漂使該抗菌材料多次使用,提高了抗菌材料的使用壽命,在保證過濾效率的同時,能夠殺滅細菌,可以大大降低感染率,更好的保護使用者的安全。

然而,實驗發現,PP-g-NDAM的熱穩定性差,當溫度超過280°C時,PP-g-NDAM就會發生熱降解。而通常情況下,熔噴的紡絲溫度在320°C以上,由於溫度過高,使得PP-g-NDAM大量發生熱降解,聚合物熔體中出現大量的小分子,使得大分子間交聯程度增加,熔體粘度增加,從而出現噴絲孔堵塞,斷絲,拉伸不充分,料點等現象,嚴重影響熔噴材料性能,並大幅度降低熔噴試樣的抗菌性能。

選用熔體指數MFI1500的聚丙烯切片為原料,可降低紡絲溫度,使得紡絲溫度能夠控制在280°C以下,並調節空氣壓力,接收距離等參數,儘可能的提高熔噴試樣性能。實驗後發現,熔噴試樣的性能有了明顯的改善,纖維直徑降低,斷絲和料點現象明顯減少,過濾效率有了較顯著的提高。通過氯漂處理後,熔噴試樣具有一定的抗菌性能。但熔噴試樣的過濾效率和殺菌率離目標過濾效率≥95%,殺菌率≥99.9%差距較大。

對熔噴試樣進行駐極處理,利用電暈法對熔噴試樣加以30kv的電壓,使熔噴試樣中的纖維表面帶上靜電荷,過濾效率有了明顯提高,有兩組熔噴試樣的過濾效率達到84.88%和80.08%,可見,駐極處理對於提高過濾效率有顯著效果。在解決殺菌率問題上,通過提高引發劑含量,增加參加反應的NDAM含量比來提高接枝率,並在氯漂過程中,延長氯漂時間,使得氯離子充分取代氫離子,有效增加活性氯含量,最終,使得含有100%PP-g-NDAM的熔噴試樣對大腸桿菌的殺菌率達到100%。

氯胺化合物抗菌劑是一種新型的抗菌劑。

利用接枝法使得大分子鏈上接枝抗菌基團從而實現對聚丙烯進行改性是目前國內較為先進的方法。

由改性的聚丙烯PP-g-NDAM切片通過熔噴工藝製成的熔噴試樣具有高效快速穩定殺菌性能,若用於醫用防護口罩的過濾層,將能更好的保護使用者的安全。該材料若能用於實際生產中,將具有廣闊的市場前景,對於提高醫用防護口罩防護性能具有重大意義。

康那香公司在1997年投入空氣過濾材料的開發,其生產的能有效防範SARS病毒的非織材料高性能N95型口罩,是用聚丙烯熔噴非織追布經過靜電加工製成的濾材製作而成

納米纖維直徑、納米纖維材料的厚度和不同熔噴材料對熔噴-靜電紡-熔噴(MEM)納米複合非織造材料過濾性能影響最大,通過複合一層很薄的納米纖維膜(0.029~0.116 μm),熔噴材料的過濾效率從38.100%提高到99.429%以上,品質因數提高近2倍,該材料能夠有效攔截空氣中的PM2.5和病毒等微小有害粒子,可應用於高性能防護口罩。

平面型荷電防病毒口罩的結構及基本性能:口罩由過濾層、口罩帶及鼻夾組成,過濾層包括保護層、荷電吸附層和緻密過濾層,其工作原理是通過正負電荷的相互吸引作用吸附病毒,通過機械截留作用截留微粒,性能檢測表明,氣流阻力、過濾效率、沾水等級及阻燃性能等性能指標完全符合醫用防護口罩技術要求的規定,大腸桿菌噬菌體f2截留率大於99.99%。

  • 普通百姓如何檢驗買的口罩的質量和真假?

1、看透光度:正規的熔噴布,纖維直徑是1-3微米,這個細度下,高分子有取向發白現象,遮光性很好,不怎麼透光,買到很透的,100%不合格口罩。當然如果是兩層結構的也是100%假的!

2、中間層的熔噴層外觀判斷:熔噴層是很細的纖維做成的,纖維很白很細,通常25克的底層還有條形壓紋,布面比較乾澀,有靜電吸附性,撕開有點像紙,比較脆,不過它是超拒水材料!假三層口罩中間層有的是衛生紙,這種可以加水測試出來。

3、簡單的抗水實驗:把平面口罩的藍色的最外層撕下來,讓中間層和底層形成一個U形漏斗形狀,儘量多加水,放十幾分鍾看會不會漏,不會漏的話通常是熔噴布,因為熔噴布是很細的拒水纖維疊層在一起的,因此抗水效果很好。

4、如果你對手中的防護用品不放心,“共青團中央”平臺提供“防護用品生產企業查詢”的功能,可前往查詢手中防護用品的來源和具體信息。

—— 參考文獻 ——

專家解讀口罩的質量判別及檢測 ,《中國纖檢》2016年1期

日常生活防護口罩質量標準對比分析,《中國纖檢》2017年11期

平面型荷電防病毒口罩的結構及性能評價,《醫療衛生裝備》2005年4期

MEM納米複合非織造材料的過濾性能,《東華大學學報(自然科學版)》2014年2期

非織材料高性能口罩有效防範SARS,《產業用紡織品》2003年7期

抗菌氯胺化合物改性聚丙烯熔噴工藝及性能研究, 劉超,東華大學:紡織材料與紡織品設計


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