【集萃網(wǎng)觀察】
新冠肺炎疫情爆發(fā)以來(lái)，高質(zhì)量應(yīng)急防護(hù)新材料研發(fā)破題刻不容緩。應(yīng)急防護(hù)用纖維作為急迫性、重要性、普適性并重的研究項(xiàng)目，受到了國(guó)家先進(jìn)功能纖維創(chuàng)新中心、全國(guó)乃至世界纖維及制品行業(yè)的廣泛關(guān)注。為此，2020年3月，國(guó)家先進(jìn)功能纖維創(chuàng)新中心和盛虹控股集團(tuán)共同設(shè)立了“盛虹·應(yīng)急保障與公共安全用纖維材料及制品科研攻關(guān)項(xiàng)目專項(xiàng)基金”，重點(diǎn)聚焦應(yīng)急保障與公共安全用纖維材料及其制品相關(guān)的科研攻關(guān)項(xiàng)目的研發(fā)。經(jīng)過(guò)一年多的研發(fā)，近日，國(guó)家先進(jìn)功能纖維創(chuàng)新中心向大眾發(fā)布了“盛虹·應(yīng)急保障與公共安全用纖維材料及其制品科研攻關(guān)項(xiàng)目”最新研發(fā)成果。
為詳細(xì)推廣宣傳這些項(xiàng)目的研發(fā)成果，國(guó)家先進(jìn)功能纖維創(chuàng)新中心聯(lián)合《紡織服裝周刊》開辟“先進(jìn)功能纖維，為安全加碼”系列報(bào)道，按照口罩類項(xiàng)目、防護(hù)用先進(jìn)功能纖維與制品類項(xiàng)目、防護(hù)用創(chuàng)新性纖維與制品類項(xiàng)目，分3期詳細(xì)報(bào)道項(xiàng)目研發(fā)的最新進(jìn)展。 猶記得2020年初，在新冠肺炎疫情肆虐的那一段時(shí)間，口罩嚴(yán)重短缺、熔噴布價(jià)格暴漲，暴露出我國(guó)在功能防護(hù)纖維紡織品領(lǐng)域的短板。面對(duì)這種情況，行業(yè)眾多高校、企業(yè)、機(jī)構(gòu)充分發(fā)揮自身的技術(shù)和生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，針對(duì)應(yīng)對(duì)新冠肺炎、SARS等疫情以及霧霾天氣時(shí)的個(gè)體防護(hù)與醫(yī)療一線專業(yè)防護(hù)需求，開展了防護(hù)用先進(jìn)功能纖維與制品相關(guān)研究，開發(fā)出了阻隔性、舒適性等功能進(jìn)一步提升的先進(jìn)纖維關(guān)鍵制備技術(shù)和關(guān)鍵裝備。 攻克傳統(tǒng)口罩靜電吸附相關(guān)問(wèn)題 眾所周知，傳統(tǒng)醫(yī)用口罩的重要材料是熔噴布，熔噴布主要以聚丙烯為主要原料，聚丙烯空隙多、結(jié)構(gòu)蓬松、抗褶皺能力好，這些具有獨(dú)特毛細(xì)結(jié)構(gòu)的超細(xì)纖維，可增加單位面積上的纖維數(shù)量和比表面積，從而使熔噴布具有很好的過(guò)濾性、屏蔽性、絕熱性和吸油性等。但近年來(lái)爆發(fā)的SARS、COVID-19等新型冠狀病毒顆粒尺寸在100納米左右，而傳統(tǒng)的一次性口罩所采用的熔噴布纖維直徑在微米尺度，由其構(gòu)造的網(wǎng)孔尺寸大于病毒本身，必須依靠靜電吸附才能有效攔截病毒，然而吸附在口罩上的病毒可能成為新的污染源，從而造成二次污染。
針對(duì)這一問(wèn)題，東華大學(xué)和生納科技（上海）有限公司通過(guò)將口罩內(nèi)的納米纖維及外層無(wú)紡布負(fù)載抗病毒藥物，開發(fā)出抗病毒口罩，主要用于病人和醫(yī)生使用。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人莫秀梅介紹，載有藥物的抗病毒口罩達(dá)到了防護(hù)2級(jí)99%，對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、白色念珠菌的抑菌率都達(dá)到99%，H1N1的抗病毒活性為99.95%，H3N2的抗病毒活性為99.91%。
傳統(tǒng)口罩使用幾次后，會(huì)因荷電層靜電消除而降低過(guò)濾效率，針對(duì)這一問(wèn)題，浙江理工大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院（國(guó)際絲綢學(xué)院）院長(zhǎng)于斌帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性發(fā)明了軟支撐納米纖維膜，利用物理攔截過(guò)濾原理阻隔病毒，可避免因高濕環(huán)境導(dǎo)致靜電消除而影響過(guò)濾效率，而且可重復(fù)使用。此外，該納米纖維膜孔隙率極高（孔徑<0·1μm），可實(shí)現(xiàn)高過(guò)濾效率與低過(guò)慮阻力間的平衡，既能阻擋病毒，又有良好的高透氣性。于斌介紹，利用本材料制備的口罩，經(jīng)國(guó)家勞動(dòng)保護(hù)用品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心、國(guó)家紡織服裝產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（浙江）等多家權(quán)威資質(zhì)機(jī)構(gòu)測(cè)試，口罩過(guò)濾效率大于95%，吸氣阻力88-91Pa（遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)要求≤350Pa），呼氣阻力76Pa（遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)要求≤ 250Pa），達(dá)到了GB 2626-2006標(biāo)準(zhǔn)中KN95要求。
北京化工大學(xué)教授譚晶帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)更是創(chuàng)新性地研發(fā)出了一款可讓病毒“迷路”的納米纖維材料。譚晶介紹，該材料采用“零溶劑”熔體微分靜電紡絲技術(shù)制作，這種高壓靜電力可通過(guò)靜電微分和“拔河效應(yīng)”，將聚合物溶體均勻分割成多股流，最終可獲得不同形態(tài)結(jié)構(gòu)的纖維膜，形成錯(cuò)綜復(fù)雜的微孔通道，病毒通過(guò)時(shí)就會(huì)像走“迷宮”一樣被攔截，而且這種口罩經(jīng)酒精消毒或水洗后其阻隔病毒的功能不會(huì)大幅度衰減，可滿足重復(fù)使用要求。
新型材料口罩可自然降解
鑒于口罩的爆發(fā)式使用，全球多地出現(xiàn)了大量廢棄口罩，可能引發(fā)新一輪的白色危機(jī)。有報(bào)道稱，澳洲多處海灘出現(xiàn)水質(zhì)污染和白色垃圾，在這些常見的塑料污染中，已經(jīng)出現(xiàn)了口罩的身影。在地中海，法國(guó)環(huán)保組織也發(fā)現(xiàn)口罩、防護(hù)手套，在這里竟然隨處可見！而這些口罩大多數(shù)是傳統(tǒng)的聚丙烯口罩，這類口罩無(wú)法在環(huán)境中降解，回收系統(tǒng)的缺陷將使得大量聚丙烯口罩暴露在土壤和水環(huán)境，材料進(jìn)一步變成了微塑料進(jìn)入水循環(huán)和大氣循環(huán)，完全降解需要上百年。
北京化工大學(xué)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的讓病毒“迷路”的口罩則能很好地解決這個(gè)問(wèn)題。譚晶介紹，這種口罩以聚乳酸為原料，在一定條件下可完全降解為二氧化碳和水，具有可再生、無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)，而且口罩所用纖維材料，采用了熔體微分靜電紡絲技術(shù)，不需要使用溶劑，完全摒棄有毒溶劑，還可耐受多次水洗重復(fù)使用，實(shí)現(xiàn)了全流程綠色制造。對(duì)于該技術(shù)目前的研發(fā)情況，譚晶介紹，相比成熟的傳統(tǒng)熔噴技術(shù)，熔體微分靜電紡絲技術(shù)還需進(jìn)一步提升制造效率，降低制造成本。目前團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)一步研發(fā)新型濾料，比如具備抗菌殺毒和過(guò)濾的多功能可降解濾材；同時(shí)需要進(jìn)一步優(yōu)化濾材結(jié)構(gòu)，通過(guò)微米納米插層，實(shí)現(xiàn)更低的過(guò)濾阻力，提升舒適性。
山東寬原新材料科技有限公司也采用天然可降解生物基纖維為前驅(qū)體，研制出了新型生物基活性碳纖維復(fù)合材料。由該材料制備的防護(hù)口罩具備吸附率高、阻隔功能性強(qiáng)、透氣性好、抑菌性好等特性。
據(jù)了解，為繼續(xù)支持研發(fā)應(yīng)急保障與公共安全用纖維材料及其制品，國(guó)家先進(jìn)功能纖維創(chuàng)新中心創(chuàng)新中心已發(fā)布了《2021年度“盛虹·應(yīng)急保障與公共安全用纖維材料及其制品科研攻關(guān)項(xiàng)目”申報(bào)指南》，將重點(diǎn)圍繞疫情防護(hù)、醫(yī)衛(wèi)防護(hù)等高阻隔、抗菌抑菌等功能纖維材料以及智能纖維及其防護(hù)材料，各種應(yīng)用領(lǐng)域下高阻燃、抗熔滴、抗靜電、防紫外等功能性個(gè)體防護(hù)纖維材料與制品，防護(hù)用纖維與產(chǎn)品的檢測(cè)與評(píng)價(jià)等展開。根據(jù)指南，創(chuàng)新中心將征集相關(guān)項(xiàng)目，組織專家遴選項(xiàng)目擇優(yōu)支持，推進(jìn)項(xiàng)目實(shí)施并對(duì)科研項(xiàng)目進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)驗(yàn)收。
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