防護(hù)型口罩用“智能芯片”的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

吉林法德龍硅藻土新材料科技有限公司， 吉林 白山 134300

隨著人們環(huán)保意識(shí)的逐漸增強(qiáng)，防護(hù)型口罩的消費(fèi)量也越來(lái)越大，但國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上防護(hù)型口罩的質(zhì)量卻千差萬(wàn)別。2016年11月1日，我國(guó)首個(gè)民用防護(hù)型口罩國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)——GB/T 32610—2016《日常防護(hù)型口罩技術(shù)規(guī)范》[1]正式實(shí)施，這標(biāo)志著防護(hù)型口罩已納入標(biāo)準(zhǔn)化管理。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)防護(hù)型口罩的防護(hù)性與從國(guó)外進(jìn)口的防護(hù)型口罩相比相差甚遠(yuǎn)，這導(dǎo)致人們寧可花高價(jià)購(gòu)買(mǎi)進(jìn)口防護(hù)型口罩，也不愿購(gòu)買(mǎi)低價(jià)的國(guó)產(chǎn)防護(hù)型口罩。但實(shí)際上，無(wú)論是進(jìn)口的還是國(guó)產(chǎn)的防護(hù)型口罩，由于每個(gè)人臉型不同，故佩戴時(shí)不可能與臉部貼服得非常嚴(yán)密，都會(huì)或多或少地存在氣體短路現(xiàn)象(即外圍空氣從口罩與臉部的縫隙中進(jìn)入并被人體吸入)。因此，為解決防護(hù)型口罩存在的技術(shù)問(wèn)題，吉林法德龍硅藻土新材料科技有限公司研發(fā)了一款防護(hù)型口罩專(zhuān)用“智能芯片”，并得到了廣大防護(hù)型口罩生產(chǎn)廠家的一致認(rèn)可，市場(chǎng)前景十分樂(lè)觀。

1 防護(hù)型口罩用“智能芯片”的開(kāi)發(fā)

1.1 硅藻土的功能特性

我國(guó)硅藻土資源非常豐富，儲(chǔ)藏量為3.85億t，遠(yuǎn)景儲(chǔ)藏量大于20.00億t，亞洲第一、世界第二。尤其是在吉林省白山地區(qū)，硅藻土儲(chǔ)藏量占全國(guó)儲(chǔ)藏量的60%～65%。吉林省白山地區(qū)的硅藻土品質(zhì)好，SiO2含量在95.0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))以上、Al2O3含量在0.8～3.0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、Fe2O3含量在0.2～2.0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，比表面積大(33～65 m2/g)，微孔甚多(2.0～2.5億個(gè)/g)，粒徑范圍一般在10～3 000 nm，常規(guī)密度在0.4～0.9 g/cm3，微孔體積在0.45～0.98 cm3/g。且隨著硅藻土的生產(chǎn)分級(jí)提純技術(shù)的不斷成熟，有關(guān)硅藻土的應(yīng)用研究也在不斷地深入，并創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

硅藻土屬納米級(jí)粉體材料，它的多微孔吸附性賦予了其具有多功能性，如吸附甲醛、吸異味除臭、吸光消光、吸聲降噪、釋放負(fù)氧離子、殺菌消毒、凈化空氣、耐熱阻燃、耐疲勞抗老化、呼吸調(diào)濕等。所以，硅藻土在建筑材料、復(fù)合材料、凈化材料、助濾或微過(guò)濾材料上得到了極其廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前，硅藻土已成為繼稀土材料之后的又一新型材料，應(yīng)用面廣、作用大，并已形成綠色的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。

1.2 “智能芯片”的開(kāi)發(fā)

吉林法德龍硅藻土新材料科技有限公司基于硅藻土的多功能性，將硅藻土復(fù)合在兩種透氣性較好的非織造布中，制成了一種非織造布復(fù)合材料[2](已獲專(zhuān)利)。其中，硅藻土中的微孔在應(yīng)用時(shí)會(huì)受到不同因素的影響，因此為保證微孔的完好性，吉林法德龍硅藻土新材料科技有限公司利用硅藻土良好的水溶性和分散性，將其與熱熔膠混合在一起，利用漿點(diǎn)式黏合襯生產(chǎn)工藝，制成了一種非織造布復(fù)合材料。且由于硅藻土是一種納米級(jí)粉體材料，自身極易出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，若不采取一定的技術(shù)措施，則無(wú)法實(shí)現(xiàn)將硅藻土均勻地與熱熔膠混合在一起。所以，實(shí)現(xiàn)硅藻土與熱熔膠的均勻混合是研究要解決的首項(xiàng)技術(shù)問(wèn)題。吉林法德龍硅藻土新材料科技有限公司采用硅藻土改性的方法[3](已獲專(zhuān)利)，在硅藻土表面形成薄薄的包覆膜，減輕了納米級(jí)硅藻土粉體的團(tuán)聚現(xiàn)象。具體硅藻土改性工藝流程：原料稱(chēng)重→混配→高速混合→自然冷卻→成品→檢驗(yàn)→包裝→入庫(kù)。

然后，利用攪拌釜將改性硅藻土與熱熔膠在常溫低速下進(jìn)行混合，再采用漿點(diǎn)式復(fù)合機(jī)制成非織造布復(fù)合材料，即得到防護(hù)型口罩用“智能芯片”。而之所以稱(chēng)其為“智能芯片”，是因?yàn)樗奈兹?、吸異味、除臭、殺菌消毒、凈化空氣、釋放?fù)氧離子、呼吸調(diào)濕等功能對(duì)防護(hù)型口罩來(lái)講非常重要。故帶有“智能芯片”的新型防護(hù)型口罩特別受廣大戴眼鏡人群的歡迎和喜愛(ài)。

“智能芯片”的生產(chǎn)工藝流程：改性硅藻土與熱熔膠混配→非織造布退卷→烘干燙平→漿點(diǎn)→復(fù)合→ 收卷→分切→檢驗(yàn)→成品→包裝→入庫(kù)。

2 “智能芯片”防護(hù)型口罩與普通防護(hù)型口罩的對(duì)比

“智能芯片”是“智能芯片”防護(hù)型口罩的心臟?！爸悄苄酒本哂袠O強(qiáng)的吸附能力，可提高防護(hù)型口罩的防護(hù)功能，封閉口罩與人臉之間的縫隙，科學(xué)有效地解決氣體短路現(xiàn)象，使霧霾無(wú)法進(jìn)入并被人體吸入，克服了防護(hù)型口罩與人臉不貼服的缺陷；同時(shí)，由于“智能芯片”的高吸附性，人們佩戴口罩時(shí)呼出的水氣全部被“智能芯片”所吸附，故可確保冬天佩戴眼鏡不上霜，這是“智能芯片”獨(dú)特的功效，是任何材料所無(wú)法比擬的。已有大量的應(yīng)用研究表明，無(wú)論“智能芯片”放置在何種材質(zhì)的防護(hù)型口罩中，其作用都是非常有效且效果顯著的。本文參照GB 2626—2006《呼吸防護(hù)用品——自吸過(guò)濾式防顆粒物呼吸器》[4]，對(duì)“智能芯片”防護(hù)型口罩與普通防護(hù)型口罩進(jìn)行了反復(fù)的試驗(yàn)對(duì)比，結(jié)果顯示“智能芯片”防護(hù)型口罩的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都好于普通型防護(hù)口罩(表1)。

注：過(guò)濾效率是指在模擬試驗(yàn)中，PM2.5濃度為350 μg/m3時(shí)，口罩過(guò)濾后的PM2.5濃度達(dá)到75 μg/m3的效率

從表1可以看出，同為B級(jí)的防護(hù)型口罩：“智能芯片”防護(hù)型口罩的呼吸阻力比普通防護(hù)型口罩降低了50%～70%，所以人們佩戴“智能芯片”防護(hù)型口罩明顯要比佩戴普通防護(hù)型口罩舒服；相同條件下，“智能芯片”防護(hù)型口罩對(duì)PM2.5的過(guò)濾效率比普通防護(hù)型口罩提高了15%～20%，所以其對(duì)人們的保護(hù)作用更強(qiáng)、防霧霾效果更理想；由于“智能芯片”自身具有吸甲醛功能，且水洗后甲醛會(huì)分解而自動(dòng)消失，因此佩戴“智能芯片”防護(hù)型口罩，人體會(huì)免遭霧霾中甲醛的危害；“智能芯片”防護(hù)型口罩對(duì)空氣中大腸埃希菌的抑菌率也遠(yuǎn)高于普通防護(hù)型口罩，提高了30%～35%，這意味著，即便是戴過(guò)的“智能芯片”防護(hù)型口罩未及時(shí)清洗，其也具有抑菌的作用，且從真菌菌落總數(shù)可見(jiàn)，普通防護(hù)型口罩是“智能芯片”防護(hù)型口罩的數(shù)十倍。

3 結(jié)論

通過(guò)綜合對(duì)比分析和大量的實(shí)踐應(yīng)用研究表明，“智能芯片”防護(hù)型口罩各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都好于普通防護(hù)型口罩?！爸悄苄酒钡难芯颗c應(yīng)用技術(shù)路線是可行的，效果是非常理想的，且“智能芯片”的成功研究將會(huì)給防護(hù)型口罩行業(yè)帶來(lái)巨大的變革?！爸悄苄酒狈雷o(hù)型口罩既科學(xué)又安全，而且舒適透氣，其為人類(lèi)抵御霧霾等空氣污染提供了一種科學(xué)有效的辦法。“智能芯片”研究應(yīng)用的大量結(jié)果充分說(shuō)明，“智能芯片”防護(hù)型口罩是今后口罩發(fā)展的必然趨勢(shì)，應(yīng)用市場(chǎng)空間巨大，發(fā)展前景光明。

[1] 中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì).日常防護(hù)型口罩技術(shù)規(guī)范：GB/T 32610—2016[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2016：1-17.

[2] 刁廣祥.一種復(fù)合材料不織布的制備方法：20141040 5930.5[P].2017-01-25.

[3] 刁廣祥.一種改性硅藻土的制備方法：201410147630.1[P].2016-01-27.

[4] 國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局.呼吸防護(hù)用品——自吸過(guò)濾式防顆粒物呼吸器：GB 2626—2006[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006：1-25.