1. 廢棄口罩的危害

2. 聚酯纖維材料可降解口罩

3. 纖維素納米纖維可降解口罩

4. 可降解PLA納米纖維口罩及其生產(chǎn)方案

  1. 廢棄口罩的危害  

自2020年新冠肺炎疫情以來，口罩成為生活必備的防護用品，世界范圍內(nèi)口罩的消耗量大增?，F(xiàn)在人們常用的一次性醫(yī)用口罩主要由防水層（紡粘無紡布）、過濾層（熔噴無紡布）、耳帶、鼻梁條等部件組成。其中，防水層和過濾層均以聚丙烯無紡布超細纖維作為核心材料，占比90%以上；耳帶以PET塑料和聚氨酯（PU）等作為常用材料；鼻梁條以聚丙烯/鍍鋅鐵絲、聚乙烯/鍍鋅鐵絲或鋁條等作為常用材料。從成分分析可知，口罩的材料幾乎都是塑料，如果處理不當(dāng)，將會帶來許多危害和隱患。

（1）口罩如果被動物當(dāng)作食物誤食，將造成消化道疾病和死亡；而通過食物鏈的積累，口罩分解產(chǎn)生的塑料碎片可能影響到人體健康。

圖1 在馬來西亞，人們發(fā)現(xiàn)獼猴咀嚼廢棄口罩上的帶子

（2）口罩進入環(huán)境，如土壤，會很難降解，從而造成田地肥力衰減；口罩進入水域，尤其是海洋，會在洋流的作用下與其他物體碰撞，形成微塑料，不僅危害水生生物，也危及人類。

圖2 流入海洋的廢棄口罩

（3）廢棄口罩上可能會攜帶病毒，這會造成二次傳播的風(fēng)險。由于當(dāng)前新冠肺炎疫情形勢仍然嚴峻，口罩可能會成為疫情傳播的一個介質(zhì)。研究早已揭示，新冠病毒可以在金屬、玻璃和塑料上存活長達9天，有些甚至可以在低溫下停留長達28天。

全球疫情的懸而未決、大量持續(xù)使用口罩的常態(tài)化趨勢、不可降解的聚丙烯（PP）材料、醫(yī)療廢物中病毒的二次傳播，都令口罩這一“新型污染”甚至比此前的塑料污染更為嚴重。假設(shè)我國每天廢棄約2億只口罩，折合至少產(chǎn)生400噸廢棄塑料，一年將產(chǎn)生12萬噸廢塑料。能否制造出平時儲存穩(wěn)定、廢棄后可生物降解的民用口罩，凸顯中國力量的“硬核”支撐，是一個亟待解決的社會熱點問題。因此，國內(nèi)外各研究團隊也在加緊對可降解口罩的研發(fā)。

 2. 聚酯纖維材料可降解口罩 

聚酯纖維材料可降解口罩的研發(fā)，突破了幾項重要的關(guān)鍵技術(shù)。北京化工大學(xué)王朝副教授課題小組與彤程新材料集團研發(fā)團隊緊密配合，首次設(shè)計合成了熔融指數(shù)高達1200g/10min的可生物降解的改性聚己二酸/對苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）熔噴料（改性PBAT熔噴料現(xiàn)場見圖3）；突破了阻隔層無紡纖維布制備技術(shù)，實現(xiàn)了阻隔層納米纖維或微米纖維的成功紡絲（阻隔層掃描電鏡照片和阻隔性能測試見圖4）。耳帶材料未來將采用北京化工大學(xué)先進彈性體材料研究中心開發(fā)的生物可降解聚酯彈性體材料。北京工商大學(xué)對制造的全生物降解口罩的降解性能進行了評價，該口罩儲存穩(wěn)定，在普通環(huán)境下不會發(fā)生降解或性能下降。基于過去大量的研究數(shù)據(jù)，口罩阻隔層材料只有在堆肥的土壤中，才會進行降解，一般在幾個月內(nèi)會完全降解，由微生物進行分解，釋放出水和二氧化碳。

圖3 改性PBAT熔噴料生產(chǎn)現(xiàn)場

圖4 口罩阻隔層掃描電鏡照片和阻隔性能測試

 3. 纖維素納米纖維可降解口罩 

昆士蘭科技大學(xué)QUT的Thomas Rainey博士和他的研究團隊正在加緊研究他們正在開發(fā)的可生物降解的防污染口罩用的去除納米顆粒的新材料。Rainey博士稱：“我們已經(jīng)開發(fā)并測試了一種高度透氣的納米纖維素材料，該材料可以去除小于100納米（病毒大?。┑念w粒。”

圖5 從蔗渣到新型納米顆粒去除材料

“這種新材料具有優(yōu)良的透氣性，更強的去除最小顆粒的能力?？梢宰鳛榭谡种械囊淮涡赃^濾濾芯使用。該材料的生產(chǎn)成本會相對較低，因此適合一次性使用。纖維素納米纖維成分由甘蔗蔗渣等廢棄植物材料和其他農(nóng)業(yè)廢棄物制成，因此是可生物降解的。它可以用相對簡單的設(shè)備進行生產(chǎn)，因此我們可以快速大量生產(chǎn)這種材料。”

  4. 可降解PLA納米纖維口罩及其生產(chǎn)方案  

佛山輕子精密測控技術(shù)有限公司通過整合資源，設(shè)計了一款全部采用可生物降解原料的低成本可降解口罩方案。

圖6 PLA生物可降解納米纖維口罩生產(chǎn)方案

由于目前市面上PLA熔噴布產(chǎn)品貨源少，價格高昂，因此可以采用PLA無紡布結(jié)合納米纖維的方式大大降低口罩的生產(chǎn)成本。輕子公司提供全套的可降解納米纖維過濾材料的技術(shù)支持（包括平面口罩及N95口罩的可降解過濾材料）。口罩的核心功能是過濾，因此口罩中最重要的部分是過濾層，而這款口罩是用納米纖維膜作為過濾層。相比熔噴布，納米纖維膜的優(yōu)勢非常明顯，不但擁有極高的過濾效率，而且其阻力反而比熔噴布要小，能保證使用者呼吸通暢。

圖7 可降解PLA納米纖維口罩制備

  （1）材料方案   

輕子公司提供全套可降解（PLA）口罩原料，包括紡粘層、納米纖維過濾層、耳帶、鼻梁條等。聚乳酸（PLA），作為一種新型的生物降解材料，使用可再生的植物資源（如玉米）所提出的淀粉原料制成，具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最終生成二氧化碳和水，不污染環(huán)境，對保護環(huán)境非常有利，是公認的環(huán)境友好材料。

 （2）設(shè)備方案  

輕子公司開發(fā)的納米纖維生產(chǎn)線能在PLA紡粘布上完成PLA納米纖維過濾層的加工，從而實現(xiàn)可降解口罩濾材的工業(yè)化量產(chǎn)。納米纖維產(chǎn)線設(shè)備操作簡便，維護少，生產(chǎn)的PLA納米纖維濾材的納米纖維層纖維直徑小、比表面積大、孔隙率高、壓阻低，從而濾材具備濾效高、硬挺性好、透氣性高、韌性強、可降解、環(huán)境友好等優(yōu)點。

  1.2M設(shè)備生產(chǎn)方案

圖9 納米纖維生產(chǎn)線

【設(shè)備參數(shù)】

  600MM設(shè)備生產(chǎn)方案

【設(shè)備參數(shù)】

在面對新冠疫情危機時，佩戴口罩是十分重要的環(huán)節(jié)，但它不應(yīng)以犧牲我們的地球為代價。保護地球環(huán)境，抗擊新冠疫情，從提倡使用可降解口罩做起！

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