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全民免费疫苗?口罩防疫仍不可放松,口罩如何防御病菌?

全民免费疫苗?口罩防疫仍不可放松,口罩如何防御病菌?

2021-01-04

2021年第一个新年礼物是“全民免费疫苗”。


1231日上午,国务院联防联控机制举行新闻发布会,介绍新冠病毒疫苗附条件上市及相关工作情况。


对于获批准上市的新冠病毒疫苗价格定位问题,国务院联防联控机制科研攻关组疫苗研发工作组组长郑忠伟在会上称,一个产品的成本,影响因素很多,和生产规模、使用规模密切相关。随着疫苗附条件上市的获批,已经准备好的规模化生产即将展开,中国制定的免疫规划也即将推开。


国家卫健委副主任、国务院联防联控机制科研攻关组疫苗研发专班负责人曾益新指出,疫苗的基本属性是属于公共产品,价格可能会根据使用规模的大小有所变化。但是一个大前提是,肯定是为全民免费提供,这是一个大前提。


虽然疫苗已经开始普及,但疫苗效果还有待考察,而且新冠肺炎病毒十分狡猾,变异较快,疫苗对变异病毒的适用性、防疫程度和安全性都需要一段时间验证。目前,最安全有效的方法依然是佩戴口罩,疫苗只能近距离精准打击,口罩却能大面积将大部分可疑病毒拒之门外。

口罩是如何防御病菌的?


普通外科口罩分为三层,防水层、过滤层和舒适层,过滤层是具有静电吸附作用的熔喷布,自带电荷,能有效吸附病菌。而电荷是由驻极体提供的,那什么是驻极体呢?通俗的讲,只要能长时间储存电荷的材料或物质就可以认为是驻极体。

在空气过滤的过程中,静电吸附依靠库仑力直接吸引气相中的带电微粒并将其捕获,或诱导中性微粒产生极性再将其捕获,就可以更有效地过滤气体载体相中的亚微粒子,有效增强过滤效率,而空气阻力却不会增加。这就是所谓的有效低阻过滤材料。驻极体材料恰好具有这一性质。

驻极体的发展历程


1963年,科学家卡尔·齐格勒(Karl Ziegler)和居里奥·纳塔(Giulio Natta)因为配位聚合催化剂的贡献和等规聚丙烯的合成等工作,获得了诺贝尔化学奖,此时,距离医用灭菌式纱布口罩的诞生已经过了68年。


15年之后,现代口罩中使用的聚丙烯熔喷布驻极体才被目前防护领域知名的3M公司发明出来,并申请了专利。1981年,3M公司第一次将该材料用于空气净化领域,而后又申请了口罩相关的诸多专利。这也奠定了现代口罩以聚丙烯熔喷布(驻极体)作为核心过滤层的技术基础,而后淘汰取代了无菌纱布口罩。


1919年第一个人工驻极体制备出来之后,相继发现了很多优秀的驻极体材料,其中就有量大面广的石油化工产品聚丙烯。工业生产中,一般使用电晕驻极的办法给聚丙烯熔喷布注入电荷,如下图所示,注入其中的电荷在常温下会非常持久的待在熔喷纤维里面。

(聚丙烯熔喷布制备和电晕驻极过程)


熔喷布里的电荷


聚丙烯纤维中的电荷主要分成两种,一种是比较容易跑掉的电荷,70℃左右就会跑掉,另一种是在材料中比较稳定的,这部分电荷就需要达到100℃以后才会慢慢的跑掉。


好的驻极熔喷布,重要的特征是电荷在高温下还相对稳定。因为电荷有正负之分,所以驻极的时候可以使用正电压驻极也可以是使用负电压驻极,但是实验结果表明,负电压驻极后的电荷更加稳定,所以一般工业生产中都是用负电压驻极。在负电荷驻极的工艺中,注入到聚丙烯中的电荷以碳酸根离子和氧负离子为主。


注入到聚丙烯中的电荷储存时间和聚丙烯材料的结晶程度有很大的关系,结晶度越高,注入的电荷越多,电荷也越稳定。有研究人员用容易结晶的等规聚丙烯和不结晶的无规聚丙烯以不同比例进行混合,发现等规聚丙烯越多,电荷在常温下的储存时间越长,甚至储存时间高达290天时,表面电势也只衰减了10%左右,如下图所示。

(不同等规聚丙烯含量对电荷稳定性的影响)


由此可见,提高驻极体材料电荷储存能力的途径有两种方法:


1、通过提高材料的结晶度和机械变形,使材料的结构发生变化,形成细长的孔洞通道阻止电荷漂移。


2通过引入具有电荷存储性能的添加剂(电气石)来产生电荷陷阱捕获电荷、和自身能长久的产生微弱电流形成静电场。

Suntech熔喷机自带驻极体处理:纤维从0.25mm的喷丝板孔喷出后,空中拉丝1-4μm,喷丝细而均匀,再受到带电质子如电子或离子的轰击,使得纤维基材成为驻极体,采用高结晶度的材料配合最优温度控制,确保驻极体处理效果。保证产出熔喷布拥有良好的静电吸附作用、过滤性和透气性。

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