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聚丙烯纖維(PP)在醫用口罩的應用

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瀏覽: 發布日期:2020-03-02【

  口罩現在可是全國人民關注的硬通貨,而且現在各地買口罩完全是配給物資,需要預約和限購;然后口罩價格瘋漲、全球缺貨、騙子微商橫行,各地市場監督局在嚴打假冒偽劣口罩,那么我國到底每天能生產多少口罩呢?M66彩票彩民之家免費大全

  第一個問題最后回答。我先作為前石化行業人士,給大家從頭到尾分析一下,從聚丙烯顆粒(PP)到口罩的變身工藝,大家就能明白自行消毒給口罩消毒有沒有意義了。然后再梳理目前的原材料供應形勢,然后再根據公開消息為大家分析我國的產能,大家就估算我國或全球,一年能生產多少口罩。畢竟不是專業人士,具體細節請行業專家打臉輕點。M66彩票彩民之家免費大全

醫用口罩的生產M66彩票彩民之家免費大全

  醫用口罩M66彩票彩民之家免費大全

  這是常見的醫用口罩,主要由三層無紡布組成。內層是普通無紡布;外層是做了防水處理的無紡布,主要用于隔絕患者噴出的液體;中間的過濾層用的是經過駐極處理的聚丙烯熔噴無紡布;最后生產完畢后要經過環氧乙烷消毒并靜置7天揮發毒性,經過密封包裝,裝箱運走。M66彩票彩民之家免費大全

  醫用口罩的核心材料,就是駐極處理之后的聚丙烯熔噴無紡布。請務必記住這兩個關鍵詞,因為這是過濾新冠病毒氣溶膠的關鍵。M66彩票彩民之家免費大全

1.原材料:聚丙烯(PP)顆粒M66彩票彩民之家免費大全

  我就不去講原油是如何在煉廠變成聚丙烯的了;大家只要知道中石化、中石油、中海油的煉化工廠,除了檢大修之外,過年期間也是絕對不會停工就好,保證我們的汽柴油、化工原料(聚乙烯、聚丙烯)等持續生產,不會斷供,這也是央企的擔當(當然民企也不愿意停工,因為停工就耽誤生產,耽誤掙錢)。M66彩票彩民之家免費大全

聚丙烯顆粒M66彩票彩民之家免費大全

  聚丙烯(PP)顆粒M66彩票彩民之家免費大全

  從化工廠生產出來的聚丙烯顆粒就長這樣,我們買的塑料水壺、餐具之類,大部分都是聚丙烯做的。M66彩票彩民之家免費大全

  聚丙烯多少錢呢?目前的期貨價格是7000元/噸。一輛大貨車大概能拉30噸(還記得壓塌無錫國道的那輛百噸鋼卷車不?),所以通過物流提一車聚丙烯,成本大概是20萬左右。M66彩票彩民之家免費大全

2.聚丙烯纖維生產M66彩票彩民之家免費大全

  就像紡織需要植物纖維一樣,無紡布的生產同樣需要纖維料。聚丙烯顆粒是拿來融化塑形的,而高熔指聚丙烯纖維料,才是生產口罩的核心原料,就是下圖這種一條條的聚丙烯纖維。M66彩票彩民之家免費大全

  聚丙烯纖維M66彩票彩民之家免費大全

聚丙烯纖維M66彩票彩民之家免費大全

  2019年國內聚丙烯纖維的產量約為170萬噸,其中能用于口罩的高熔聚丙烯纖維約為95萬噸。生產單位就有我們中石化的鎮海煉化、上海賽科、荊門石化、海南煉化、茂名石化、石家莊煉化、廣州石化等等,中石油的煉廠也有一批,我不熟。M66彩票彩民之家免費大全

  這次為了應對疫情,中石化部分煉廠已經開始調整生產計劃,將于2月開始不斷增產高熔指聚乙烯纖維料,獨山子石化也隨時待命等待調整。所以這部分主要是庫存不足,產能上來以后,PP纖維的原材料供應絕對充足,只要路不斷就行。M66彩票彩民之家免費大全

  無紡布的生產商需要從經銷商或者化工廠那里采購聚丙烯纖維作為原材料,所以物流的道路是不能斷的!如果無紡布生產商的城市封路,就意味著原材料的供應被切斷了,那還怎么生產?M66彩票彩民之家免費大全

  聚丙烯纖維多少錢呢?阿里巴巴上查到的零售價是10000元/噸,數量級不會差。有各大央企在,聚丙烯纖維不會缺貨,價格也不會飛漲的,大家可以放心。M66彩票彩民之家免費大全

3.熔噴無紡布生產M66彩票彩民之家免費大全

  熔噴法(Melt Blowing)屬于聚合物擠壓法非織造工藝,是1954年美國海軍為了收集核試驗產生的放射性微粒研制的超細過濾效果的過濾材料,然后1965年前后,埃克森、3M等公司制造了第一代熔噴非織造設備。M66彩票彩民之家免費大全

  工藝原理就是用高速熱空氣對模頭噴絲孔擠出的聚合物熔體細流進行牽伸,由此形成超細纖維并凝聚在凝網簾或滾筒上,依靠自身粘合成為非織造布,噴絲的原理如下圖:M66彩票彩民之家免費大全

生產M66彩票彩民之家免費大全

  熔噴無紡布生產M66彩票彩民之家免費大全

  熔噴材料是靠自身纖維熱熔而成,厚度更厚熔噴法生產的無紡布,纖維的隨機和隔層交叉排列,形成了熔噴材料多彎曲通道結構,這樣顆粒物(新冠病毒氣溶膠)才會與纖維產生碰撞而被滯留。M66彩票彩民之家免費大全

  畫重點:醫用口罩的過濾機制是布朗擴散、截留、慣性碰撞、重力沉降和靜電吸附。前四種都是物理因素,就是熔噴法生產的無紡布自然具有的特性,過濾性約為35%;這是達不到醫用口罩要求的,我們需要對材料進行駐極處理,讓纖維帶上電荷,用靜電捕獲新冠病毒所在的氣溶膠。M66彩票彩民之家免費大全

4.駐極處理M66彩票彩民之家免費大全

  靜電吸附就是通過荷電纖維的庫侖力實現對新冠病毒飛沫(氣溶膠)的捕獲。原理就是讓過濾材料表面更開闊,對微粒的捕獲能力能搶,而電荷密度增加,對顆粒的吸附和極化效應更強,所以,過濾層的熔噴無紡布過濾材料,必須要經過駐極處理,才能在不改變呼吸阻力的前提下,實現95%的過濾性,才能有效防病毒。M66彩票彩民之家免費大全

  口罩要在到達阻隔效果的同時保證舒適通氣性,醫用口罩吸氣阻力一般不超過343.2帕斯卡(Pa),民用口罩吸氣阻力小于135帕斯卡(Pa)。M66彩票彩民之家免費大全

  駐極處理能夠大幅提高過濾效率,不改變呼吸阻力,而且駐極電壓越高,材料過濾效率越高。一般需要駐極電壓在30Kv-60kv,駐極時間要在20秒以上。M66彩票彩民之家免費大全

  最后生產出來的醫用高熔指熔噴無紡布原料,大概是這個樣子的,20000元/噸。M66彩票彩民之家免費大全

那么口罩為什么能夠阻擋病毒的傳播呢?它又是什么樣的材質呢?M66彩票彩民之家免費大全

  我們通常說口罩是無紡布材料,無紡布是相對紡織布來說,就是非紡織的布,是由定向的或隨機的纖維而構成。M66彩票彩民之家免費大全

聚丙烯M66彩票彩民之家免費大全

  具體到口罩上,其原料全部都是(Polypropylene,簡稱PP),,示意圖見圖一和圖二。M66彩票彩民之家免費大全

防病毒M66彩票彩民之家免費大全

聚丙烯高熔指無紡布專用料成為最佳選擇,生產熔體質量流動速率在33-41g/min的聚丙烯產品,達到衛材聚丙烯無紡布標準M66彩票彩民之家免費大全

  從口罩用料上來看,。M66彩票彩民之家免費大全

  從纖維應用領域看,聚丙烯纖維專用料產品應用于非織造布、服裝面料、地毯絲、醫用手術用品、民用衛生用品等領域。M66彩票彩民之家免費大全

  在醫療衛生方面,聚丙烯無紡布專用料生產的無紡布可用于一次性手術衣、被單、口罩、蓋布、液體吸收墊等,無紡布口罩是由專業用于醫療衛生的纖維無紡布內兩層,中間增加一層過濾防菌達99.999%的以上過濾溶噴布經超聲波焊接而成,無紡布口罩的鼻梁處采用環保型全塑條,不含任何金屬,配帶透氣,舒適。M66彩票彩民之家免費大全

這里告訴大家什么是防病毒醫用口罩。M66彩票彩民之家免費大全

  目前,新型冠狀病毒正處于爆發期,又正值過年時間,全國醫用口罩基本斷貨。再者,為實現抗病毒效果,口罩只能一次性使用,使用成本昂貴。M66彩票彩民之家免費大全

醫用口罩抗菌原理介紹M66彩票彩民之家免費大全

  可起到病毒防護作用的口罩主要有醫用外科口罩和N95口罩。國家YY 0469-2004《醫用外科口罩技術要求》標準規定,醫用外科口罩須達到的重要技術指標包括過濾效率、細菌過濾效率和呼吸阻力:M66彩票彩民之家免費大全

  過濾效率:在空氣流量(30±2)L/min條件下,對空氣動力學中值直徑(0.24±0.06)μm氯化鈉氣溶膠的過濾效率不低于30%;M66彩票彩民之家免費大全

  細菌過濾效率:在規定條件下,對平均顆粒直徑為(3±0.3)μm的金黃色葡萄球菌氣溶膠的過濾效率不低于95%;M66彩票彩民之家免費大全

  呼吸阻力:在過濾效率流量條件下,吸氣阻力不超過49Pa,呼氣阻力不超過29.4Pa。M66彩票彩民之家免費大全

  這其中保證細菌過濾效果的標準就是第二條,金黃色葡萄球菌細菌氣溶膠過濾效率不低于95%,這也就是N95概念的由來。因此N95口罩雖然不是醫用口罩,但是滿足過濾效率滿足95%的標準,且能更好地貼合人體面部,所以也能起到很好的病毒預防作用。M66彩票彩民之家免費大全

而給這兩種口罩帶來病毒過濾作用的主要材料就是極細密且帶靜電的內層過濾布——熔噴無紡布。 M66彩票彩民之家免費大全

含有肺炎病毒的飛沫靠近熔噴無紡布后,會被靜電吸附在無紡布表面,無法透過。M66彩票彩民之家免費大全

  熔噴無紡布主要材質是聚丙烯,是一種超細靜電纖維布,可以捕捉粉塵。M66彩票彩民之家免費大全

  這就是這種材料隔絕病菌的原理。粉塵被超細靜電纖維捕捉住后,極不易因清洗而脫離,且水洗亦會被破壞靜電的吸塵能力。因此這種口罩只能一次性使用。適合平面口罩熔噴過濾級別有:普通級、BFE95(濾效95%)、BFE99(濾效99%)、VFE95(濾效99%)、PFE95(濾效99%)、KN90(濾效90%)。M66彩票彩民之家免費大全

醫用外科口罩M66彩票彩民之家免費大全

紡粘無紡布+熔噴無紡布+紡粘無紡布。M66彩票彩民之家免費大全

  醫用外科口罩一般是由三層無紡布制成。材料是 也可以一層改用短纖改善皮膚觸感,即ES熱軋無紡布+熔噴無紡布+紡粘無紡布。口罩外層具有防飛沫設計,中層過濾,內存吸濕。熔噴布一般選用20克重的。M66彩票彩民之家免費大全

  而N95杯型口罩則由針刺棉、熔噴布、及無紡布組成,其熔噴布通常采用40克重甚至更高,再加上針刺棉的厚度,所以外觀上看起來比平面口罩更厚一些,其防護效果至少能達到95%。M66彩票彩民之家免費大全

  幾層口罩,在口罩的國家標準GB/T 32610中并沒有規定,如果是醫療用口罩,至少應該是3層,即我們說的SMS(2層S層和1層M層),目前國內最高的層數是5層,即SMMMS(2層S層和3層M層),做口罩并不難,比較難的是做SMMMS布,一臺進口的無紡布設備價格都是上億元,筆者見過最貴的一臺醫療無紡布設備是5億人民幣。M66彩票彩民之家免費大全

  這里面的S表示紡粘層(Spunbond),其纖維直徑比較粗,在20微米(μm)左右,2層S紡粘層主要作用是支撐整個無紡布結構,對阻隔并沒有太大的作用。M66彩票彩民之家免費大全

口罩里面最重要的是阻隔層或則熔噴層MM66彩票彩民之家免費大全

  (Meltblown),熔噴層的纖維直徑比較細,在2微米(μm)左右,所以只有紡粘層直徑的十分之一,M66彩票彩民之家免費大全

  如果S紡粘層過多,口罩就比較硬,而熔噴層M過多,則呼吸比較困難,所以從口罩呼吸的難易程度可以判斷口罩的隔絕效果,呼吸越困難,則阻隔效果更好,但是,如果M層變為薄膜,就基本上不能呼吸了,病毒是阻隔了,人也快不行了,所以,這也是一個技術問題。M66彩票彩民之家免費大全

  為了更能說明問題,我們將紡粘層S纖維,熔噴層M纖維和頭發做一個對比圖如下,頭發直徑的1/3,接近紡粘層纖維,而頭發直徑的1/30,和熔噴層M纖維直徑接近了,當然,研發人員還在開發更細的纖維,來保證更好的抗菌阻隔性。M66彩票彩民之家免費大全

  前面提到,M層越細,就越能阻擋細菌等微小顆粒的進入,比如N95,就是指在正常情況下,能阻擋95%的微小顆粒(0.3微米),按照醫用防護口罩國家標準GB/T 19083要求,在氣體流量為85L/min情況下,口罩對非油性顆粒過濾效率符合下表要求:M66彩票彩民之家免費大全

N95實際上就是用聚丙烯無紡布SMMMS制作成的能過濾95%微細顆粒的5層口罩。M66彩票彩民之家免費大全

  從上面的解釋來說,M66彩票彩民之家免費大全

  最后我們從材料角度來看看分別對S紡粘層和M熔噴層都有哪些要求:M66彩票彩民之家免費大全

M層:熔噴層M66彩票彩民之家免費大全

材料要求:高流動性。M66彩票彩民之家免費大全

推薦材料:M66彩票彩民之家免費大全

  國產材料如山東道恩降解法聚丙烯:Z-1400,Z1500,進口如巴塞爾公司的茂金屬聚丙烯HP461Y,MF650Y。M66彩票彩民之家免費大全

S層:紡粘層M66彩票彩民之家免費大全

材料要求:高強度M66彩票彩民之家免費大全

  推薦材料:熔體指數在25~60聚丙烯,比如埃克森美孚Exxon-Mobile的和上海賽科的2040都是很好的紡粘材料,如S2040性能指標如下:M66彩票彩民之家免費大全

最后,我們要M66彩票彩民之家免費大全

佩戴正確的防護口罩,M66彩票彩民之家免費大全

保護自己,愛護他人M66彩票彩民之家免費大全

眾志成城,抗擊疫情M66彩票彩民之家免費大全

中國加油!M66彩票彩民之家免費大全