3.2　防护口罩过滤材料基本原理

口罩一般由外部防水层、中间过滤层以及内部吸湿层三大部分组成，如图3-3所示。近口鼻的内层用于吸湿，中间的过滤层是经过特殊驻极处理的熔喷无纺布，能够有效阻隔颗粒物。根据口罩类型的不同，中间过滤层的厚度为100～1000μm，纤维丝径1～10μm。口罩的主要作用是阻隔病原微生物、粉尘、烟、雾等颗粒物在人与环境间传播，而实际气体的过滤主要基于两种过滤机理：机械过滤和静电吸附。机械过滤是采用机械的方式将病毒等杂质拦截下来，一是气流中的大颗粒物受重力影响沉降到滤料上，从气流中分离；二是当颗粒物绕过阻挡在气流前方的滤料纤维时，较高质量的颗粒物受惯性影响会偏离气流方向，撞到滤料纤维上被过滤下来；三是颗粒在气流中处于最靠近滤料的流线上，因颗粒的半径大于流线与滤料之间的距离而被滤料“刮蹭”而拦截下来；四是受空气分子热运动影响，极其微小的颗粒受到空气分子的撞击，不断改变运动方向，呈现布朗运动，随机性地接触到滤料纤维被过滤下来。

图3-3　口罩的结构

❶Spunbond：无纺布；Meltblown：熔喷布。

静电吸附则是利用带静电物体吸附轻小物体的性质，通过在口罩过滤材料上注入电荷，并使其长时间保持静电势状态，当空气中的颗粒通过口罩时无论气流中的颗粒物本身是否带静电，都容易受静电吸引而被过滤下来，从而在不提高呼吸阻力的情况下，大大地提高整体过滤效率。静电吸附是口罩同时实现对颗粒物的高过滤特性和低气体阻力的关键。

中间过滤层是口罩的核心层，主要材料为熔喷非织造布，而聚丙烯（PP）熔喷非织造布因其量大、成本低、纤维超细、比表面积大、孔隙率高以及空气阻力低等优点，广泛用在口罩中，因此，PP熔喷非织造布的性能决定了口罩的隔离过滤效果。

PP熔喷非织造布，采用高速热空气流对模头喷丝孔挤出的聚合物熔体细流进行牵伸，由此形成超细纤维并收集在凝网帘或滚筒上，同时自身黏合而成。其生产工艺流程图如图3-4所示。

图3-4　熔喷生产工艺流程图