納米纖維濾膜高效低阻過濾材料應用案例

一、產品應用背景

受新冠肺炎影響，國內口罩需求量大增，作為口罩核心有效過濾材料熔噴布市場供應缺口巨大。靜電紡絲作為納米級纖維膜制作工藝，將靜電紡絲納米纖維膜用于空氣過濾具有很大的優勢，一方面納米級纖維絲擁有更高的空隙率，同時擁有更細小的納米孔，通過靜電紡絲過程，本身將是駐極處理的一個過程，減少生產工藝步驟，縮短生產時間。

二、產品優勢

電紡連續納米纖維是一種新型的纖維材料，一方面，電紡納米纖維除了能將大顆粒物通過機械篩分作用而截留外，對于顆粒過濾的直接攔截效應和慣性沖擊效應更為顯著，有利于提高纖維膜的過濾效率；另一方面納米纖維的比表面積大，表面吸附性好，可增加空氣中懸浮微小顆粒擴散至其表面而沉積的概率，將部分進入膜內部的小顆粒通過吸附作用而截留，從而提高了其對微小顆粒的過濾效率；同時，孔隙率高、孔徑分布較均勻，纖維之間的相互貫通的多孔結構又保證了納米纖維膜具有相對低的壓降。

三、產品應用

（1）納米纖維濾膜替代熔噴布

一般的醫療口罩都是由3層組成，內外層均為紡粘無紡布，中間夾著一層熔噴無紡布。外層無紡布可以防飛沫，內層無紡布可以吸濕，而中間一層則是熔噴布，過濾防菌效果可以達到95%以上。

熔噴布生產是將高熔纖維料通過高速高壓的熱空氣流熔化，再從紡絲微孔中噴出，拉成直徑 0.3~7μm 的超細纖維，像做棉花糖一樣，在氣流引導下均勻地鋪在收集裝置上，利用自身余熱黏合成網。這時的熔噴布只有 30% 左右的過濾效率，還要再通過高壓電極放電等方式讓熔噴布帶上一定量的電荷，稱為駐極處理，這樣再靠靜電效應吸附微粒，過濾效率可提升至 80% 以上。

過濾效應主要分為靜電效應、攔截效應、碰撞效應、篩網效應、布朗效應。較大的粒子可以被過濾材料攔截濾掉。一部分則在通過過濾材料的網狀通道時，粒子撞擊纖維，受分子引力作用被吸附。另外還有一部分粒子小尺度低速運動的粒子在做布朗擴散運動時被纖維吸附。除此之外，通過駐極處理的熔噴布纖維，帶有靜電，極細小顆粒會因靜電作用被吸附。

靜電紡絲(Electrospinning)是指聚合物流體在幾千伏至幾萬伏的高壓靜電場作用下，使聚合物液滴克服表面張力而產生噴射細流，細流在噴射過程中拉伸固化落在接受屏上，最終形成非織造、連續的網狀纖維氈的技術，是目前能夠直接、連續制備聚合物納米纖維的方法。靜電紡絲具有性能穩定、品質優益、可紡物質種類繁多和工藝可控等優點，在物理攔截污染工程材料的開發方面具有廣泛的應用前景，是安全、環保、高效的空氣過濾材料。

目前團隊實驗室擁有的大型靜電紡絲設備，將紡絲液通過靜電紡絲將納米纖維絲紡織到基底紡粘無紡布，形成納米纖維過濾膜和基底紡粘無紡布形成高效低阻過濾層。

靜電紡絲納米纖維過濾層上層為納米纖維，下層為微米級無紡布過濾材料，提高過濾效率，可有效過濾0.1微米以上的顆粒物或細菌病毒。納米纖維的高孔隙率和多細孔具有高效低阻過濾效果?？煞螱B2626-2006《呼吸防護用品自吸過濾式防顆粒物呼吸器》規定的KN95防護標準。