第3章
病毒防护口罩关键材料

王　丹　陈建峰　宁凯军　丁　超

3.1　发展病毒防护口罩关键材料的背景需求及战略意义

2020年伊始，一场新型冠状（以下简称“新冠”）病毒感染的肺炎疫情暴发并迅速在全球蔓延，由于新冠病毒最重要的扩散途径是人与人的传染，所以口罩成为不可或缺的防控利器。2020年1月20日，中国工程院院士、国家卫生健康委员会高级别专家组组长钟南山在中央电视台《新闻1+1》节目中明确指出戴口罩对于新冠病毒防护是有用的。1月22日，国家卫生健康委员会在国务院新闻办公室新闻发布会提倡“口罩文明”，建议疫情期间一定要戴口罩，并指出“戴口罩既是对自己的防护，也是对其他人的保护”。在国家的号召和支持下，各行业通力协作。石化企业全力生产口罩关键材料——聚丙烯（PP）熔喷布、汽车企业供应口罩机，加上多部门的支持“兜底”政策，转产企业没有后顾之忧地开足马力生产口罩，日产能大幅跃升，有效缓解了口罩供需难题。

市面上的口罩主要分为医用口罩、工业劳保口罩以及民用防护口罩三大类，不同的口罩使用范围各不相同。不同类型的口罩遵循不同的口罩标准，主流的标准有中国标准、欧洲标准、美国标准、韩国标准以及日本标准等，如图3-1与表3-1～表3-3所示。

从以上各国的口罩标准可以看出，医用口罩主要的核心指标是细菌过滤效率（BFE）、耐合成血液穿透性以及压差，其中美国医用口罩标准增加了对颗粒物过滤效率的控制，LEVEL 3级别口罩更是将合成血液穿透的阻力标准提高到了160mmHg ，是目前医用口罩标准中要求最为严格的；与此同时，随着疫情的发展以及后疫情时代人们对口罩的依赖，医用口罩和个人防护的占比继续保持上升，如图3-2所示的统计和预测。另外，工业用与民用口罩标准主要关注口罩的颗粒物过滤效率（PFE）与呼吸阻力，如儿童防护口罩标准中，不仅要求口罩在高流量85L/min下达到PFE 95%以上，而且要求口罩具有较低的呼吸阻力，才能满足儿童佩戴的防护效果与舒适性；除此之外，口罩的油性过滤效果也是衡量口罩质量好坏的一个重要指标，高油性过滤效率兼具低气阻的口罩需求旺盛，而供应端相对比较缺乏，因此，对医用口罩和一些个人民用口罩的性能与材料研究就显得尤为重要。需要投入更多的技术与资金进行研究和改善。

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。

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。

3.3　可重复使用口罩关键技术及产业化发展现状

口罩重复使用技术

口罩使用过程中，因细菌病毒在静电层的沉积以及哈气（水汽）等导致荷电层静电的消除，都会损伤其过滤效果，甚至失效。因此，新冠病毒感染的肺炎疫情（简称新冠疫情）期间若想重复使用口罩，需要重点考虑两点问题：一是如何在不破坏口罩材料及微观结构的情况下，杀死或者去除沉积到口罩上的新冠病毒；二是重新恢复口罩过滤层电荷或将外界电荷转移至过滤层（即荷电再生），以保证重复使用的口罩仍具有一定的颗粒物阻隔效果。2020年2月14日，科学网报道了北京化工大学陈建峰院士科研团队关于新冠肺炎疫情应急时期口罩重复使用的初步研究成果。

首先，研究人员将使用后的一次性医用无纺布口罩置于热水中做消毒杀菌清洁处理，随后采用电吹风机、电风扇、电子点火器等对“失效”的口罩进行吹干荷电处理，证实口罩可重新荷电而再生静电效应。基于此，研究人员提出应急时期一次性医用无纺布口罩荷电再生导则，具体步骤如下：

① 将用过的一次性医用无纺布口罩置于大于56℃的热水中浸泡30min（参考《新型冠状病毒肺炎防控方案（第四版）》所述56℃30min可有效灭活病毒），通常沸水与室温水（按20℃算）1∶1混合后约为60℃，为提高灭毒杀菌效果，可适当提高沸水比例。

② 将口罩从水中取出，甩掉表面液滴，平放在干燥的绝缘材质表面（如桌布、床单等），用电吹风机吹烘约10min吹干并荷电，或用普通电风扇吹口罩约15min，或用普通家用电子点火器对口罩进行全面覆盖的“电击”，通过口罩内部纤维的摩擦或外部放电等，使口罩材料重新荷电。

③ 在绝缘桌面上撒一些碎纸屑，将荷电后的口罩平放并使外层接近碎纸屑，距离约1mm但并未接触时，可观察到口罩对碎纸屑的静电吸附现象，认为口罩荷电成功，可以再使用；如静电吸附现象不明显，则延长电吹风机吹烘口罩的时间，再次通过“纸屑吸附”检验荷电情况，至荷电成功，可以再使用。

为进一步验证采用家用器件使口罩重新荷电的可行性，研究人员采用普通家用打火机拆下的点火器作为静电发生器，在口罩特定部位进行“电击”（范围1cm×1cm，约10s）。结果同样显示，“充电”后的口罩可以吸附小纸屑，荷电效果显著。

根据国家卫生健康委员会于2020年2月6日发布的《新型冠状病毒肺炎防控方案（第四版）》，56℃条件下30min可有效杀灭新冠病毒，荷电再生处理有助于恢复口罩过滤层静电，从而使其具有高的颗粒物过滤性能。口罩作为阻隔微生物、飞沫、花粉等颗粒物在人与环境间传播的具有一定保护功能的用品，其对颗粒物的过滤效率是检测其应用性能的重要指标之一。再生口罩对于阻隔微生物、飞沫、花粉等颗粒物在人与环境间传播具有显著作用。

相关研究结果表明：在疫情应急时期，口罩重复使用是可行的，可缓解当前市场需求与供给的矛盾，且可节约资源、减少环境污染。

可重复使用口罩标准

现有的口罩产品标准，主要是针对口罩一次性使用的性能制备做了规范和要求，对于如何考核其可重复使用性能并没有具体规定。我国关于口罩产品的标准主要有5个，其中包括3个医用口罩标准：医用防护口罩（GB 19083）、医用外科口罩（YY 0469）、一次性使用医用口罩（YY/T 0969）；1个属于工业领域的呼吸防护自吸过滤式防颗粒物呼吸器（GB 2626）；1个属于民用领域的日常防护型口罩（GB/T 32610）。

相关口罩标准主要是针对一次性使用的技术要求，对于如何考核其可重复性能没有具体规定。GB 2626—2019标准中虽提及了“若产品设计允许过滤原件在清洗和/或消毒后重复使用”的要求，但工业口罩主要针对特定环境和特定人群使用，在疫情防控期的民用场所，相关产品供应量十分有限。因此有必要编制一套标准予以规范口罩的“可反复多次使用”。按照北京市政府有关工作要求，北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室张立群教授等牵头起草完成了国际首个《可重复使用民用口罩》团体标准（编号：T/BJFX 0001—2020）。2020年3月17日—31日，《可重复使用民用口罩》团体标准（征求意见稿）在北京服装纺织行业协会网站公示并公开征求意见反馈。标准起草组根据征求意见进一步完善标准文本，形成送审稿和编制说明。2020年4月2日，北京服装纺织行业协会在北京化工大学组织召开了《可重复使用民用口罩》团体标准评审会。评审专家组一致认为标准文稿内容完整、指标合理、表述准确。特别是在防控新冠肺炎疫情期间，针对国内缺乏可重复使用民用口罩规范标准的现实问题，《可重复使用民用口罩》团体标准的指标既考虑了疫情防控的短期应急，同时兼顾了长期战略储备的需求，具有较高的专业水平和先进性。评审专家组一致同意通过对该标准的评审。2020年4月13日，北京服装纺织行业协会在全国团体标准信息平台发布《可重复使用民用口罩》团体标准并正式实施。

《可重复使用民用口罩》团体标准适用于在日常生活中阻隔微生物、飞沫、花粉等颗粒物的可重复使用的民用口罩。按照口罩功能及使用场景，分为可重复使用民用防护口罩、可重复使用民用卫生口罩。其中可重复使用民用防护口罩定义为潜在高污染或高风险场景下用于滤除病原微生物、粉尘、烟、雾等颗粒物的具有高度防护性能的可多次使用民用口罩，对防护效果和密合性能要求较高，核心指标为过滤效率、呼吸阻力与总泄漏率；可重复使用民用卫生口罩定义为日常环境下用于阻隔飞沫、花粉、微生物等颗粒物在人与环境间传播的具有一定保护功能的可多次使用民用口罩，对口罩材料阻隔性能和透气性要求较高，主要适用于日常生活环境下的佩戴，核心指标为过滤效率和通气阻力。考虑到儿童群体以及医疗环境、缺氧环境、水下作业、逃生、消防及工业防尘等特殊行业，本标准特别指出，不适用儿童口罩、医疗环境、缺氧环境、水下作业、逃生、消防、医用及工业防尘等特殊行业用呼吸防护用品。

口罩可重复使用场景主要面向大规模区域性肺炎、流感等疫情期间，以及其他防控应急情况下口罩供应急剧短缺时，通过科学使用口罩，让每一只口罩发挥最大效能，避免过度防护和无效防护，保障疫情防控质量，并节约资源、减少环境污染。严禁个人或企业将废弃口罩回收处理后，二次销售使用。因此，在标准范围中特别指出了，本标准不适用于已废弃口罩。从保护环境、应对疫情的双重角度看，《可重复使用民用口罩》团体标准提倡企业生产可重复使用民用口罩。

可重复使用口罩材料产业进展

自2020年2月以来，陈建峰院士牵头承担的国家科技部重点研发计划“公共安全风险防控与应急技术装备”重点专项，紧急组织全国优势产学研力量，围绕“可重复使用防护口罩关键技术及产业化”重大需求，针对我国广泛使用的平面结构的口罩中的过滤层材料及熔喷纤维布供给瓶颈问题，开展了系列应急攻关，其产业化尝试已初见成效。

北京化工大学张立群教授团队针对我国广泛使用的SMS结构的防护口罩中的过滤层（M层）材料及熔喷纤维布供给瓶颈问题，创新性地提出制备高荷电、高抗静电衰减、抑菌、耐老化的新型熔喷级聚丙烯（mb-PP）复合材料。基于前期聚烯烃材料结构调控及结构性能关系研究基础，研制出了25g/m ² 级别、国内阻隔效率最高且高静电稳定的纤维布（初始滤效PFE=97.2%，30L/min，经过10次消洗后，PFE=92%，30L/min），使用该材料制造的平板型防护口罩佩戴3天后（累积佩戴时间>24h，经过热水消洗3次）的PFE>90%，30L/min。支持合作企业山东道恩高分子迅速建设年产万吨新型mb-PP复合材料生产线，2020年3—6月期间，新型mb-PP复合材料产销超过4000t（可制成平面口罩40亿只）。

浙江理工大学陈文兴院士、郭玉海教授和于斌教授等，研发了可替代熔喷材料的聚四氟乙烯软支撑纳米复合膜材料。这种新材料相比传统熔喷材料，具有过滤性能优越、透气性强、生产效率高、易于储存等多种优势。以市面上的常规口罩为例，其大多使用熔喷材料作为核心阻隔层，过滤原理主要是在熔喷材料中加载荷电层，通过静电的吸附作用，将超细颗粒和飞沫吸附在口罩上，从而隔绝病毒。一旦口罩因水汽（哈气）或细菌、病毒在静电层的沉积导致荷电层静电消除，过滤效果将大大降低。这就是一般口罩每隔4h需要更换的原因。同时，由于生产过程需要对熔喷材料加载静电，所以生产效率较低。浙江理工大学团队研发的软支撑纳米纤维膜口罩新材料，通过将材料拉长分裂延伸至几十纳米粗细的纤维，并控制纤维组成孔径大约为0.1～0.3μm的纳米数量级，直接将细菌、病毒等极细微颗粒拦截在口罩外。这种方式无须花费时间加载静电，从而克服了熔喷口罩材料生产效率低的问题。同时，因为是物理拦截，口罩也不会因为高湿等环境因素而影响过滤效果，为口罩的可重复利用和长期储存提供了可能性，可作为国家应急战备物资储存。利用该材料制备的口罩，经国家劳动保护用品质量监督检验中心、国家纺织服装产品质量监督检验中心（浙江）等多家机构测试，过滤效率大于95%，达到了GB 2626—2006标准中的KN95要求。同时，口罩的透气性能也优于一般的KN95口罩。前者的呼吸气阻力一般在100Pa以上，而新型材料经测试，吸气阻力88～91Pa（远低于标准要求“不大于350Pa”），呼气阻力76Pa（远低于标准要求“不大于250Pa”）。作为一种战略储备物资，这种材料的原料供应相对充足，在价格上相比现有的熔喷材料也有一定优势，可以在短时间内缓解当下熔喷材料产能不足、“举布维艰”的现状。

清华大学伍晖教授等针对高性能、可重复使用的个人防护口罩的核心材料需求，在纳米纤维制备方法上源头创新，通过自主研发的高速气流溶液纺丝技术获得了一系列成分可调、结构可控、功能可叠加的纳米纤维材料。研究团队通过对溶液喷射行为和纳米纤维成纤机理的系统分析和阐述，在此基础上进一步改进纳米纤维的成型和沉积等制造过程，成功地获得了丰富的聚合物材料体系的纳米纤维，将气纺丝发展成为制造纳米纤维的通用平台性技术，并针对可反复消毒使用并可长期存储的KN95口罩的市场需求开展科研攻关，通过对高分子溶液的设计和系统探索，最终获得了平均直径80nm的高稳定性纳米纤维材料，在较短时间内完成了对接口罩生产的纳米纤维气纺丝制备设备的设计和制造，顺利得到口罩专用标准滤材，并进一步完成相应口罩产品的试制、生产、通过标准检测并投入实际应用。共设计、建设纳米纤维标准化产线10条，成功研发得到不同种类的纳米纤维口罩产品，并先后在权威机构通过了GB 2626（KN95防护口罩）、GB 19083（医用防护口罩）、YY 0469（医用外科口罩）等国家标准检测，这一类新型材料在“抗疫”中得到了应用。

中原工学院何建新教授等基于印刷式线性静电纺纳米纤维制造技术，通过网膜层叠工艺，实现纺丝和口罩生产的匹配，创制出防护性能稳定和可多次重复使用的纳米纤维膜口罩新材料。通过结构设计使得口罩材料具有呼气阻力小、滤效高的特点，实现了依靠物理拦截滤材过滤性能优越，并且滤效不受高湿等环境影响的优良特征。利用模块化印刷式静电纺丝技术制备了纳米纤维材料，通过调控纳米纤维层的结构和厚度，研发了可满足KN90、KN95、FFP2和FFP3标准的纳米纤维口罩滤芯材料，并制备了KN95型和FFP2型纳米纤维防护口罩。采用纳米纤维膜制备的口罩性能高度稳定，可以反复消毒和重复使用，消静电后过滤效率不降低，为传统熔喷聚丙烯纤维防护口罩提供了很好的补充。也为口罩的可重复使用和长期储存提供了可能性，为我国口罩应急物资储备提供了新的技术方案。

长时间佩戴口罩过程中，容易造成细菌病毒等微生物在口罩内的滋生繁殖。因此在高风险环境下，对于拦截在口罩内的细菌病毒，可能会在口罩长时间佩戴过程中滋生繁殖，重新脱附并扩散到环境中，带来潜在的生物学风险。北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室与北京鼎卫科技服务有限公司（以下简称北京鼎卫科技）合作，设计研发了一种具有抗新冠病毒功能的纳米复合纤维滤材（以下简称北化-鼎卫滤材），该滤材以柔性聚合物纤维作为基材，以铜合金材料作为抗菌杀毒功能层。事实上，铜合金材料对细菌微生物的抑制作用，早已引起人们的关注。李时珍在《本草纲目》中将铜绿（铜与空气中的氧气、二氧化碳、水蒸气反应生成的绿色碱式碳酸铜，又称铜青）作为一类中药，可用于治疗走马牙疳、口鼻疳疮、杨梅毒疮、臁疮顽癣等细菌感染。现代科学对铜离子抗菌机制提出了多种科学解释，比如，铜能够接受和释放电子从而在Cu ⁺ 和Cu ²⁺ 之间转换，可以作为催化剂生成活性氧，进而导致对细菌生存至关重要的细胞成分如蛋白质、核酸和脂类（包括细胞膜）的氧化损伤。铜离子也可能会与Zn ²⁺ 或其他金属离子竞争蛋白质的结合位点，这种错误的结合导致蛋白质构象的改变，从而使蛋白质功能紊乱，造成细菌细胞的凋亡。北化-鼎卫滤材制造过程中，通过高效纳米复合技术，在有机纤维表面形成一层纳米铜合金涂层材料，每平方米铜含量仅350mg，铜与纤维结合力强，保证抗菌杀毒效果的同时，避免了重金属对人体的潜在危害。根据中国医学科学院医学实验动物研究所提供的检测报告，参考ISO 18184—2019《纺织品——纺织品抗病毒活性的测定》标准开展复合滤材抗新冠病毒的体外实验研究，“北化-鼎卫滤材作用1h，对新冠病毒SARS-CoV-2的杀灭率大于99.9%”。应用高效杀灭病毒的过滤材料，可望减少口罩等制品长期使用过程中病毒积累的风险，提供更加安全的抗病毒防护效果。通过对已有的抗菌滤材生产线进行工艺升级，北京鼎卫科技很快实现了抗新冠病毒有机无机纳米复合滤材的规模化生产，产能达到了2万米 ² /天，并率先在民用口罩领域应用杀灭新冠病毒的材料，即在口罩熔喷布过滤层与内层之间增加一层该杀毒滤材，降低口罩长期使用过程中的细菌病毒积累的风险。

除了应用于普通百姓佩戴的口罩外，该抗病毒滤材用于室内场所使用的空气净化机以及空调等，均能起到净化空气的作用。在该类空气净化制品中，起到滤除病原微生物、粉尘、烟、雾等颗粒物作用的部件，通常是具有多孔结构的纤维材料，通过纤维静电吸附以及纤维排列的微小缝隙，实现对病原体微生物等颗粒的阻隔。然而，由于新冠病毒在高分子聚合物塑料表面可存活2～3天，因此，对于拦截在口罩、空气净化机、空气调节器等终端制品过滤材料表面的新冠病毒，可能会重新脱附并扩散到环境中，给使用人员带来潜在的生物学风险。因此，该成果（能够有效杀灭新冠病毒的空气净化材料）可望减少空气净化制品长期使用过程中的病毒积累风险，提供更加安全的空气净化和病毒防护效果。

3.4　病毒防护口罩关键材料发展趋势

病毒防护口罩关键材料是熔喷非织造布，目前主要材料是聚丙烯（PP）。

熔喷非织造布的高效低阻化趋势

美国的NIOSH 42 CFR84中N95要求口罩过滤效率≥95.0%，吸气阻力≤350Pa，呼气阻力≤250Pa；而我国于2016年发布的GB/T 32610《日常防护型口罩技术规范》，过滤效
率≥95.0%时要求吸气阻力≤175Pa，呼气阻力≤145Pa；2020年5月6日发布的GB/T 38880《儿童口罩技术规范》中规定过滤效率≥95.0%时，根据儿童呼吸特点，阻力采用45L/min进行测试，要求吸气阻力及呼气阻力均不大于45Pa。

国内外相关的口罩标准中对颗粒物过滤效率（PFE）和呼吸阻力都有明确的规定，从口罩的防护效果和佩戴舒适性上看，高效低阻才能满足这个需求。

特别是儿童的代谢旺盛，其代谢水平和需氧量接近成人。由于其生理特点，儿童肺容量及潮气量都比成人小。为适应代谢的需要，身体只能采取增加呼吸频率来得到满足，所以年龄愈小，呼吸频率愈快。而且儿童的呼吸内阻本就比成人大，那么在确保具有防护效果的前提下，为使儿童佩戴口罩时享有相对的舒适性，降低吸气阻力就是儿童口罩最重要的需求。正是高效低阻熔喷技术的发展，使得符合儿童国标的口罩可以在确保高效率的同时，透气性能大幅度优于成人口罩，使得儿童佩戴起来呼吸感觉更加通畅。

兼顾过滤效率高和阻力低本身是矛盾的，因为纤维直径细机械过滤效果好的同时带来的是阻力的上升，因此完成熔喷超细纤维制备技术的同时，实现长效驻极制备技术是生产优质熔喷布的关键，如图3-5和图3-6所示，也就是高效低阻熔喷技术。

熔喷非织造布的纳米纤维化趋势

熔喷非织造布纤网结构的核心参数是纤维的直径，纤维直径越小，纤维之间的缠结点越多，孔径会越小，同时比表面积越大，其在静电处理过程中会积聚越多的静电电荷，如图3-7所示，越能提高纤网的电荷密度，增强熔喷非织造布的静电吸附作用，提高过滤效率。但与此同时，由于纤网结构比较致密，会增加熔喷非织造布的阻力，降低透气性，不利于高效低阻要求的口罩使用。

纳米口罩的特殊之处在于中间层采用孔径更小（100～200nm）的纳米膜构成，在三维结构上具备网状连通、孔镶套、孔道弯曲等非常复杂的变化，因此具备优异的表面过滤功能。纳米口罩因其高效的过滤性能，目前已经成为一款高效医用防护口罩，未来纳米口罩将成为口罩发展新方向。

兼顾过滤效率高和阻力低本身是矛盾的，因为纤维直径细、机械过滤效果好的同时带来的是阻力的上升，因此，在完成熔喷超细纤维制备技术的同时，需要通过精准冷却的程度控制纤维与纤维之间的热黏合程度，在降低孔径的同时提高纤网的孔隙率，实现纳米级纤维的高效低阻性能。

熔喷非织造布性能的长效性

驻极体熔喷过滤器所具有的高过滤效率在很大程度上依赖其所带的电荷，当滤材暴露于特殊环境中时，例如潮湿的气氛或油雾等，其中的电荷会不同程度地衰减，如图3-8～图3-10所示，致使过滤性能下降。因此，过滤材料在应用过程中抗特殊环境的能力尤其是驻极体电荷稳定性是决定其能否实际应用的关键。此外，人们总是希望口罩等滤材能有尽可能长的保质期和使用寿命，这都对熔喷聚丙烯滤材的长效性能提出了更高的要求。

熔喷非织造布的功能化

实施健康中国战略要求“坚持预防为主”“预防控制重大疾病”；在人类生活环境中，细菌和病毒等微生物无处不在，如图3-11所示，对人类生命和健康造成极大危害，特别是对婴幼儿、老年人以及免疫功能低下者危害更大。由于流感等病毒容易变异，给治疗带来很大困难，预防就显得特别重要。为预防、控制和治疗这些传染病，世界各国花费了大量时间和精力来研发抗菌、抗病毒产品。

如日本，不仅在纺织品上使用抗菌材料，在其他生活用品和公共设施上也普及使用抗菌材料，为社会营造了一个安全、卫生的生活环境。目前，欧美、日本等发达国家和地区在抗菌纺织品的应用方面普遍高于中国，据有关资料统计，日本的应用率高达70%，美国达30%，而中国仅为10%。

作为与人类血液、皮肤直接接触的介质，无纺布中抗菌材料运用显得尤为重要。抗菌改性后的无纺布具备抗菌、抗病毒功能，不仅提升了产品的功能质量，更能满足疫情以及日后的生活、生产的防护需求。

新冠病毒在进行着人与人之间的“大迁徙”，飞沫、接触成为了它们重要的传播途径。飞沫通过口罩来隔离防护，保护与人交流时不被传染；要隔绝高频接触物的传播，可以用消毒水、消毒棉片来预防感染。将银抗菌材料抗菌剂引入无纺布纤维内部或表面，如图3-12所示，其在纤维上不易脱落，并通过纤维内部平衡扩散，使其具有持久的抗菌效果。改性后的抗菌无纺布具备了抗菌优势，也具备抗病毒功能：病毒干扰被克服，传染源可以被隔离。

因此，开发一种具有抗菌抗病毒的高效低阻熔喷非织造布，用在口罩的核心过滤层，可以在保持口罩佩戴舒适性的同时，增加口罩的抗病毒功能，使口罩在抵挡病毒的同时灭活病毒，提高口罩的可重复利用性。

3.5　发展我国口罩产业的对策和建议

新冠疫情期间，口罩成为不可或缺的防控利器和战略物资，是保障人民群众健康的盾牌。随着疫情防控常态化，戴口罩仍是重要的自我防护手段。在保证安全的情况下，让每一只口罩发挥最大效能，数倍甚至十倍以上地提高口罩有效使用时间，科学合理使用口罩，避免过度消耗，符合绿色发展要求，是贯彻落实生态文明思想的体现。

总体而言，可重复使用口罩关键技术及产业化项目研究主要包括三个方面：一是防护口罩荷电再生技术及性能评价标准；二是高性能熔喷型聚丙烯复合材料纤维布及口罩技术；三是新型纳米纤维膜及口罩技术。结合前期研究进展，后续工作建议包括以下两方面：

① 建议组织研究并推动《可重复使用口罩》国家标准/国际标准相关工作；

② 建议未来加强预研——公共卫生安全防护用高分子材料和制品及复用技术。

王丹 ，北京化工大学化学工程学院教授、博士生导师，有机无机复合材料国家重点实验室和教育部超重力工程研究中心骨干教师。主要科研方向是纳米复合材料及器件应用，在Angew. Chem. Int. Ed.，AIChE J.，Biomaterials，Small等期刊发表论文60余篇，申请发明专利10余件，参与编写英文学术专著章节2章，参与起草团体标准1项。获中国工程前沿杰出青年学者、霍英东教育基金会高等院校青年教师奖一等奖、广东省科技进步二等奖等荣誉奖励。

陈建峰 ，中国工程院院士，北京化工大学教授、博士生导师，有机无机复合材料国家重点实验室和教育部超重力工程研究中心主任。国际超重力化工技术开拓者之一，创建超重力反应器技术及其反应与分离强化新工艺，在化工、纳米材料、环境、海洋能源等领域实现了大规模工业应用，成效显著，为使我国成为国际超重力化工工业引领的国家做出了重要贡献。以第一完成人，获2项国家技术发明二等奖和1项国家科技进步二等奖，合作获1项国家技术发明二等奖，获首届全国创新争先奖、何梁何利创新奖、美国DOW化学基金奖、全国优秀教师等多项奖励和荣誉。

宁凯军 ，工学博士、教授级高级工程师，全国轻工行业劳动模范，中共广州市黄埔区第一届代表大会代表。现任金发科技股份有限公司董事会秘书、副总经理，兼任中国材料研究学会高分子材料与工程分会常务理事、中国博士后科学基金评审专家、中国石油合成树脂集团重点实验室学术委员会委员、广东省化学学会副理事长、广东省复合材料学会常务理事、广东省材料研究学会理事等职务。主要从事高分子材料合成、改性与加工方面的研究，先后主持或参与研发国家和省部级科技项目16项（其中主持省部级项目4项）、广州开发区科技项目1项；在国内外学术刊物发表学术论文41篇；申请国家发明专利240件（其中99件已授权），申请实用新型专利21件；作为主要起草人起草国家标准9项、广东省地方标准1项。

丁超 ，博士，高级工程师。现任医疗健康产品部技术总经理。曾获得1999年国防科技进步二等奖，2011年度广东省和广州市科学技术奖一等奖各一项，2012年度国家科学技术进步二等奖和上海市青浦区科技进步二等奖等。先后主持、参与了国家和上海科委、经委等科技项目9项，在国内外学术刊物上发表各类学术论文20余篇，并申请国家发明专利上百件。 faBM9ZCFhyXVDx6848cP3R1XepMfqUwKQF0ud0cIbZvx2peDhiC504kWXNCVcan3