中国“耐火纸之父”研制防霾口罩:PM2.5过滤率超95%

过滤效率高于95% 

朱英杰提到，目前这款新型的羟基磷灰石超长纳米线基过滤纸，以及以该材料作为滤芯的过滤口罩，“是在之前羟基磷灰石超长纳米线耐火纸的基础上研制的”，仍然以羟基磷灰石超长纳米线为主要构建材料。 

“羟基磷灰石其实是人体内的材料，是典型的生物材料，生物相容性特别好，环境友好、无毒无害，而口罩是需要和人体接触的，所以这个材料非常适合。” 

选定主材料之后，面临的首要问题是要满足PM2.5防护口罩的过滤效率。“我们用羟基磷灰石做成新型过滤纸以后，纳米线之间互相交织形成了三维网络多孔结构，孔的尺寸是在纳米级的，属于纳米孔。PM2.5颗粒粒径比我们过滤纸孔的尺寸要大，会被拦截过不去，所以过滤效率是比较高的。” 

当然，单纯满足过滤效率也不是难题。“如果我们用100%的羟基磷灰石来制备口罩，PM2.5顾虑效率就能达到100%，但纯纳米线的过滤纸透气性不是太好。”口罩的两大最重要的性能，也就是过滤效率和透气性。 

“透气性不好的话，人一旦戴上就会感到呼吸困难、胸闷等不舒服的感觉。”为平衡透气性问题，研究团队引入植物纤维和羟基磷灰石纳米线进行复合。“均匀复合之后，就可以形成多级的孔道结构。我们的实验结果表明，植物纤维的最佳比例在15%-20%，在这个最佳比例条件下，可以明显地改善透气性。” 

朱英杰表示，“我们试验中得出的过滤效率95%以上实际上是比较保守的，我们可以做到100%，但这里面有个矛盾，过滤效率越高，透气性就变差了。我们是在做一个平衡，保证口罩的透气性。” 

研究还指出，该新型过滤纸在中度、重度、严重污染等不同程度的空气污染环境中，对PM2.5细颗粒物的过滤效率均高于95%。此外，该新型过滤纸还可多次重复和长时间使用，并有望作为高效滤芯材料应用于空气净化器、空调等产品中。 

朱英杰还强调，这款PM2.5防护口罩未来还可以同时具备抗菌作用。“加入一些抗菌剂进行复合之后，就能对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌等常见细菌具有高效抗菌活性。”值得注意的是，PM2.5细颗粒物在本身危害人体健康的同时，还可作为有毒有害物质、病毒和细菌的有载体。 

把产品和技术尽快产业化

要想真正发挥这款新型PM2.5防护口罩的作用，还必须推动其产业化。 朱英杰透露，“我们正在向产业化方面努力，目前正在谈合作的事情，下面就想跟企业合作，把我们的技术和产品尽快产业化。” 

不过，产业化并非易事。上海一家纳米口罩企业的一名人士对澎湃新闻（www.thepaper.cn）表示，“真正产业化会遇到技术性、经济型等各方面的问题，大规模生产和实验室小批量实验是完全不同的，而且能不能大规模生产也需要考虑，如果需要花费很高的成本去做，那就没有任何竞争力。”该人士同时强调，真正产业化的东西，当然也需要在实验室潜心研究的，没有实验室的数据和经验积累，也很难做成产业化。 

该人士坦言，关于PM2.5防护口罩方面的研究，这两年会有一个激增。“现在不光是新材料这一块在研究，传统的熔喷布也在进步，过滤效果也越来越好，阻力（和透气性相关）也越来越低。” 

熔喷布是目前常见防尘口罩的核心过滤材料，是一种含有静电驻极体的无纺布，纤维比一般无纺布细（直径1-5微米），靠静电吸附粉尘。美国多元化科技公司3M就是熔喷鼻祖，无论在工业领域还是现在的民用防霾口罩领域，3M口罩在市场的地位都不可撼动。 

然而，熔喷布一大致命缺点即静电衰减，也就意味着口罩使用寿命短，这也是业内一直研究的课题。朱英杰也提到，“熔喷布的缺点包括不易清洁、短时间使用后阻力上升快、呼吸不适等问题。”另外，朱英杰还认为，熔喷布还存在不易实现多种功能于一体，如抗菌功能等其他缺点。

因此，眼下在防霾口罩领域的这块新阵地中，新旧材料都在期待有番作为。就国内而言，除中科院上海硅酸盐研究所此番研制的成果之外，今年以来，相继有浙江大学常州工业技术研究院、大连理工大学、武汉纺织大学等高校和机构宣布研制成功防霾口罩。 

大连理工大学团队称其采用静电纺丝纤维膜制成滤芯的防雾霾口罩，对于PM2.5过滤效率近乎100%，对于直径为0.3微米的空气悬浮颗粒过滤效果也高达99%，并且如此高的过滤效率并没有增加呼吸负担。 

值得注意的是，市场上的防雾霾口罩质量实则参差不齐。朱英杰提高，“目前市场上所谓的PM2.5口罩大多存在的一个主要问题，就是过滤效率偏低，现在有的过滤口罩的过滤效率低于50%，甚至只有百分之十几。还有一点就是透气性比较差。”当然，对于用于人直接使用的口罩，质量指标还包括甲醛、PH值、可分解致癌芳香氨染料、微生物等。 

为规范市场和行业竞争，国家标准化管理委员会于2014年7月启动了GB/T 32610—2016标准制定项目计划，并于2016年4月25日正式发布，同年11月1日起正式实施。GB/T 32610—2016《日常防护型口罩技术规范》是中国首个民用防护口罩国家标准。此前，仅制定了医用及工业防护口罩标准。