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[问答] 如何看待中国首款可重复使用口罩上市，过滤达 N95 级可使用 20 次？是否科学有效？

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21948 20
1091970747 发表于 2020-6-20 15:10:48 | 只看该作者 打印 上一主题 下一主题
 
上海一家企业利用新型纳米材料，开发出了国内第一款可循环使用、可多次消毒，同时过滤级别达到了 N95 的防护口罩，目前已投入到批量生产。


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标签：防护口罩批量生产重复使用纳米材料如何看待
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沙发
st阿达 发表于 2020-6-20 15:11:26 | 只看该作者
 
稍微查了一下，是一家新三板挂牌的企业巨臣婴童，还发了公告。
之前生产婴幼儿产品，然后被征用生产N95口罩。
第1张图片 报道的说法是“根据国家权威机构——辽宁省医疗器械检验检测院本周三出具的检测报告,过滤性能、防血液穿透力等关键指标,该口罩全都达到医用防护口罩国标GB19083-2010的要求。”
那就是达标了，我就是好奇到底是什么纳米材料。
还有报道称“市经济信息化委、奉贤区主动服务,牵线搭桥,让巨臣与同在奉贤区的高科技企业“上海汉圃新材料科技有限公司”对接。而后者掌握一种新型高分子材料技术,去年底,该技术刚刚获得国家专利授权。”
等于巨臣童婴是个生产企业，核心的材料是汉圃新材料提供的。
他家的专利目前只有一件。
第2张图片 第3张图片 所以新闻里反复提到纳米材料，可能是一种纳米尺度的高分子量聚四氟乙烯分散树脂材料。
第4张图片 专利里没有说这材料能拿来做口罩或者N95口罩，只是提到可以经过膏状挤出、压延、拉伸做成微孔薄膜材料，可用于过滤（口罩就是一种过滤）。
第5张图片 这件专利是汉圃新材料从他的母公司浙江汉丞那里受让来的，可能母公司那边还有相关技术。
第6张图片 最后推测一下，第一款重复使用的N95口罩大概是这样的：
用一种聚四氟乙烯微孔薄膜做滤网，可以达到N95口罩的国家标准；
而材料本身耐得住酒精消毒，而消毒后还是可以达到N95口罩标准；
所以就成了，可重复使用的N95口罩。
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板凳
@Xizi_IdcPgpae 发表于 2020-6-20 15:12:10 | 只看该作者
 
感谢 @奥肯 的邀请
老规矩先说结论：
这个材料是的确可以用来做口罩的，而且真的可以重复使用的，但是呼吸阻力比较大，更适合身体较好的年轻人使用，而且有清洗消毒不干净的潜在风险，不是简单的水冲洗就可以使用的。
这家企业用的材料是 e-PTFE 膨体聚四氟乙烯，前面有很多人在喷这个聚四氟乙烯，它的确是做不粘锅的原材料，但关键点在膨体而不是聚四氟乙烯
本着求真的精神在知网上看详细的文献，搜索 膨体聚四氟乙烯 发现是出来的都是用来做医美隆鼻的，迷惑行为，是我搜索方式不对还是莆田系攻占了知网？？？
第13张图片 第14张图片 跳过上述的迷惑行为，还是发现很多关于PTFE详细信息的。
第15张图片 第16张图片 来源：韩百科君
糊状挤出工艺，可以确定这家口罩厂用的就是这类e-PTFE 膨体聚四氟乙烯 纤维。
e－PTFE 具有许多细微原纤和由原纤互相连接的许多结点( 结节) 形成的微孔结构，该微孔结构形成了连续气孔性的多孔结构。
第17张图片 第18张图片 注意我高光的地方
耐高低温性、低摩擦性、不沾性可以汽蒸高温消毒并且可以把吸附的颗粒病毒洗下来。
可以吸附过滤细微颗粒，同时低介电常数和低介电损耗角正切都是良好绝缘体的体现，意味着可以和常见口罩过滤层熔喷丙纶一样附着一定电荷，从而实现静电吸附过滤。
搜了下e-PTFE的介电常数在1.4甚至更低，而丙纶一般在3.2左右，的确可以附着更多电荷。
但是静电效果一定会随着使用次数增加而衰减，所以很难通过这项性能实现重复使用口罩达20次的目的。
一般医用口罩过滤能力主要来自于静电吸附，占吸附过滤能力的65%，而单纯的过滤只占35%，所以不能水洗重复使用，静电会被中和失效。而e-PTFE既能重复使用又要过滤效果保持，那么必然要靠密集细小的孔隙实现。
e-PTFE对颗粒吸附作用是有产业化的应用的，加工成覆膜滤袋被用于化工厂、燃煤发电厂、水泥厂、垃 圾焚烧厂和喷气厂等的烟道过滤、热空气过滤，甚至做饮用水的深度净化膜。
还没有看到在口罩上的应用主要问题就是在于阻力
人靠的呼吸靠肺的舒张，呼吸阻力大会极大影响佩戴体验，而工业风机这些则不用考虑。同时口罩和人体并不是全密封的状态，和人贴合的脸颊、鼻部、下巴是有缝隙的，吸附过滤压力大，很容易从这些贴合不紧的地方吸入，这样也比较影响过滤效果。
平时带一次性口罩久了都觉得呼吸困难。
同时由于目前这款材料在口罩上的应用较少，没有大规模应用时，所以成本会高。现在的医用口罩价格算1元（平时才卖5毛不到），重复20次的话，这个口罩单个价格要低于20元才有竞争力。如果投入市场，低于这个价格还是可以购买佩戴的。
而一次性口罩的熔喷丙纶因为大规模化的工业生产，价格非常便宜，近期由于口罩生产激增熔喷布价格上涨，但合成原料丙烯供应则很充分，所以一次性医用口罩还将会继续统治市场很久。而e-PTFE做过滤层规模化生产小，成本高价格贵也是注定的。
第19张图片 2月份还出现大幅下跌 复工后有些回涨
同时e-PTFE本身是疏水的，氟碳类聚合物本身就是用来做拒水拒油产品的，所以能把水兜住其实说明不了任何问题。
这是我自己DIY口罩时做的防水层，上面我就加了氟碳类聚合物涂层
第20张图片
疏水涂层覆盖的口罩外层
https://www.zhihu.com/video/1215213532213669888
忽略当时电话打进来的手机铃声
因为疏水，你清洗起来是不容易的，尤其是这种孔隙小又密集的过滤膜，只能采用化学消毒剂灭活的方式，比如用84或者滴露浸泡，但吸附的颗粒在过滤膜中不适很容易出来的，呼吸阻力会随着使用次数越来越大。
综合来讲，他们的口罩的亮点是可重复使用，但缺点也很明显，呼吸阻力大，不易消毒清洁，价格可能贵。我更愿意佩戴一次性口罩。
对于买不到口罩的大家完全可以自己做，现在淘宝上的熔喷材料包多的很，可以解决下燃眉之急。
现在口罩工厂早已全面复工生产，但是也应对不了全国14亿人每天1个口罩的需求，再加上日韩的爆发全球大流行，口罩短缺是长时间的事情。
自己做的不用太担心买到假口罩回收口罩了，过滤层静电可以用玻璃制品摩擦获得（已用日本大荣静电仪亲测有效），相关问题可以直接私信我。
灾难面前靠人不如靠自己
知乎视频：拍了个视频教你们怎么做可重复口罩
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地板
黑曜师士 发表于 2020-6-20 15:12:18 | 只看该作者
 
既然说可以用水洗后重复使用，那就是说过滤原理中不含静电吸附。
不用静电吸附，莫非是单靠材料本身的致密结构来实现过滤？
如果是这样的话，那呼吸阻力很可能会过大，可能会不利于实际使用。
我对这个产品持谨慎态度。
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5#
温暖vvshine 发表于 2020-6-20 15:13:17 | 只看该作者
 
几年前过滤行业淘汰的纳米过滤膜（口罩行业大家都懂利用PTFE过滤膜），过不了KN95加载，就算可以，气阻大的闷死你，过19083可以，缺点气阻大，几年前市场淘汰的东西拿出来炫耀，大忽悠。可水洗，本身没强度，易破损，阻力大。这种材料普遍用于除尘袋类滤材，耐高温。之前用于口罩比熔喷要贵很多。
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6#
轩子 发表于 2020-6-20 15:13:38 | 只看该作者
 
比较了解新材料行业，应该来说通过材料改进实现新款口罩开发还是很有可能。
预估价格比较高，能缓解口罩短缺也是好事。报道里说已经量产，期待上市！
关键信息：
1、起源于一种新型高分子材料技术
这种材料是一种纳米纤维微孔薄膜材料，厚不超过3微米，防水、透气，对颗粒物初始过滤性能超过99%，而且环保、抗腐蚀、能耐受130℃的蒸气。

2、新材料取得了国家专利
这种材料是——高分子量聚四氟乙烯共聚分散树脂。并被一家叫做“上海汉圃新材料科技有限公司”的企业于去年底获得了该材料的国家专利授权。
3、实现方式
推测：将新材料做成满足N95标准的布，然后制作口罩，这种新材料具有优良的性能，使得口罩的性能得到改进。
4、“高透气+不透水”
“高透气+不透水”是这种口罩的突出特性。对直径75纳米的细小颗粒，其过滤性能超过95%，达到了N95口罩的标准。按照新冠病毒的直径大约在100纳米，可以起到比较好的防护效果。
5、通过了检测和鉴定
国家权威机构——辽宁省医疗器械检验检测院检测并出具了报告：过滤性能、防血液穿透力等关键指标，该口罩全都达到医用防护口罩国标GB19083-2010的要求。
6、如何重复使用
每次佩戴后，使用者可以用各种常见措施对口罩消毒——开水泡、洗衣机轻柔洗、喷洒75%酒精，甚至浸在84消毒液里，口罩性能不变。[1]
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7#
闻人春山 发表于 2020-6-20 15:14:29 | 只看该作者
 
2020-02-23
聚四氟乙烯（PTFE）纳米膜除了用在“膜蒸馏”（MD）上，多半是用在工业过滤上，因为不用考虑到阻抗，且成本高但耐用性久。不过，你拿工业滤芯来当民生滤芯，可不要到时候呼吸不过来。
第29张图片 PTFE 纳米膜结构。
PTFE 纳米膜采用的制备工艺是“静电纺丝”（electrospun nanofibers），当初我就做了试样，结果性价比不高而作罢。其实，当初就是担心阻抗大而消费者不买单，后来我找到深圳有家厂商以 PP 熔喷可以做到更高性价比而停摆。现在竟然被厂商拿来炒作，我就把当初制作纳米纤维的过程提供给各位参考。
宮非：接地气系列G之廿一：兼顾接地气及高大上的石墨烯抗霾口罩采用 EVOH 而不采用 PTFE 就是成本考量，但制备工艺是相同的。不过，PTFE 纳米膜本来就是用在膜蒸馏的，当然最大的优势就是可以水洗及耐用性高，使用久了也不会使效率衰减太多。
第30张图片 PTFE 纳米膜与静电熔喷不织布之比较。（不过，过滤压差这部分涉及广告不实）


注：
PTFE 的拉伸过程是细纤从折叠片晶中被不断拉出，且不断变长变细的过程。PTFE 压延膜在单向拉伸（纵拉）的过程中，细纤被不断拉出，形成由未拉伸晶区组成的岛状结点和连接结点的细长纤维两者组成的结点——纤维结构。
第31张图片 PTFE 微孔膜生产工艺流程。
层 1 +层 2 热复合形成 NF 双层结构 PTFE 纳米口罩滤材，层 2 + 层 1 + 层 2 热复合形成 NFN 三层结构 PTFE 纳米口罩滤材。
第32张图片
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8#
1871919239 发表于 2020-6-20 15:15:04 | 只看该作者
 
还有人在幻想PTFE膜是什么黑科技，那我再放个图
第37张图片 这是我开发新材料的时候某公司给我推荐的所谓可水洗，高效率过滤膜，后来测了一下，就是PTFE做的，PTFE拉伸成膜和涂覆成膜工艺已经很成熟了，并不是新东西。而这块膜呢，阻力还是PFTE那个量级，而且比做的好的PTFE还偏大。
还有，这个膜是不是看起来破破烂烂的，因为它的强力属于你碰一碰就会破的这个水平，所以它还一定要复合在这块蓝色的布上。
大家都知道材料学科的难度是什么水平，材料研发不仅仅设计配方研发，最最最最最重要的是设备，熔喷的喷丝板便宜的几十万一套，贵的上千万，这仅仅是喷丝板，一条线进口线好一点的上亿起步，几个企业搞研发玩得起？一家做口罩的公司能在材料上做到这么大突破，3M东丽杜邦明天就倒闭了。
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空净行业的，来回答下这个问题
过滤现在就两个方向:1纯物理过滤，靠纤维细孔径小过滤，PTFE 玻纤是最常用的两种材料，优点是可以洗，效率不衰减
2静电助极，靠驻极体上的电荷捕集小颗粒，用的就是pp熔喷布。优点是预计小，不能遇水，会不断失去电荷而效率衰减
工业过滤器往往采用ptfe 玻纤，因为工业过滤器不在乎阻力，家用净化器几乎只有静电驻极，因为玻纤阻力根本接受不了。
PTFE和pp熔喷布阻力差距到底有多大？
在5.33cm/s的测试下，3m的pp熔喷布，过滤效率99.97%，也就是3m的m18，业内也叫h13等级的材料，阻力一般不超过35pa，而ptfe和玻纤呢？要去到150甚至200pa
注意，这只是5.33风速下的测评，风速越大阻力越大，而且几乎成线性关系。
所以用PTFE做口罩达到可清洗是什么新技术吗？工厂的FFU比比皆是，用这么大阻力的材料做口罩不憋死你才怪呢。
啥？你说人家就不能发明低阻PTFE？这是违背物理原理的，PTFE的拦截效率就是建立在孔洞小的基础上，好比筛子，网孔越细越小的筛子，能虑过去的颗粒就越小，但同时筛的时间就越久，你见过越细的筛子能筛的越快的吗？
第38张图片

第39张图片 随手上两张做研发时候的测评数据和电镜图
很明显，第二张电镜图中纤维组成的网格相对于颗粒物是非常稀疏的，为什么颗粒物会被拦截在上面，靠的就是静电的库仑力，这就是pp无纺布为什么阻力小效率高的原因，而清洗以后无纺布失去电荷，颗粒物就直接穿透过去了，所以无纺布不可以清洗。
PTFE需要做到一样的效率，必须把纤维组成的网格做的非常致密，这也就是为什么PTFE阻力大的原因了
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9#
∮无处告别∮ 发表于 2020-6-20 15:15:12 | 只看该作者
 
多数高性能口罩用的都是静电驻极材料。静电驻极材料最大的优点是在低空阻的前提下实现了高过滤效率，因为本质上是通过静电“捕获”粉尘，而不是依靠多孔筛“过滤”粉尘。
缺点是如果用静电捕获，口罩的容尘量是受限的。带点的纤维吸附到了一定的量，就没法继续有效吸附了，这时候呈现的特征就是过滤效率下降，有害颗粒物吸不住，“逃跑”了。
而基于微孔的过滤材料，只会有“堵住”，导致气阻不断增加的问题，而不会有把有害分子“放过去”的问题。用在生物领域，可靠性会更高一些。但是过去的微孔过滤材料气阻大，所以用在高性能口罩上不够实用。
是不是有低气阻的微孔材料呢？我觉得肯定能做出来，只是时间的问题。
从产业角度，口罩是个很小的产业，每年全球也就只有几十个亿的市场规模，还顶不上小米的一个边角，高端产品基本上被3M、霍尼韦尔这些大公司垄断。实际上用得技术已经谈不上先进了。
但是因为市场小，创业公司没动力进入。费了半天劲，也赚不到几个钱。但疫情有可能推动口罩领域新技术的运用。甚至包括富士康等生产能力巨大的一线代工企业介入。有可能会改变大品牌平庸产品垄断的市场格局。推进口罩市场新技术的快速运用。
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10#
ZHMGW88 发表于 2020-6-20 15:16:01 | 只看该作者
 
从技术上来说，不是什么大的创新，估计就是PTFE薄膜技术。这种口罩最近几年已经有了，很多厂家在做，但是主打防雾霾和花粉功能，因为价格太高，三四十元一只，走小众市场。
新闻说下周可以实现日产30万只，这个产能很牛逼，一个月就是900多万只。如果真能量产，对疫情帮助还是很大的。
不过这种广告还是让人怀疑，什么叫“首款可重复使用口罩”？有证据证明吗？这说法真的不严谨，这符合广告法吗？企业想出名可以，政府部门想邀功也可以，但不要乱放卫星。


第43张图片

第44张图片

第45张图片

第46张图片
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