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可降解口罩材料或成下一个风口???

2020年年初,疫情突如其来,口罩成为人们保护自我的必备工具,世界范围内口罩的消耗量大增,从当前全球疫情的现状,日常佩戴口罩将会延续不短的时间。因此,口罩垃圾也成了目前的一大隐患,现有的口罩材料基本都是不可降解聚丙烯(PP)材料,这些废弃的口罩无疑会对环境造成严重的污染。
 

据国家发改委数据显示,早在3月2日,全国口罩日产能已达1.16亿只。虽然国内近期将会出台可重复使用民用口罩团体标准,能在一定程度上抑制口罩垃圾的产生,然而无法彻底解决民用口罩塑料垃圾,对这些熔融指数很高(无纺布约为90g/10min,熔喷阻隔布约为1000g/10min)的口罩聚丙烯,也缺乏再次回收利用的有效方案与技术。假设我国每天废弃约2亿只口罩,折合至少产生400吨废塑料,一年将产生12万吨废塑料。能否制造出平时储存稳定、废弃后可生物降解的民用口罩,凸显中国力量的“硬核”支撑,是一个亟待解决的社会热点问题。
因此,近期国内也顺势开发出了几种可降解口罩以及材料。
 

聚酯纤维材料可降解口罩

北京化工大学先进弹性体材料研究中心和生物医用材料北京实验室联手彤程新材料集团有限公司(简称彤程新材)、北京铜牛集团有限公司(简称北京铜牛)和北京联合康力医疗防护用品有限公司(简称北京联合康力),以及北京工商大学、北京化工大学机电工程学院和中原工学院,从可生物降解阻隔层材料的设计与合成、阻隔层超细纤维纺丝,到可降解口罩内外层材料的选择与优化,再到全生物降解口罩的制造与性能评价,进行了快速的全链条式的攻关,制造出了罩体材料可全部生物降解的新一代民用口罩(口罩配戴照片和口罩照片见图1),该全生物降解口罩的性能超过了医用外科口罩的核心指标(滤效和通气阻力)。
 
 
该口罩的研发,突破了几项重要的关键技术。北京化工大学王朝副教授课题小组与彤程新材料集团研发团队紧密配合,主攻生物可降解阻隔材料和纤维布制造技术,首次设计合成了熔融指数高达1200g/10min的可生物降解的改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)熔喷料(改性PBAT熔喷料现场见图2);突破了阻隔层无纺纤维布制备技术,实现了阻隔层纳米纤维或微米纤维的成功纺丝(阻隔层扫描电镜照片和阻隔性能测试见图3)。北京化工大学机电学院以及中原工学院在纺丝技术上给予了大力支持。北京铜牛和北京联合康力主攻可降解口罩的生产制造技术,优化了口罩内外层材料,口罩内外层采用天然材料棉纤针织布。耳带材料未来将采用北京化工大学先进弹性体材料研究中心开发的生物可降解聚酯弹性体材料
 
 
北京工商大学对制造的全生物降解口罩的降解性能进行了评价,该口罩储存稳定,在普通环境下不会发生降解或性能下降。基于过去大量的研究数据,口罩阻隔层材料只有在堆肥的土壤中,才会进行降解,一般在几个月内会完全降解,由微生物进行分解,释放出水和二氧化碳

 

纤维素纳米纤维可降解口罩

昆士兰科技大学QUT的Thomas Rainey博士和他的研究团队正在加紧研究他们正在开发的可生物降解的防污染口罩用的去除纳米颗粒的新材料。
 
Rainey博士说:“我们已经开发并测试了一种高度透气的纳米纤维素材料,该材料可以去除小于100纳米(病毒大小)的颗粒。”
 
“这种新材料具有优良的透气性,更强的去除最小颗粒的能力。可以作为口罩中的一次性过滤滤芯使用。该材料的生产成本会相对较低,因此适合一次性使用。纤维素纳米纤维成分由甘蔗蔗渣等废弃植物材料和其他农业废弃物制成,因此是可生物降解的。它可以用相对简单的设备进行生产,因此我们可以快速大量生产这种材料。”
 
 
综上所述,我们可以看到,在当前疫情下,各行各业都爆发出更大的潜能,相信在不久的将来可降解口罩产品就能面市。

 


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