熔喷布的替代品——聚四氟乙烯（PTFE）复合膜，让口罩稳定过FFP2测试
找塑料视点报道，就在熔喷布生产厂家仍在苦苦寻求通过FFP2、FFP3测试的解决方案时，另一种可以替代熔喷布的产品诞生了，它就是聚四氟乙烯（PTFE）纳米复合膜。
PTFE纳米膜
PTFE纳米复合膜的神奇之处在于，它纯粹依靠物理原理，拦截颗粒和细菌，无需添加驻极母粒、无需经过加载静电电荷等复杂工序，也就无需考虑PTFE纳米复合膜时效性问题，这种口罩过滤材料一经应用，便成为口罩生产企业关注的焦点。
对于PTFE用到口罩滤材上，广东卫视曾在4月份报道，广州一家公司使用新型材料——过滤膜材来代替传统的熔喷布，这种超滤膜，具有耐高温、耐有机溶剂、疏水，且透气性好、阻燃无毒等特性。
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PTFE是什么？
聚四氟乙烯（PTFE）俗称“塑料王”，是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力。下图为PTFE的化学式为-（CF2-CF2)-。
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PTFE膜是什么？
PTFE膜是以聚四氟乙烯为原料，采用特殊工艺，经压延、挤出、双向拉伸等方法制成的微孔性薄膜。PTFE膜按用途可分为服装膜、空气过滤膜、空气净化膜。PTFE膜具有原纤维状微孔结构，孔隙率85%以上，每平方厘米有14亿个微孔，孔径范围0.02μm-15μm。
PTFE微孔膜本身就有良好的疏水性，加上孔径小，因此微孔膜具有很好的防水性，同时具有较好的透气性，所以很适用于防水防尘透气应用。
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PTFE膜的成孔原理
PTFE属于半结晶聚合物，其晶体由平行排列的折叠链形成片晶，再由片晶堆积形成带状多晶聚合物，片晶与片晶间为粘性的无定型部分。PTFE分子链间的相互作用弱，带状结构成纤的活化能只有11.3KJ/mol，只是环境温度的几倍，所以在外部应力作用下带状结构很容易被拉出微粒成为微纤。
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。
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PTFE膜怎样用到口罩滤材？
PTFE膜密度非常小，通常只有1.75g/m2，需要与无纺布或者ES热风棉进行热复合，形成“PTFE膜+无纺布”双层复合膜，或者“无纺布+PTFE膜+无纺布”三层复合膜。
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PTFE纤维截面积只有熔喷纤维1%
采用独特的糊膏挤出、双向拉伸技术，制得纤维直径可以达到100nm以下，纤维截面积只有PP熔喷纤维的1%，这些纳米纤维交错排布形成的网状结构具有非常好的过滤效率，足以有效防护细菌和病毒，具有高效低阻的特点。
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长期储存效率不会降低
PTFE纳米滤材的过滤机理是纯物理过滤，长期储存效率不会降低，安全可靠；使用沸水蒸煮或酒精消毒灭菌后效率也不会下降，可以实现重复使用。
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阻力更低，效率更高
PTFE纳米微孔薄膜与上下两层无纺布覆合，获得的三层结构聚四氟乙烯纳米滤材，相较于常见的双层结构滤材，阻力更低，效率更高，且在后加工和使用时损伤的风险更小，具有明显的优势。
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疏水或亲水滤材都可提供
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PTFE纳米复合膜与PP熔喷布比较
PP熔喷无纺布介绍
当前，用于口罩的过滤层主要是聚丙烯（PP）熔喷无纺布，由纤维堆积形成网状贯通结构，因此具有良好的过滤性、阻隔性、保温性和吸附性。市场上PP熔喷无纺布纤维的尺寸为1-10μm，达不到纳米级别，纤维堆积形成的孔隙较大，无法有效捕集细小颗粒， 对0.3μm粒径颗粒的过滤效率在50%以下。为了能有效过滤颗粒物，PP熔喷无纺布一般会进行驻极处理，通过电晕技术在PP纤维上加上电荷，通过静电吸附作用拦截细小颗粒，可大幅度提高过滤效率。因此，PP熔喷无纺布的过滤机理是物理截留加静电吸附。
为了提高PP熔喷无纺布的过滤效果，必须加大负载电荷，这就要求无纺布需要较大的厚度和克重用来储存足量的电荷，而无纺布厚度和克重的增加会导致阻力的增加，因此，高效率的PP熔喷无纺布往往阻力偏大，透气性较差。
PP熔喷无纺布上加载的电荷并不是永久存在，而是会慢慢减弱直至消失，从而导致过滤效率明显下降，这就导致了采用PP熔喷无纺布的口罩具有时效性，无法做到长期储存，且在使用过程中存在电荷快速消失的情况，比如在潮湿环境下或接触有机溶剂时，因此，采用PP无纺布的口罩在储存和使用过程中存在着效率大幅下降的风险。
PTFE纳米复合膜介绍
为了避免口罩在储存和使用中效率下降的风险，不能采用静电吸附作用捕集颗粒， 只能通过纯物理截留作用拦截颗粒。而若要想依靠纯物理截留来达到高效过滤，纤维的尺寸必须达到纳米数量级别，聚四氟乙烯（PTFE）分散树脂通过双向拉伸技术能获得小于100nm的细纤维，这些纳米纤维交错排布形成的网状结构具有非常好的过滤效率，足以有效防护细菌和病毒。PTFE薄膜具有非常优异的拉伸性能，在纵横向拉伸数百倍下依然能成型收卷，PTFE纳米薄膜最小厚度可以做到1μm以内，在很低的阻力下就能获得较高的效率。
生产工艺流程
PTFE纳米膜口罩的优势：
PTFE纳米膜口罩过滤材料，靠物理作用对颗粒物进行拦截，对0.3微米的颗粒物的拦截可以达到99%以上，经过简单的高温水处理，酒精消毒，可重复使用达10次以上。
PPF2方案口罩膜测试数据
测试流量 | 颗粒物 | 过滤效率 | 呼吸阻力 | 执行标准 |
| 95.0L/min | Oily油性 | ≥96% | ≤140 Pa | EN149-2001 |
| 85.0L/min | Nacl盐性 | ≥99% | ≤135 Pa | GB2626-2019 |
| 95.0L/min | Oily油性 | ≥96% | ≤140 Pa | GB2626-2019 |
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优势一：聚四氟乙烯膜的厚度仅为0.2mm，非常轻薄透气，适合炎炎夏日。
优势二：低阻，呼吸阻力更小，更轻薄。纳米膜厚度仅为传统熔喷布的六分之一。
优势三：更加的透湿。聚四氟乙烯这种材料耐水洗，吸湿率低，人体呼吸产生的湿气98%都可以顺利排出口罩外，达到了高效透湿的效果。
优势四：对PM2.5等微细颗粒起到有效过滤。PM2.5是直径分布在2500纳米的颗粒物，而聚四氟乙烯薄膜的纤维直径只有100~200纳米，孔径分布均在纳米级别，即使是病毒、细菌等微生物，都可以过滤掉，对PM2.5的过滤效果更佳。
优势五：使用寿命更长。聚四氟乙烯口罩膜属于纯物理性阻挡，使用者吸气时，100~200纳米的孔径会将PM2.5至PM0.3通过物理筛分作用阻隔在口罩表层，每一次的呼气，都会反向将附着在口罩表层的颗粒物推回环境中去，所以口罩的使用寿命更长。
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PTFE纳米复合膜的适用标准
适用国内口罩：
KN95口罩（GB 2626-2006标准）
医用防护口罩（GB 19083-2010标准）
医用外科口罩（YY 0469-2011标准）
日常防护口罩（GB/T 32610-2016标准）
适用国外口罩：
美国（N95） 欧洲（FFP2）韩国（KF94） 日本（DS2）
附
民用口罩发展历程
口罩类型 | 样品图 | 技能特点 | |
第一代 | 纱布口罩 | 使用纱布材料制作，因其孔径大，故只能拦截大颗粒，对PM2.5无效，效果差，舒适度差，过时产品。 | |
第二代 | 熔喷布无纺布口罩 | 为目前主流口罩，无纺布材料制作，能拦截空气中大颗粒物，利用静电效应还能吸附PM2.5，但静电含量会随着使用时间逐步减少，防护性能下降。 | |
第三代 | PTFE纳米膜口罩 | 未来口罩主流发展方向，先进PTFE微孔多膜材料，孔径小，利用物理原理将空气中PM2.5等颗粒物进行过滤。 |
附
PTFE微孔膜的发展历程
1
20世纪60年代，DuPont公司发明单向拉伸法
美国DuPont公司首先用单向拉伸方法制得PTFE拉伸膜，之后广泛用作密封带。
2
20世纪70年代，Gore公司发明双向拉伸法
美国Gore公司利用双向拉伸技术开发出PTFE双向拉伸微滤膜，并成功应用于服装面料、空气过滤等行业。
3
20世纪末期，美日企业开始进入应用领域
美国的Pall、Millipore、Donaldson，日本的日东电工、大金、住友电气，都开发了不同应用领域的PTFE薄膜。
4
20世纪80年代，解放军总后积极探索，国内企业成功产业化
我国解放军总后勤部军需装备研究室对膨体PTFE微孔膜的制备和应用进行了积极探索，并取得了一定成就，目前，国内已实现了该技术的产业化，并成功应用于空气净化、工业除尘、医药食品过滤、服装面料等领域。
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