PTFE覆膜口罩的过滤性能

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2024.10.013

摘要/Abstract

摘要：

聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene，PTFE）覆膜口罩作为新型呼吸防护用品，在职业健康领域得到广泛关注，然而在高湿环境中其过滤性能的稳定性有待明确.通过过滤效率和过滤阻力的测试对PTFE覆膜口罩进行了耐湿性能评估，并与熔喷布口罩进行对比.结果表明：经高湿环境后PTFE覆膜口罩的过滤效率最大降幅为3.20%，而熔喷布口罩的最大降幅仅为0.44%，测试过程中两种口罩的过滤阻力均无显著变化；PTFE膜的纤维直径（20~150 nm）与孔径（100~350 nm）远小于熔喷布的纤维直径与孔径，其主要基于机械过滤机理捕集颗粒物；在高湿环境中，具有静电吸附性能的熔喷布更易实现高效低阻.研究结果为合理选用PTFE覆膜口罩提供了指导.

关键词: 口罩, PTFE膜, 过滤性能, 孔径, 纤维直径

Abstract:

Polytetrafluoroethylene （PTFE） membrane coated mask， as a new type of respiratory protective equipment， has received extensive attention in the field of occupational health. However， the stability of filtration performance of PTFE membrane coated mask in the high humidity environment needs to be determined. The moisture resistance of PTFE membrane coated masks is evaluated by the tests of filtration efficiency and pressure drop， and compared with nonwoven masks. The results show that the maximum reduction of the filtration efficiency of PTFE membrane coated masks is 3.20% after the high humidity environment， while the maximum reduction of nonwoven masks is only 0.44%， and there is no significant variation in the filtration pressure drop of the two types of masks during the test process. The fiber diameter （20~150 nm） and pore size （100~350 nm） of PTFE membrane are much smaller than those of nonwovens， which is mainly based on the mechanical filtration mechanism to capture particles. In high humidity environment， nonwoven with electrostatic adsorption performance is easier to achieve high filtration efficiency and low pressure drop. The results of this study provide a guidance for the rational selection of PTFE membrane coated masks.

Key words: mask, PTFE membrane, filtration performance, pore size, fiber diameter

中图分类号:

TS 174

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图/表 9

表1 口罩的基本性能参数

Table1 Basic performance parameters of masks

种类	试样编号	核心过滤层	层数	型式	口罩厚度/mm	核心过滤层参数
种类	试样编号	核心过滤层	层数	型式	口罩厚度/mm	孔径/nm	纤维直径/nm
PTFE覆膜口罩	1#	PTFE薄膜	4	平面型	0.44	313.83	87.69±45.85
	2#	PTFE薄膜	4	平面型	0.51	137.30	65.12±24.60
	3#	PTFE薄膜	4	平面型	0.49	203.14	69.60±21.76
	4#	PTFE薄膜	4	平面型	0.48	146.40	58.00±28.75
	5#	PTFE薄膜	5	立体型	0.48	153.67	43.60±10.37
医用外科口罩	6#	熔喷布	3	平面型	0.51	5 590	2 920±1 150
N95防尘口罩	7#	熔喷布	4	立体型	1.91	4 060	3 200±1 590
N95防尘口罩	8#	熔喷布	3	立体型	1.20	5 260	5 020±2 610

图1 过滤性能测试装置

Fig.1 Test device of filtration performance

表2 不同劳动强度时人体呼吸所需空气流量和氧气流量

Table 2 The flow rate of air and oxygen required for human breathing at different labor intensities

作业等级	所需空气流量	所需氧气流量
作业等级	L·min^-1	L·min^-1
休息	6~15	0.2~0.4
轻作业	20~25	0.6~1.0
中等作业	30~40	1.2~1.6
重作业	40~60	1.8~2.4
极重作业	40~80	2.5~3.0

图2 口罩在85 L·min-1的过滤风量下浸湿前后的过滤性能

Fig.2 Filtration performance of masks before and after soaking at filtration air flow of 85 L·min-1

图3 PTFE覆膜口罩在50 L·min-1的过滤风量下浸湿前后的过滤性能

Fig.3 Filtration performance of PTFE membrane coated masks before and after soaking at filtration air flow of 50 L·min-1

图4 PTFE覆膜口罩在15 L·min-1的过滤风量下浸湿前后的过滤性能

Fig.4 Filtration performance of PTFE membrane coated masks before and after soaking at filtration air flow of 15 L·min-1

图5 口罩在85 L·min-1的过滤风量下浸湿前后的过滤效率（a）—浸湿前；（b）—浸湿后.

Fig.5 Filtration efficiency of masks before and after soaking at filtration air flow of 85 L·min-1

图6 8种口罩核心过滤层的SEM图像

Fig.6 SEM images of the core filter layer of 8 kinds of masks

图7 5种PTFE覆膜口罩核心过滤层的SEM图像

Fig.7 SEM images of the core filter layer of 5 kinds of PTFE membrane coated masks

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