近日，模切之家报道的资讯：缓解口罩闷热焦虑的新材料口罩诞生！可重复使用时长超200小时（详情请点击）中，对新的口罩滤材PTFE纳米滤膜（俗称“特氟龙”））进行了简单介绍，今天，让我们一起来看看关于这种纳米滤材特点与应用介绍！
聚四氟乙烯微孔膜材料介绍
PTFE微孔膜材料的发展历程
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。
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。
20世纪末期 美日企业开始进入行业
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。
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。
PTFE微孔膜生产工艺流程
PTFE微孔膜的成孔机理
PTFE的折叠片晶模型
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。
拉伸成孔机理
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。
PTFE纳米口罩滤材的结构及特性
PTFE纳米口罩滤材的结构
图 NF双层结构滤材
图 NFN三层结构滤材
层1：聚四氟乙烯微孔膜（PTFE membrane），孔径分布均匀，孔隙率可达85%；
层2：无纺布（Nonwoven），材质一般为PP、PET或PE。
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。
PTFE纳米口罩滤材的特征
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。
2、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。
3、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。
4、疏水或亲水滤材都可提供。
PTFE纳米口罩滤材与熔喷布对比优势
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，无法有效补集细小颗粒， 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纳米微孔薄膜介绍
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补集颗粒， 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。
材料对比
