中原工学院研发出新型防病毒口罩及设备

中原工学院研发出新型防病毒口罩及设备

时间:2020-03-18 12:14 作者:admin 点击:
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河南日报客户端记者 李树华 通讯员 毕明理

当前,我国正面临着严重新型冠状病毒感染的肺炎疫情,能够有效拦截呼吸道飞沫和携带病原体的空气微小颗粒物的防护滤材已成为防控疫情蔓延的重要物资。作为河南省唯一一所拥有纺织服装优势特色学科的高校,中原工学院纺织服装产业研究院崔世忠、何建新教授团队在高效病毒防护用纳米纤维空气滤材与口罩关键技术及装备方向取得了突破性进展。主要研究成果如下:

1.可高效防护杀病毒的纳米纤维制备关键技术。通过自主研发的线性电极静电纺丝技术制备出直径50-150nm的纳米纤维,以此类超细纤维为原料可加工出过滤精度100nm的超薄非织造滤材,能够高效拦截呼吸道飞沫、PM2.5、病毒、油性颗粒等病原体传播介质,同时该技术可通过原液掺杂纳米银、中草药提取物而使材料具备生物杀菌功能,能从根本上抑制病毒的传播。

纳米纤维过滤材料与病毒、PM2.5颗粒、花粉、头发丝电镜照片对比图

2.自主知识产权的纳米纤维量产装备研发。团队自主开发了高速线性静电纺丝技术及装备,独立研制了线性电极纺丝系统、封闭式溶液涂布系统、连续化接收系统、循环供液系统、恒温恒湿系统、溶剂回收系统以及超声复合系统,与国内外多针头纺丝设备相比,单台设备的生产效率提高了10倍,并把设备成本大幅度降低至30%,在行业内处于国际领先水平。本装备采用独特的线型电极系统来制备纳米纤维,具有操作简单,扩展性强,模块化操作,灵活性应用的特点,可以通过该设备快速制备高品质的纳米纤维。

自主研发的模块化静电纺丝产业化设备图

团队先后开发出了高速线性静电纺丝实验机和中试机,并在2019年成功开发了能够组建生产线的模块化纳米纤维工业化设备,单套生产线宽幅1.8m,可日产8000-10000m2纳米纤维膜,每天产能可满足10万只口罩滤芯材料的需求。

3.高效低阻抗病毒纳米纤维过滤防护材料。依托自主研发的静电纺丝技术及产业化装备,团队先后开发了高效低阻复合滤材、纳米纤维防雾霾窗纱、纳米纤维过滤海绵、可清洗纳米高效低阻滤材等一系列产品。纳米纤维滤材具有高过滤精度和高过滤效率的特点,对细菌、病毒等病原体具有良好的过滤效果,可用于生物安全实验室空气过滤器、医用防护口罩等领域。

纳米纤维高效低阻滤材和纳米纤维防雾霾窗纱

4.抗病毒防护口罩开发。完成了具有病毒防护功能的纳米纤维防护口罩的开发,该口罩采用熔喷静电棉和纳米纤维复合结构形从微米到微纳米级别的梯度过滤效应,对0.3μm的标准颗粒物过滤效率在99.5%以上(测试条件:在全自动滤料测试系统TSI8130A上,风速流量35L/min,0.3μm的NaCl人工尘),完全去除静电后过滤效率依然稳定在82%以上。而且,利用病毒杀灭剂改性纺丝原液,在纳米纤维中掺杂了具有抗病毒效果的中草药植物提取物,从物理拦截和生物杀灭两个方面做到对病毒的安全彻底防护。

团队研发的防雾霾防病毒口罩结构

截至目前,团队在纳米纤维产业化装备和纳米纤维产品开发方面已申请10多项发明专利,其中已授权6项。已经与河南汇博医疗股份有限公司在纳米纤维功能敷料、纳米纤维医用口罩等产品展开产学研合作,该研究已经成功获批中国纺织工业联合会科技攻关项目和河南省科技攻关项目。目前,团队也已经与南阳汇博医疗开展合作,提供滤芯材料,产品出产后,将投入抗疫一线。

编辑:河南日报专刊

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