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口罩現(xiàn)在可是全國(guó)人民關(guān)注的硬通貨，而且現(xiàn)在各地買(mǎi)口罩完全是配給物資，需要預(yù)約和限購(gòu);然后口罩價(jià)格瘋漲、全球缺貨、騙子微商橫行，各地市場(chǎng)監(jiān)督局在嚴(yán)打假冒偽劣口罩，那么我國(guó)到底每天能生產(chǎn)多少口罩呢?
第一個(gè)問(wèn)題最后回答。我先作為前石化行業(yè)人士，給大家從頭到尾分析一下，從聚丙烯顆粒(PP)到口罩的變身工藝，大家就能明白自行消毒給口罩消毒有沒(méi)有意義了。然后再梳理目前的原材料供應(yīng)形勢(shì)，然后再根據(jù)公開(kāi)消息為大家分析我國(guó)的產(chǎn)能，大家就估算我國(guó)或全球，一年能生產(chǎn)多少口罩。畢竟不是專業(yè)人士，具體細(xì)節(jié)請(qǐng)行業(yè)專家打臉輕點(diǎn)。
醫(yī)用口罩的生產(chǎn)
醫(yī)用口罩
這是常見(jiàn)的醫(yī)用口罩，主要由三層無(wú)紡布組成。內(nèi)層是普通無(wú)紡布;外層是做了防水處理的無(wú)紡布，主要用于隔絕患者噴出的液體;中間的過(guò)濾層用的是經(jīng)過(guò)駐極處理的聚丙烯熔噴無(wú)紡布;最后生產(chǎn)完畢后要經(jīng)過(guò)環(huán)氧乙烷消毒并靜置7天揮發(fā)毒性，經(jīng)過(guò)密封包裝，裝箱運(yùn)走。
醫(yī)用口罩的核心材料，就是駐極處理之后的聚丙烯熔噴無(wú)紡布。請(qǐng)務(wù)必記住這兩個(gè)關(guān)鍵詞，因?yàn)檫@是過(guò)濾新冠病毒氣溶膠的關(guān)鍵。
1.原材料：聚丙烯（PP）顆粒
我就不去講原油是如何在煉廠變成聚丙烯的了;大家只要知道中石化、中石油、中海油的煉化工廠，除了檢大修之外，過(guò)年期間也是絕對(duì)不會(huì)停工就好，保證我們的汽柴油、化工原料(聚乙烯、聚丙烯)等持續(xù)生產(chǎn)，不會(huì)斷供，這也是央企的擔(dān)當(dāng)(當(dāng)然民企也不愿意停工，因?yàn)橥９ぞ偷⒄`生產(chǎn)，耽誤掙錢(qián))。
聚丙烯(PP)顆粒
從化工廠生產(chǎn)出來(lái)的聚丙烯顆粒就長(zhǎng)這樣，我們買(mǎi)的塑料水壺、餐具之類，大部分都是聚丙烯做的。
聚丙烯多少錢(qián)呢?目前的期貨價(jià)格是7000元/噸。一輛大貨車大概能拉30噸(還記得壓塌無(wú)錫國(guó)道的那輛百噸鋼卷車不?)，所以通過(guò)物流提一車聚丙烯，成本大概是20萬(wàn)左右。
2.聚丙烯纖維生產(chǎn)
就像紡織需要植物纖維一樣，無(wú)紡布的生產(chǎn)同樣需要纖維料。聚丙烯顆粒是拿來(lái)融化塑形的，而高熔指聚丙烯纖維料，才是生產(chǎn)口罩的核心原料，就是下圖這種一條條的聚丙烯纖維。
聚丙烯纖維
2019年國(guó)內(nèi)聚丙烯纖維的產(chǎn)量約為170萬(wàn)噸，其中能用于口罩的高熔聚丙烯纖維約為95萬(wàn)噸。生產(chǎn)單位就有我們中石化的鎮(zhèn)海煉化、上海賽科、荊門(mén)石化、海南煉化、茂名石化、石家莊煉化、廣州石化等等，中石油的煉廠也有一批，我不熟。
這次為了應(yīng)對(duì)疫情，中石化部分煉廠已經(jīng)開(kāi)始調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，將于2月開(kāi)始不斷增產(chǎn)高熔指聚乙烯纖維料，獨(dú)山子石化也隨時(shí)待命等待調(diào)整。所以這部分主要是庫(kù)存不足，產(chǎn)能上來(lái)以后，PP纖維的原材料供應(yīng)絕對(duì)充足，只要路不斷就行。
無(wú)紡布的生產(chǎn)商需要從經(jīng)銷商或者化工廠那里采購(gòu)聚丙烯纖維作為原材料，所以物流的道路是不能斷的!如果無(wú)紡布生產(chǎn)商的城市封路，就意味著原材料的供應(yīng)被切斷了，那還怎么生產(chǎn)?
聚丙烯纖維多少錢(qián)呢?阿里巴巴上查到的零售價(jià)是10000元/噸，數(shù)量級(jí)不會(huì)差。有各大央企在，聚丙烯纖維不會(huì)缺貨，價(jià)格也不會(huì)飛漲的，大家可以放心。
3.熔噴無(wú)紡布生產(chǎn)
熔噴法(Melt Blowing)屬于聚合物擠壓法非織造工藝，是1954年美國(guó)海軍為了收集核試驗(yàn)產(chǎn)生的放射性微粒研制的超細(xì)過(guò)濾效果的過(guò)濾材料，然后1965年前后，?？松?M等公司制造了第一代熔噴非織造設(shè)備。
工藝原理就是用高速熱空氣對(duì)模頭噴絲孔擠出的聚合物熔體細(xì)流進(jìn)行牽伸，由此形成超細(xì)纖維并凝聚在凝網(wǎng)簾或滾筒上，依靠自身粘合成為非織造布，噴絲的原理如下圖：
熔噴無(wú)紡布生產(chǎn)
熔噴材料是靠自身纖維熱熔而成，厚度更厚熔噴法生產(chǎn)的無(wú)紡布，纖維的隨機(jī)和隔層交叉排列，形成了熔噴材料多彎曲通道結(jié)構(gòu)，這樣顆粒物(新冠病毒氣溶膠)才會(huì)與纖維產(chǎn)生碰撞而被滯留。
畫(huà)重點(diǎn)：醫(yī)用口罩的過(guò)濾機(jī)制是布朗擴(kuò)散、截留、慣性碰撞、重力沉降和靜電吸附。前四種都是物理因素，就是熔噴法生產(chǎn)的無(wú)紡布自然具有的特性，過(guò)濾性約為35%;這是達(dá)不到醫(yī)用口罩要求的，我們需要對(duì)材料進(jìn)行駐極處理，讓纖維帶上電荷，用靜電捕獲新冠病毒所在的氣溶膠。
4.駐極處理
靜電吸附就是通過(guò)荷電纖維的庫(kù)侖力實(shí)現(xiàn)對(duì)新冠病毒飛沫(氣溶膠)的捕獲。原理就是讓過(guò)濾材料表面更開(kāi)闊，對(duì)微粒的捕獲能力能搶，而電荷密度增加，對(duì)顆粒的吸附和極化效應(yīng)更強(qiáng)，所以，過(guò)濾層的熔噴無(wú)紡布過(guò)濾材料，必須要經(jīng)過(guò)駐極處理，才能在不改變呼吸阻力的前提下，實(shí)現(xiàn)95%的過(guò)濾性，才能有效防病毒。
口罩要在到達(dá)阻隔效果的同時(shí)保證舒適通氣性，醫(yī)用口罩吸氣阻力一般不超過(guò)343.2帕斯卡(Pa)，民用口罩吸氣阻力小于135帕斯卡(Pa)。
駐極處理能夠大幅提高過(guò)濾效率，不改變呼吸阻力，而且駐極電壓越高，材料過(guò)濾效率越高。一般需要駐極電壓在30Kv-60kv，駐極時(shí)間要在20秒以上。
最后生產(chǎn)出來(lái)的醫(yī)用高熔指熔噴無(wú)紡布原料，大概是這個(gè)樣子的，20000元/噸。
那么口罩為什么能夠阻擋病毒的傳播呢？它又是什么樣的材質(zhì)呢？
我們通常說(shuō)口罩是無(wú)紡布材料，無(wú)紡布是相對(duì)紡織布來(lái)說(shuō)，就是非紡織的布，是由定向的或隨機(jī)的纖維而構(gòu)成。
聚丙烯
具體到口罩上，其原料全部都是(Polypropylene，簡(jiǎn)稱PP)，，示意圖見(jiàn)圖一和圖二。
聚丙烯高熔指無(wú)紡布專用料成為最佳選擇，生產(chǎn)熔體質(zhì)量流動(dòng)速率在33-41g/min的聚丙烯產(chǎn)品，達(dá)到衛(wèi)材聚丙烯無(wú)紡布標(biāo)準(zhǔn)
從口罩用料上來(lái)看，。
從纖維應(yīng)用領(lǐng)域看，聚丙烯纖維專用料產(chǎn)品應(yīng)用于非織造布、服裝面料、地毯絲、醫(yī)用手術(shù)用品、民用衛(wèi)生用品等領(lǐng)域。
在醫(yī)療衛(wèi)生方面，聚丙烯無(wú)紡布專用料生產(chǎn)的無(wú)紡布可用于一次性手術(shù)衣、被單、口罩、蓋布、液體吸收墊等，無(wú)紡布口罩是由專業(yè)用于醫(yī)療衛(wèi)生的纖維無(wú)紡布內(nèi)兩層,中間增加一層過(guò)濾防菌達(dá)99.999%的以上過(guò)濾溶噴布經(jīng)超聲波焊接而成,無(wú)紡布口罩的鼻梁處采用環(huán)保型全塑條,不含任何金屬，配帶透氣，舒適。
這里告訴大家什么是防病毒醫(yī)用口罩。
目前，新型冠狀病毒正處于爆發(fā)期，又正值過(guò)年時(shí)間，全國(guó)醫(yī)用口罩基本斷貨。再者，為實(shí)現(xiàn)抗病毒效果，口罩只能一次性使用，使用成本昂貴。
醫(yī)用口罩抗菌原理介紹
可起到病毒防護(hù)作用的口罩主要有醫(yī)用外科口罩和N95口罩。國(guó)家YY 0469-2004《醫(yī)用外科口罩技術(shù)要求》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，醫(yī)用外科口罩須達(dá)到的重要技術(shù)指標(biāo)包括過(guò)濾效率、細(xì)菌過(guò)濾效率和呼吸阻力：
過(guò)濾效率：在空氣流量(30±2)L/min條件下，對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)中值直徑(0.24±0.06)μm氯化鈉氣溶膠的過(guò)濾效率不低于30%;
細(xì)菌過(guò)濾效率：在規(guī)定條件下，對(duì)平均顆粒直徑為(3±0.3)μm的金黃色葡萄球菌氣溶膠的過(guò)濾效率不低于95%;
呼吸阻力：在過(guò)濾效率流量條件下，吸氣阻力不超過(guò)49Pa，呼氣阻力不超過(guò)29.4Pa。
這其中保證細(xì)菌過(guò)濾效果的標(biāo)準(zhǔn)就是第二條，金黃色葡萄球菌細(xì)菌氣溶膠過(guò)濾效率不低于95%，這也就是N95概念的由來(lái)。因此N95口罩雖然不是醫(yī)用口罩，但是滿足過(guò)濾效率滿足95%的標(biāo)準(zhǔn)，且能更好地貼合人體面部，所以也能起到很好的病毒預(yù)防作用。
而給這兩種口罩帶來(lái)病毒過(guò)濾作用的主要材料就是極細(xì)密且?guī)ъo電的內(nèi)層過(guò)濾布——熔噴無(wú)紡布。
含有肺炎病毒的飛沫靠近熔噴無(wú)紡布后，會(huì)被靜電吸附在無(wú)紡布表面，無(wú)法透過(guò)。
熔噴無(wú)紡布主要材質(zhì)是聚丙烯，是一種超細(xì)靜電纖維布，可以捕捉粉塵。
這就是這種材料隔絕病菌的原理。粉塵被超細(xì)靜電纖維捕捉住后，極不易因清洗而脫離，且水洗亦會(huì)被破壞靜電的吸塵能力。因此這種口罩只能一次性使用。適合平面口罩熔噴過(guò)濾級(jí)別有：普通級(jí)、BFE95(濾效95%)、BFE99(濾效99%)、VFE95(濾效99%)、PFE95(濾效99%)、KN90(濾效90%)。
醫(yī)用外科口罩
紡粘無(wú)紡布+熔噴無(wú)紡布+紡粘無(wú)紡布。
醫(yī)用外科口罩一般是由三層無(wú)紡布制成。材料是 也可以一層改用短纖改善皮膚觸感，即ES熱軋無(wú)紡布+熔噴無(wú)紡布+紡粘無(wú)紡布?？谡滞鈱泳哂蟹里w沫設(shè)計(jì)，中層過(guò)濾，內(nèi)存吸濕。熔噴布一般選用20克重的。
而N95杯型口罩則由針刺棉、熔噴布、及無(wú)紡布組成，其熔噴布通常采用40克重甚至更高，再加上針刺棉的厚度，所以外觀上看起來(lái)比平面口罩更厚一些，其防護(hù)效果至少能達(dá)到95%。
幾層口罩，在口罩的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 32610中并沒(méi)有規(guī)定，如果是醫(yī)療用口罩，至少應(yīng)該是3層，即我們說(shuō)的SMS(2層S層和1層M層)，目前國(guó)內(nèi)最高的層數(shù)是5層，即SMMMS(2層S層和3層M層)，做口罩并不難，比較難的是做SMMMS布，一臺(tái)進(jìn)口的無(wú)紡布設(shè)備價(jià)格都是上億元，筆者見(jiàn)過(guò)最貴的一臺(tái)醫(yī)療無(wú)紡布設(shè)備是5億人民幣。
這里面的S表示紡粘層(Spunbond)，其纖維直徑比較粗，在20微米(μm)左右，2層S紡粘層主要作用是支撐整個(gè)無(wú)紡布結(jié)構(gòu)，對(duì)阻隔并沒(méi)有太大的作用。
口罩里面最重要的是阻隔層或則熔噴層M
(Meltblown)，熔噴層的纖維直徑比較細(xì)，在2微米(μm)左右，所以只有紡粘層直徑的十分之一，
如果S紡粘層過(guò)多，口罩就比較硬，而熔噴層M過(guò)多，則呼吸比較困難，所以從口罩呼吸的難易程度可以判斷口罩的隔絕效果，呼吸越困難，則阻隔效果更好，但是，如果M層變?yōu)楸∧?，就基本上不能呼吸了，病毒是阻隔了，人也快不行了，所以，這也是一個(gè)技術(shù)問(wèn)題。
為了更能說(shuō)明問(wèn)題，我們將紡粘層S纖維，熔噴層M纖維和頭發(fā)做一個(gè)對(duì)比圖如下,頭發(fā)直徑的1/3，接近紡粘層纖維，而頭發(fā)直徑的1/30，和熔噴層M纖維直徑接近了，當(dāng)然，研發(fā)人員還在開(kāi)發(fā)更細(xì)的纖維，來(lái)保證更好的抗菌阻隔性。
前面提到，M層越細(xì)，就越能阻擋細(xì)菌等微小顆粒的進(jìn)入，比如N95，就是指在正常情況下，能阻擋95%的微小顆粒(0.3微米)，按照醫(yī)用防護(hù)口罩國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19083要求，在氣體流量為85L/min情況下，口罩對(duì)非油性顆粒過(guò)濾效率符合下表要求：
N95實(shí)際上就是用聚丙烯無(wú)紡布SMMMS制作成的能過(guò)濾95%微細(xì)顆粒的5層口罩。
從上面的解釋來(lái)說(shuō)，
最后我們從材料角度來(lái)看看分別對(duì)S紡粘層和M熔噴層都有哪些要求：
M層：熔噴層
材料要求：高流動(dòng)性。
推薦材料：
國(guó)產(chǎn)材料如山東道恩降解法聚丙烯：Z-1400，Z1500，進(jìn)口如巴塞爾公司的茂金屬聚丙烯HP461Y，MF650Y。
S層：紡粘層
材料要求：高強(qiáng)度
推薦材料：熔體指數(shù)在25~60聚丙烯，比如?？松梨贓xxon-Mobile的和上海賽科的2040都是很好的紡粘材料，如S2040性能指標(biāo)如下：
最后，我們要
佩戴正確的防護(hù)口罩，
保護(hù)自己，愛(ài)護(hù)他人
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