熔噴布細(xì)菌過(guò)濾效率測(cè)試;原子由質(zhì)子、中子和電子構(gòu)成。中子不帶電。荷電量小的荷電體是質(zhì)子和電子。一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子所具有的荷電量相同,稱為電荷的基本單位,量值為1.610-19庫(kù)倫。電子帶負(fù)電,質(zhì)子帶正電。在物質(zhì)中,電子常與質(zhì)子伴生。當(dāng)物質(zhì)失去電子或得到電子時(shí)就帶有正電荷或負(fù)電荷,帶有電荷的物體稱為荷電體。電性相反的荷電體會(huì)互相吸引,電性相同的荷電體會(huì)互相排斥。
口罩用的關(guān)鍵材料是熔噴法生產(chǎn)的聚丙烯荷電無(wú)紡布。與其它材料相比,它具有高效率、低阻力、除塵滅菌的功能,其主要原因是由于無(wú)紡布纖維中帶有電荷,并具有很好的荷電穩(wěn)定性。那么熔噴聚丙烯無(wú)紡布是如何荷電的?為什么還具有很好的荷電穩(wěn)定性?這涉及到兩個(gè)物理學(xué)問(wèn)題:電荷的產(chǎn)生和電荷的消失。
1、電荷的產(chǎn)生
電荷的產(chǎn)生指的是電子與質(zhì)子的分離。其方法有很多,例如:電場(chǎng)的作用、摩擦起電、接觸起電等。熔噴聚丙烯無(wú)紡布荷電技術(shù)中常用的電暈放電,就是在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下,原本電中性的空氣發(fā)生電離,帶負(fù)電的電子向電場(chǎng)的正*移動(dòng),帶正電的質(zhì)子(或離子)向負(fù)*移動(dòng)。如將熔噴無(wú)紡布放置在這樣的電場(chǎng)中,就可形成荷電的無(wú)紡布。
當(dāng)兩種不同的物質(zhì)相互摩擦或接觸后再分離,也可使物質(zhì)帶電。由于物質(zhì)的吸電子能力不同,在相互摩擦或接觸過(guò)程中,電子會(huì)從吸電子能力差的物質(zhì),跑到吸電子能力強(qiáng)的物質(zhì)中。吸電子能力強(qiáng)的物質(zhì)就帶負(fù)電,吸電子能力差的物質(zhì)就帶正電。聚丙烯無(wú)紡布荷電技術(shù)中采用的另一種技術(shù)“水駐*”,就是基于這一原理。
物質(zhì)中電荷的流動(dòng)性不同,是造成世界五彩繽紛的一個(gè)重要原因。表征物質(zhì)中電荷流動(dòng)性大小的物理參數(shù)稱為電導(dǎo)率。其大小由物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)所決定。電導(dǎo)率高的物質(zhì)叫“導(dǎo)體”,如金、銀、銅、鋁、鐵等;電導(dǎo)率中等的物質(zhì)叫“半導(dǎo)體”,如單晶硅等;電導(dǎo)率很小的物質(zhì)稱“絕緣體”,如電線外面的包層。電荷流動(dòng)時(shí)沒(méi)有阻力的物質(zhì)叫“超導(dǎo)體”;電荷完全不能流動(dòng)的物質(zhì)叫”駐*體”。
處于靜止?fàn)顟B(tài)的電荷稱之為靜電電荷(簡(jiǎn)稱靜電)。它是電荷聚集在物體表面時(shí)的一種現(xiàn)象。在日常生活中,人們常常會(huì)碰到靜電。如晚上脫衣服時(shí),黑暗中聽(tīng)到的伴有電火花的噼啪聲;與朋友見(jiàn)面握手時(shí),手指剛一接觸到對(duì)方,指尖突然有的針刺般感覺(jué);早上起來(lái)梳頭時(shí),頭發(fā)會(huì)”飄”起來(lái)。這些都是人體中的靜電在“作怪”。
聚丙烯是一種高絕緣聚合物。其表面的電荷幾乎不能流動(dòng)。在電場(chǎng)的作用或摩擦和干燥條件下帶上電荷后,非常容易聚集。這是聚丙烯被選做荷電口罩布的一個(gè)重要原因。
2、電荷的消失
靜電電荷會(huì)消失嗎?如何消失?這要從荷電物質(zhì)與其它物質(zhì)的接觸性能差異說(shuō)起。
在聚丙烯荷電無(wú)紡布的存儲(chǔ)和使用過(guò)程中,大氣中的氣體分子和納米、微納米級(jí)粉塵粒子,會(huì)不斷地到達(dá)聚丙烯纖維表面,表面電荷會(huì)被這些分子和粒子帶走,使得溶噴聚丙烯駐*體無(wú)紡布的表面電荷發(fā)生衰減,其過(guò)濾性能也隨之變差。這是口置在存儲(chǔ)過(guò)程中過(guò)濾性能慢慢下降的主要原因。良好包裝是保持口置性能的有效手段。
聚丙烯荷電無(wú)紡布用水蒸或浸泡對(duì)其性能影響不大,這似乎令人難以理解,但這是個(gè)事實(shí)。其原因在于聚丙烯的疏水性。聚丙烯與水分子之間的化學(xué)性質(zhì)差異很大。聚丙烯是典型的疏水性材料。水分子很難到達(dá)纖維表面,不會(huì)與纖維中的電荷發(fā)生作用,熔噴聚丙烯荷電無(wú)紡布在水性環(huán)境下具有很好的電荷存儲(chǔ)穩(wěn)定性。這也是口罩在佩戴過(guò)程中,能保持長(zhǎng)效功能的原因。這里說(shuō)的“表面”,不是我們?nèi)庋劭吹降谋砻妫欠肿映叨鹊奈锢怼氨砻妗薄6鄶?shù)情況下,盡管口置沾水了,但水分子并未真正碰到疏水物質(zhì)分子級(jí)的“表面”。
那么,有機(jī)溶劑如酒精、異丙醇浸泡和熏蒸為什么又會(huì)造成口置性能的下降呢?這可根據(jù)自然界一個(gè)基本原理“相似相容原理”來(lái)解釋。不管是浸泡還是重蒸,溶劑分子都會(huì)與聚丙烯分子產(chǎn)生相互作用。按水、甲醛、乙醇、異丙醇的順序,溶劑的*性逐漸降低,疏水性(親有機(jī)物)逐漸增加。根據(jù)相似相原理,按水、甲醛、乙醇、異丙醇的順序,溶劑越容易接觸到聚丙烯纖維表面,溶劑與聚丙烯的相互作用程度增強(qiáng),電荷衰減的趨勢(shì)增加。
3、荷電無(wú)紡布是駐*體嗎?
聚丙烯荷電無(wú)紡布是駐*體嗎?這是一個(gè)學(xué)術(shù)界尚未定論的問(wèn)題。按駐*體早期的定義,與永磁體相對(duì)應(yīng),駐*體也稱“永電體”,是指具有儲(chǔ)存電荷能力的介電(絕緣)材料。但聚丙烯荷電無(wú)紡布中的電荷會(huì)發(fā)生衰減,因此它與“永電體”還有一定的差異。