直面口罩垃圾，產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新——我國(guó)研發(fā)出可生物降解民用口罩
2020年疫情突如其來(lái)，為打贏疫情防控阻擊戰(zhàn)，重點(diǎn)醫(yī)療物資保障至關(guān)重要，其間口罩的消耗量大增。據(jù)國(guó)家發(fā)改委3月2日發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，全國(guó)口罩日產(chǎn)能達(dá)到1.16億只。口罩是醫(yī)務(wù)人員抗疫的武器，是保護(hù)群眾健康的盾牌，也是企業(yè)有序復(fù)工復(fù)產(chǎn)的保障。
然而口罩垃圾也成了目前的一大隱患，現(xiàn)有的口罩材料基本都是不可降解的聚丙烯材料，這些廢棄的口罩無(wú)疑會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。雖然我國(guó)近期將會(huì)出臺(tái)可重復(fù)使用民用口罩團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，能在一定程度上抑制口罩垃圾的產(chǎn)生，然而無(wú)法徹底解決民用口罩塑料垃圾，對(duì)這些熔融指數(shù)很高（無(wú)紡布約為90g/10min，熔噴阻隔布約為1000g/10min）的口罩聚丙烯，也缺乏再次回收利用的有效方案與技術(shù)。假設(shè)我國(guó)每天廢棄約2億只口罩，折合至少產(chǎn)生400噸廢塑料，一年將產(chǎn)生12萬(wàn)噸廢塑料。能否制造出平時(shí)儲(chǔ)存穩(wěn)定、廢棄后可生物降解的民用口罩，凸顯中國(guó)力量的“硬核”支撐，是一個(gè)亟待解決的社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題。
近日，北京化工大學(xué)先進(jìn)彈性體材料研究中心和生物醫(yī)用材料北京實(shí)驗(yàn)室聯(lián)手彤程新材料集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱彤程新材）、北京銅牛集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱北京銅牛）和北京聯(lián)合康力醫(yī)療防護(hù)用品有限公司（簡(jiǎn)稱北京聯(lián)合康力），以及北京工商大學(xué)、北京化工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院和中原工學(xué)院，從可生物降解阻隔層材料的設(shè)計(jì)與合成、阻隔層超細(xì)纖維紡絲，到可降解口罩內(nèi)外層材料的選擇與優(yōu)化，再到全生物降解口罩的制造與性能評(píng)價(jià)，進(jìn)行了快速的全鏈條式的攻關(guān)，制造出了罩體材料可全部生物降解的新一代民用口罩（口罩配戴照片和口罩照片見(jiàn)圖1），該全生物降解口罩的性能超過(guò)了醫(yī)用外科口罩的核心指標(biāo)（濾效和通氣阻力）。
該口罩的研發(fā)，突破了幾項(xiàng)重要的關(guān)鍵技術(shù)。北京化工大學(xué)王朝副教授課題小組與彤程新材料集團(tuán)研發(fā)團(tuán)隊(duì)緊密配合，主攻生物可降解阻隔材料和纖維布制造技術(shù)，首次設(shè)計(jì)合成了熔融指數(shù)高達(dá)1200g/10min的可生物降解的改性聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）熔噴料（改性PBAT熔噴料現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)圖2）；突破了阻隔層無(wú)紡纖維布制備技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了阻隔層納米纖維或微米纖維的成功紡絲（阻隔層掃描電鏡照片和阻隔性能測(cè)試見(jiàn)圖3）。
北京化工大學(xué)機(jī)電學(xué)院以及中原工學(xué)院在紡絲技術(shù)上給予了大力支持。北京銅牛和北京聯(lián)合康力主攻可降解口罩的生產(chǎn)制造技術(shù)，優(yōu)化了口罩內(nèi)外層材料，口罩內(nèi)外層采用天然材料棉纖針織布。耳帶材料未來(lái)將采用北京化工大學(xué)先進(jìn)彈性體材料研究中心開(kāi)發(fā)的生物可降解聚酯彈性體材料。
北京工商大學(xué)對(duì)制造的全生物降解口罩的降解性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)，該口罩儲(chǔ)存穩(wěn)定，在普通環(huán)境下不會(huì)發(fā)生降解或性能下降。基于過(guò)去大量的研究數(shù)據(jù)，口罩阻隔層材料只有在堆肥的土壤中，才會(huì)進(jìn)行降解，一般在幾個(gè)月內(nèi)會(huì)完全降解，由微生物進(jìn)行分解，釋放出水和二氧化碳。
北京化工大學(xué)從2003年就開(kāi)始從事生物基可降解聚酯彈性體研究，在生物可降解材料制備技術(shù)科學(xué)支撐上，曾獲得北京市自然科學(xué)基金重點(diǎn)課題和國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)基金的支持，近期又參與了國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目——資源生態(tài)合成高分子材料（北京化工大學(xué)為3家參與單位之一），主持了國(guó)家“十三五”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目——生物基橡膠的設(shè)計(jì)制備與產(chǎn)業(yè)化。彤程新材作為課題負(fù)責(zé)單位承擔(dān)了該國(guó)家“十三五”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目的課題三，且自2018年就開(kāi)始布局生物可降解材料聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）研發(fā)與生產(chǎn)。
參與此次項(xiàng)目研發(fā)的公司作為有社會(huì)責(zé)任的企業(yè)，長(zhǎng)期致力踐行“材料讓地球更美好”。北京化工大學(xué)、彤程新材、北京銅牛和北京聯(lián)合康力4家單位一直關(guān)注環(huán)境保護(hù)和資源生態(tài)問(wèn)題，均參與了《可重復(fù)使用民用口罩團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)》制定的工作。
2020年3月，終止塑料廢棄物聯(lián)盟（The Alliance to End Plastic Waste，簡(jiǎn)稱AEPW）將彤程新材納入其成員之一，彤程新材也成為繼中石化之后第2家進(jìn)入該組織的中國(guó)企業(yè)。
目前北京化工大學(xué)聯(lián)合相關(guān)企業(yè)，將進(jìn)一步完善阻隔層材料、阻隔纖維布和耳帶材料規(guī)?；a(chǎn)技術(shù)，完成全類(lèi)型口罩產(chǎn)品的試制與檢測(cè)（包括民用衛(wèi)生型和民用防護(hù)型），力爭(zhēng)在不久的將來(lái)，實(shí)現(xiàn)可全降解口罩的規(guī)?；a(chǎn)和應(yīng)用，緩解口罩需求壓力并解決不可降解口罩帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題。
