圖2 靜電紡PU納米纖維膜復合傳統(tǒng)非織造布的SEM照片
殺蟲劑在傳統(tǒng)非織造布上的穿透力達85%以上,而添加薄膜后其穿透力降低至25%以下。納米纖維薄膜的添加并未改變非織造布的透濕性,雖然透氣性降低了30% ~50%,但仍比目前使用的傳統(tǒng)防護面料的好。
孔的尺寸分布主要取決于納米纖維網(wǎng)的位置及面密度。非織造布的孔徑大小為3~100μm;添加1 g/m2納米纖維網(wǎng)后,其最大孔徑為70μm,大部分孔徑為10μm;添加2 g/m2納米纖維網(wǎng)后,最大孔徑降至2μm,大部分孔徑為0. 5μm。因此,在傳統(tǒng)的非織造布防護服材料中,以夾層方式添加納米纖維網(wǎng),可以改善化學防護性能,同時還能保持較高的透濕性。孔的尺寸和孔徑分布可以通過纖維網(wǎng)的添加量以及面密度來加以控制。
1.2 環(huán)境響應薄膜
環(huán)境響應型材料,主要包括對pH值和溫度的響應,已開發(fā)成防護面料和生物醫(yī)學用材料,主要用作手術(shù)服和手術(shù)蓋布,以保護病人或減少醫(yī)護人員感染血液傳播病原體的風險。薄膜允許水分子(直徑約0. 4μm)通過,但限制液滴(直徑約100μm)通過。這些微孔薄膜具有優(yōu)異的透濕性,但其水滲透壓極低,因此并不能完全避免液體的毛細管芯吸滲透。研究人員發(fā)現(xiàn),潤濕性和微生物的滲透性間有直接關(guān)系。因此,能夠?qū)穸冗M行響應的薄膜可提供更好的防護血液傳播病原體的能力。
微孔狀聚氨酯薄膜是最常見的能夠?qū)穸冗M行響應的薄膜,也是目前在衛(wèi)生保健和醫(yī)用領(lǐng)域使用最多的防護材料(見圖3)。
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該薄膜通過在聚氨酯上接枝聚乙二醇(PEG)改性而得。一般采用二步法工藝(見圖4)。
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首先以錫(Ⅱ)為催化劑將聚氨酯催化生成帶六甲撐二異氰酸酯基(HMDI)官能團,隨后HMDI端基的異氰酸酯基與PEG中的羥基進行反應,將PEG接枝到聚氨酯上。PEG分子質(zhì)量在2 500~3 500時,接枝率最高。接枝改性提高了聚氨酯薄膜表面的親水性能,降低了孔徑尺寸的多分散性,減少了薄膜表面大尺寸孔的數(shù)量。電鏡照片和流動孔徑測量儀分析表明,PEG已接枝到薄膜表面和小孔內(nèi)部的表面。流動孔徑測量儀測試結(jié)果顯示,改性聚氨酯薄膜的孔徑尺寸小于13 nm,可以有效防止病原體的入侵(測試生物醫(yī)學材料防護性能,常用病原體替代物Phi-X,其直徑大小為27 nm)。水蒸氣透過試驗結(jié)果與改性聚氨酯薄膜在高濕度環(huán)境中引起溶脹的結(jié)果相一致。因此,改性薄膜的時間響應行為主要是薄膜中的親水組分吸收水分減小孔徑尺寸所致,故希望能夠通過增加水分減小孔徑尺寸來有效防止血液傳播病原體、有害液體和有毒顆粒的滲透。
2 抗菌材料
2.1 抗細菌薄膜
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