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0　前言在化工、軍用和消防等領(lǐng)域,為了保護(hù)人體免受傷害,通常需要進(jìn)行化學(xué)和生物防護(hù)。目前,包括在建筑領(lǐng)域中為改善空氣質(zhì)量,特別是醫(yī)院設(shè)施中,也通常采用化學(xué)和生物防護(hù)材料。防護(hù)的機(jī)理有多種,包括隔斷(防止?jié)B透)、防止、吸附,及其相互組合。新型的化學(xué)和生物防護(hù)服裝主要采用微孔或納米纖維薄膜,以及自清潔材料等。

1　薄膜

非織造布由于具有價(jià)格低廉、質(zhì)輕、防護(hù)效果好等優(yōu)點(diǎn),最近幾十年在用即棄防護(hù)服上的應(yīng)用快速增加。這些防護(hù)材料通常用作服裝的主體部分,而手套部分則采用一整塊的聚合物薄膜。影響化學(xué)藥劑在這些紡織材料上穿透性的主要因素有:面料的毛細(xì)管直徑和結(jié)構(gòu)、面料的后整理、纖維的化學(xué)性質(zhì),以及化學(xué)液體的表面張力和黏度等。由于化學(xué)防護(hù)性能通常與人體舒適感,即透氣性相互矛盾,因此,通常采用與微孔材料相互復(fù)合,或者以夾層的方式,既提高產(chǎn)品的化學(xué)防護(hù)效果,同時(shí)還能獲得良好的舒適性。

圖1為薄膜和復(fù)合薄膜與非織造布、機(jī)織布防護(hù)材料間的性能對(duì)比。

圖1中,與非織造布和機(jī)織面料相比,化學(xué)藥劑在薄膜上的穿透力明顯降低,前者為0~100%,而后者僅為0~8%。當(dāng)化學(xué)液體的表面張力高于38 dyn/cm,黏度低于0. 9 mPa·s時(shí),則不能穿透薄膜?？讖叫∮?. 3μm的聚四氟乙烯薄膜,透氣性很小,但透濕率與非織造布和機(jī)織布相當(dāng),達(dá)20 g/(m2·h)。大多數(shù)紡織材料的體積分?jǐn)?shù)小于0. 5,因而水蒸氣主要是通過孔道進(jìn)行輸送。增加材料的體積分?jǐn)?shù),則水蒸氣的透過能力下降。水蒸氣在紡織材料中的輸送主要取決于孔道的幾何形狀、孔徑大小、孔道的彎曲程度等結(jié)構(gòu)性能。孔道的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,孔徑大小在單一孔道內(nèi)也會(huì)發(fā)生變化,而且通常還存在封閉的孔道和盲孔等,這些都不利于水蒸氣的流動(dòng)。因此,紡織面料的體積分?jǐn)?shù)大多基本相當(dāng),但其透濕率卻大相徑庭。

采用毛細(xì)管流動(dòng)孔徑測(cè)量?jī)x測(cè)定體積分?jǐn)?shù)為0. 4的非織造布和機(jī)織布的孔徑尺寸及其分布時(shí)發(fā)現(xiàn),機(jī)織面料的孔徑為6. 5~115μm,而透濕率較低的非織造布孔徑為0. 3~6. 2μm。因此,可以通過設(shè)計(jì)孔徑結(jié)構(gòu),以獲得化學(xué)防護(hù)能力強(qiáng),且透氣性優(yōu)良的薄膜材料。

1.1　納米纖維膜

靜電紡絲是生產(chǎn)納米纖維的有效方法。采用納米纖維制備孔徑極其細(xì)小的超薄網(wǎng)狀薄膜,并將其添加到傳統(tǒng)非織造布中,盡管只是添加了極薄的一層(1. 0和2. 0 g/m2),但液體殺蟲劑在該復(fù)合非織造布中的穿透能力卻大大降低(見圖2)。