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圖2　靜電紡PU納米纖維膜復(fù)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(dá)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(hù)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(hù)服材料中,以夾層方式添加納米纖維網(wǎng),可以改善化學(xué)防護(hù)性能,同時(shí)還能保持較高的透濕性?？椎某叽绾涂讖椒植伎梢酝ㄟ^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(yīng)薄膜

環(huán)境響應(yīng)型材料,主要包括對(duì)pH值和溫度的響應(yīng),已開發(fā)成防護(hù)面料和生物醫(yī)學(xué)用材料,主要用作手術(shù)服和手術(shù)蓋布,以保護(hù)病人或減少醫(yī)護(hù)人員感染血液傳播病原體的風(fēng)險(xiǎn)。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(xì)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(jìn)行響應(yīng)的薄膜可提供更好的防護(hù)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(jìn)行響應(yīng)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(hù)材料(見圖3)。

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)。

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(tuán),隨后HMDI端基的異氰酸酯基與PEG中的羥基進(jìn)行反應(yīng),將PEG接枝到聚氨酯上。PEG分子質(zhì)量在2 500~3 500時(shí),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(dòng)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(dòng)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(xué)材料防護(hù)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(yàn)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(shí)間響應(yīng)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(xì)菌薄膜