王欢，潘虹，夏燕茂，胡珊珊

(江苏奥神新材料股份有限公司，江苏 连云港 222000)

0 引言

2020年春节来临之际，新型冠状病毒(2019-nCoV)疫情突如其来并肆虐全国。随着新型冠状病毒感染的肺炎疫情蔓延，医用防护物资需求量激增。类似新型冠状病毒肺炎等突发公共卫生事件易导致医用防护服严重短缺、现有医用一次性防护服废弃处理引起的环境问题。因此，开发一种可重复使用的医用防护面料，对于解决一次性医用防护服废弃处置问题和降低医用防护服成本、节约医用防护资源具有重要意义。

1 实验

1.1 结构设计

结构1：外层防护层面料，阻隔层膜材料的二层结构面料，因为膜直接外露，会因刮擦使得膜破损，影响甚至失去防护效果。试验开发时，可以有效避免刮擦，但在实际重复使用过程中，很难保证使用者不刮擦膜层，因此开发可重复医用防护服面料暂不考虑这种结构。

结构2：外层防护层面料，中间层阻隔层膜材料，里层经编里料的三层结构面料。与结构1相对，结构2设计面料的生产速度较慢，相对价格略高。但从综合性能来看，一方面弥补了结构1的膜易被刮擦等缺陷，另一方面增加了舒适性，提高了产品的附加值。

本文选用结构2作为医用防护服面料的结构，即外层防护层面料、中间层阻隔层膜材料、里层经编里料的三层结构面料。

1.2 材料筛选

目前医用防护服[1][2]通常采用聚酯或聚丙烯纺丝成网的非织造布与透气微孔薄膜或其他非织造布复合，或采用水刺非织造布与透气微孔薄膜复合，或采用木浆复合水刺非织造布制成。复合工艺广泛使用聚乙烯闪纺法非织造布及纺粘/熔喷/纺粘(SMS)或纺粘/熔喷/熔喷/纺粘(SMMS)复合非织造布与微孔薄膜复合，并经 “三拒一抗”(拒水、拒血液、拒酒精，抗静电)功能性后整理。现有医用防护服多为一次性使用，一次性医用防护服废弃带来了严重的环境问题，如何处理医用废弃防护服，成为急需解决的难题。选用合适的医用防护服面料可以解决现有医用防护服无法重复使用的难题。

选用聚酰亚胺机织布为防护层，聚四氟乙烯(PTFE)膜为中间层、经编面料为里料，经两次复合，制备可重复用医用防护面料。聚酰亚胺机织面料和PTFE膜复合的面料不仅具有阻隔微生物和防水的效果，还有阻燃性能，且透湿性能符合要求，实测指标远超标准要求。在PTFE膜另一面复合里层面料-涤纶经编面料，确保保护PTFE膜不被刮擦损坏，影响阻隔效果。

2 生产工艺

2.1 防护层面料的制备

聚酰亚胺[3]是指主链上含有酰亚胺环的一类聚合物，包括薄膜、树脂、泡沫和纤维等形式，广泛应用于航空航天、特种防护、阻燃隔热、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光、复合材料等领域。江苏奥神新材料股份有限公司生产的甲纶聚酰亚胺纤维具有阻燃、隔热、耐高低温、不熔滴、离火自熄、隔温性、耐辐照和抑菌等功能，可长期在260 ℃使用，且具有天然持久的抗菌作用(金黄色葡萄球菌抑菌率98%，大肠杆菌抑菌率99%)，良好的可加工性。

本文以聚酰亚胺纤维为主原料，经过预处理—梳理—并条—粗纱—细纱—纱线，得到聚酰亚胺纱线；再经过织造、后整理得到聚酰亚胺机织布，即防护层面料。防护层面料所用纱线为聚酰亚胺纤维/阻燃腈纶/粘胶纤维(比例40∶30∶30)混纺纱线，纱线规格45英支/1。织造结构为平纹组织，机织布克重为120 g/m2。由于聚酰亚胺纤维天然抗菌，其在防护面料中将起到抑菌作用，另防护面料经180 ℃处理5 min，尺寸无变化。

表1 聚酰亚胺机织面料性能

2.2 阻隔层材料的优选

医用防护服面料阻隔层通常会选择PE膜、PU膜、PTFE膜。其中PE膜价格便宜，有一定的阻隔能力，但覆膜之后防护服透气性较差，降低了穿着者的体验，经过水洗处理，膜的结构易被完全破坏，发生渗漏现象。PU膜膜透湿性不高，长时间穿戴时产生闷热感，舒适性差。PTFE膜具有很好的环境适应性，不但有良好的防护性能，还具有良好的透湿性能和耐洗消性。

新型冠状病毒直径为60～140 nm[4]，但其无法独立存在，主要途径是经呼吸道飞沫和密切接触传播，接触病毒污染的物品也可造成感染。其一般以体液、血液和飞沫等液体以及气溶胶和悬浮的微颗粒等作为载体，间接与人体接触。而雾(小水滴，20～100 μm)，PM2.5雾霾粉尘(2.5 μm)，孔径指标将会影响膜材料的选择。在医用防护服中主要依靠其中膜材料来实现阻隔病菌和防渗透性能，通过对不同厂家PTFE膜孔径进行电镜分析，优选膜材料。

由图1～图3可得，不同厂家PTFE膜孔径尺寸数据(表2)。

图1 1#厂家PTFE膜孔径电镜图

图2 2#厂家PTFE膜孔径电镜图

图3 3#厂家PTFE膜孔径电镜图

表2 不同厂家PTFE膜孔径数据

3#厂家的PTFE膜孔径基本小于雾(小水滴)和PM2.5雾霾粉尘的尺寸，又远大于空气及水蒸气分子(0.000 3～0.000 4 μm)，该厂家膜可防止血液、体液等的渗透，同时保持较好的透湿性能。最终选用3#厂家的PTFE膜。膜的具体指标见表3。

表3 PTFE薄膜性能指标数据

2.3 里层面料的选择

里层面料可保护PTFE膜不被刮擦，同时保证穿着舒适性，初步选择低克重涤纶经编面料和锦纶经编面料，又考虑本文采用耐水洗高温热熔胶胶水，该胶水与PTFE薄膜与涤纶经编面料贴合牢度更好，贴合加工方式多样，最终确定选择涤纶经编网眼布，平方米克重为30 g/m2。

2.4 复合工艺

采用离线复合法，将聚酰亚胺机织面料和PTFE膜复合后，再复合经编里料。复合设备和工艺参数具体如下：

复合设备：GK-PUR热熔胶复合机。

上胶辊：第一次聚酰亚胺机织布复合PTFE膜用耐水洗高温热熔胶粘合剂；第二次复合里料用耐水洗高温热熔胶粘合剂。

复合温度：90 ℃。

复合机器速度：12 m/min。

胶水固化环境：温度25 ℃，相对湿度 60%～70%。

3 洗涤和消毒工艺

本文依据《GB/T 8629—2017 纺织品 试验用家庭洗涤和干燥程序》和国家卫生部2002年颁布《消毒技术规范》和《医院消毒供应中心 第二部分：清洗消毒及灭菌技术操作规范》(WS 310.2—2009)对聚酰亚胺可重复医用防护服面料进行洗涤和消毒。工艺流程为：水洗—高压蒸汽灭菌—烘干程序，得到洗消后的聚酰亚胺可重复医用防护服面料。

水洗流程：使用水平滚筒、前门加料型全自动洗衣机，洗涤程序参数：水洗温度20 ℃，洗涤时间25 min，脱水时间5 min，转速50 r/min。在完成洗涤程序后小心取出试样，注意不要拉伸或绞拧。

高压蒸汽灭菌流程：使用自动高压灭菌锅，消毒条件：121 ℃，30 min；先加温(排气阀打开)，待水沸腾以后，将锅内冷空气排尽，关闭排气阀，继续升温，等温度上升到121 ℃，开始计时，30 min后，关闭电源，等待降温，完成灭菌。

烘干程序：使用翻转烘干机，烘干条件：60 ℃，20 min；可在40～60 ℃下烘干20 min翻转干燥试样；停止加热后继续翻转5 min，立即将试样取出。

4 面料性能测试

经过复合后的面料，依据GB 19082—2009《医用一次性防护服技术要求》进行洗涤和消毒10次前后的性能测试，测试结果高于标准规定的性能指标。

表4

5 结论

经过防护层、阻隔层和里层面料的材料筛选，采用离线复合工艺制备可重复使用医用防护服面料，以聚酰亚胺纤维/阻燃腈纶/粘胶纤维纱线织造的面料为防护层，优选适合孔径的聚四氟乙烯(PTFE)膜为阻隔层，涤纶面料为里层。复合后的面料在洗涤和消毒10次前后均满足现有标准要求，对于实现医用防护服的重复使用具有较好的参考意义。