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为一线医护人员保驾护航——细说医用防护服里的高新材料
发布时间:2020-02-14   浏览次数:53

庚子春节,新冠肺炎疫情的联防联控工作牵动着亿万国人的心,医用防护服这种小众产品引起大众广泛关注。那么,防护服是什么材料制成的,如何起到防护作用的?

重复使用型:

聚四氟乙烯层压织物

医用防护服是一个广义的概念,包括了医疗环境下医护人员穿戴的各类服装,如日常工作服、外科手术服、隔离衣以及防护服等。根据应用环境及功能不同,医用防护服对于液体及细菌渗入有不同的标准等级,所采用的材料也各不相同。不过,按照基本功能大致可分为重复使用型和用即弃型(一次性)两类。

重复使用型防护服,一般作为医护人员的日常工作服和手术服等。主要采用传统机织布、高密织物、涂层织物及层压织物等材料制成。由于层压织物是将普通织物与一层特殊薄膜通过层压工艺复合在一起制得,因防护性能及透湿透汽性能较好成为业内主流选择。

比较高端的层压织物是聚四氟乙烯超级防水透湿复合面料。该面料是以聚四氟乙烯为原料,经过膨化拉伸后形成一种具有微孔性的薄膜,将此薄膜用特殊工艺覆合在各种织物和基材上,成为新型过滤材料。由于该膜孔径小,分布均匀,孔隙率大,在保持空气流通的同时,可以过滤包括细菌在内的尘埃颗粒,达到净化且通风的目的。这种层压织物能够防风、防水、透气、透湿,而且舒适性极好。目前,发达国家大多使用聚四氟乙烯材质。采用聚四氟乙烯复合膜作为隔离层研制的医用多功能防护服,具有耐久的防水、拒水、抗菌、抗静电、阻燃、透湿等物理机械性能,对血液、病毒(液体重或气体重)在自然条件和压力条件下都具有很好的阻隔性能,阻隔(过滤)效率大于99%。

一次性防护服:

聚烯烃纤维无纺布

理想的医用防护服应该具有多功能性,既要能保护医护人员免受有毒有害的液体、气体或具传染性的病毒和微生物侵袭,又要穿着舒适,在具备阻隔性能的同时,还要具备透气性、抗菌性及防致敏性,不得危害人体健康。除此之外,防护服面料选择还要考虑成本及废弃后的环保问题。

可重复使用的防护服,每次使用后都要进行洗涤和消毒,操作不方便,大大限制了它的织造结构,而且使用一段时间后,其防护性能有所下降。鉴于此,国际上逐渐采用一次性非织造(无纺布)材料制成的防护服。这种防护服,经过进一步的抗菌、抗静电等处理,手感和性能跟传统纺织品比较接近,而且价格较低。因此,在医疗领域的隔离衣和防护服中应用较为广泛。

目前,国内用于无纺布生产的三大纤维分别为聚丙烯、聚酯和粘胶纤维。其中聚丙烯所占比例最高,占62%。一般而言,用于生产无纺布的聚丙烯主要指的是高熔指聚丙烯纤维料,近年来,聚丙烯高熔纤维料的需求受多重利好因素的影响,被市场看好,生产企业也在积极的研发拓展聚丙烯纤维市场。数据统计,2019年国内聚丙烯纤维料产量约170万吨左右,同比2018年增长7.5%。其中高熔指聚丙烯纤维料95万吨,同比增长了15.8%;中熔指聚丙烯纤维料77万吨,相比基本持平。

无纺布生产工艺主要有纺粘法、水刺法、闪蒸法、SMS复合材料等。纺粘法无纺布主要利用化纤纺丝的方法形成聚丙烯长丝,再借助气流或机械的方法分丝成网,其在手感和性能方面很接近于传统的纺织品;水刺法无纺布,是通过高压水柱高速水流对涤纶、锦纶、丙纶等纤维纤网喷射,使纤网中纤维运动而重新排列和相互结,以达到固结成布的日的;闪蒸法无纺布,以聚烯烃为主要原料,采用静电分丝,使丝条在拉伸过程中相互摩擦形成静电分丝,彼此相互排斥保持单纤维状态,然后靠静电装置使纤维凝聚成网,纤网再经热轧而成;SMS复合无纺布,就是将两种以上性能各异的非织造纤网通过化学、热或机械等方式复合在一起,或者是结合不同的成网工艺制造的无纺布。

目前,一次性防护服多采用聚乙烯透气膜制成复合无纺布。聚乙烯透气膜在LDPE/LLDPE树脂载体中,添加50%左右的特种碳酸钙进行共混,经挤出成膜后定向拉伸一定倍率而成。由于聚乙烯树脂为热塑性塑性材料,可在一定条件下进行拉伸和结晶,拉伸时聚合物与碳酸钙颗粒之间发生界面剥离,碳酸钙颗粒周围就形成了相互连通的蜿蜒曲折的孔隙或通道,正是这些孔隙和通道赋予了薄膜的透气(湿)功能,从而沟通了薄膜两面的环境。

保障无缝无针孔:

医用防护密封条

不仅医用防护服的材料要采用化学专用料,而且服装的接缝处也要用专业的胶条进行处理,这样才能够有效防止病毒等从接缝位置穿透,达到医护人员专业防护的标准要求。一般来讲,一次性防护服所有接缝均用无纺布热熔胶通过超声波粘合,使得防护服表现为无缝无针孔,增强了防护服接缝的抗拉力,彻底杜绝接缝处漏气、漏水、漏菌,且穿着舒适。

近期,随着全国医用防护服需求量激增,作为医用防护服上重要材料之一的密封条,需求量大增。据韶关市高信塑胶制品有限公司总经理张进波介绍,他们现有产量为每日120万米,可供应制作15万套防护服所需的密封条。就其所了解到的情况来说,目前全国大部分医用防护服的密封条都是该企业生产的。自新型冠状病毒感染的肺炎疫情发生以来,全国医用防护服需求量激增。作为医用防护服上重要材料之一的密封条,需求量同时大增,该公司全体员工都在全力以赴,支援湖北省医用防护服企业的生产,保障疫情前线人员物资所需。

高端代表:

特卫强材料

近年来,美国、欧洲、日本等发达国家和地区对一次性医用产品的使用量一直呈现稳步增长的态势,对于面料的研制和应用工作也取得较多的成果。其中,杜邦公司开发的特卫强材料,为闪蒸法无纺布的代表性产品,在医疗防护领域前景十分看好。

杜邦公司TYVEK特卫强材料,由高密度聚乙烯经闪蒸工艺制成非常精细的纤维,其直径从0.5到10微米不等。采用加热加压来接合,无黏合剂/无方向性的长丝结构,具有高物理强度及耐化学稳定性,超细纤维形成的蛛网结构。强韧的长丝纤维保证了材料的强度、抗刺破性及低尘屑,能使各种灭菌气体高效透过,而且具有优异的微生物阻隔性,材料具有生物相容性。经测试,特卫强材料柔软、轻便,透气性好,透湿量7154克/平方米,表面抗湿性达到4级。

医用防护服发展简史

身着医用防护服的医护人员正在进行检测。(资料图)

一般认为,医用防护服起源于手术服。100多年前,医生做手术时大多穿着一种黑色外套,被认为是最早的医用防护服。当时,这种医生穿着防护服的目的并不是防护自身免受伤害,而是为了保护衣服不被血液或分泌物污染。

早期的防护服材质一般为棉质,在干燥状态下具有防细菌渗透的能力,但是在湿态下却无法抵抗细菌的入侵。二战时期,美国的军需部门为了使防护服的材料应该能阻挡液体进入带入细菌,开发了一种经氟化碳和苯化合物处理的高密机织物,增强防护衣的防水性能。战后,民用医院开始采用这些织物作为医用防护服的面料。

20世纪80年代以后,人类对于艾滋病毒、肝炎B病毒、肝炎C病毒等血载病原体有了深入的了解,深刻认识到医护人员在救治患者过程中存在受感染的风险,开始着力开发医用防护服,使得防护服行业得到了蓬勃发展。

2003年,我国在抗击“非典”疫情过程中,充分认识到医护人员面临的生物职业危害。在SARS流行过程中,我国内地累计报告非典型性肺炎5329例,其中医护人员969例,占18%,属于高发人群。由于医护人员在治疗、护理、转运等环节中,因直接接触病人而被感染的现象十分普遍,甚至出现为抢救一名病人而导致数十名医务人员被感染的罕见现象,令社会各界大为震惊。我国相关领域开始研发医用防护服。

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来源:中国化工报
 关键词:医疗健康
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