防护专家谈聚四氟乙烯复合膜及其复合织物

　　总后军需装备研究所研制生产的耐久型医用抗非典防护服，采用防静电纯棉或多异涤纶织物与PTFE复合膜层压制成，里层采用网眼经编织物，经密封缝制而成。该防护服具有耐久的隔离病毒、防血液渗透、防静电、防水、防油、抗菌、透湿等多项功能。其综合防护性能达到并超过国标GB19082-2003的要求，防护效率大于95％，透湿量8 000克／平方米·24小时以上，穿着舒适，特别适合于医护人员、消毒人员、清洁人员、疫区执行公务人员等穿用。防护服可经15次消毒或洗涤后重复使用。 　　记者就该项目的核心技术，采访了总后军需装备研究所所长、中国工程院院士周国泰少将。 　　周国泰介绍说，耐久型医用抗非典防护服的核心秘密是四氟乙烯( PTFE)复合膜。单纯的PTFE薄膜厚度约20～30μm，孔径0.2～0.3μ m，每平方英寸含有90亿个微孔。每个微孔比水滴小2万倍，比水蒸汽分 子大700倍，再加上聚四氟乙烯较低的表面张力，因此具有较好的防水性能，而且具有较高耐水压，同时微孔能畅通地排出汗蒸汽，又能遮挡住潮气及冷风的侵入，从而获得在各种气候及活动中高度的舒适性。 　　尽管PTFE微孔膜具有良好的透湿和防水性能，但由于病毒尺寸较小，比如冠状病毒直径为80～200n m，这样PTFE膜孔径仍比病毒尺寸大，会造成病毒的渗透。同时，PTFE膜由于其亲油性，在洗涤和使用中性能下 降较大，也会影响其隔离性能。因此，普通PTFE微孔膜作为耐久医用防护服隔离层仍存在问题。 　　由于病毒隔离、防血液(体液)渗透与透湿是相矛盾的两个问题，为了达到两者的有机统一，总后军需装备研究所在保持PTFE膜的透湿性基础上，改进其微孔对称性，与封闭材料进行共同拉伸成膜，研制了PTFE 和聚氨酯(P U)复合膜。 　　周国泰介绍说，PU即聚氨基甲酸酯，PU的种类繁多，结构复杂，但它们都是由聚酯或聚醚等聚多元醇的柔性链段，与二异氰酸酯和低分子扩链剂等构成的刚性链段的嵌段高分子。通常聚氨酯膜的形成可通过在织物上干法涂层、湿法涂层、湿法转移涂层和热熔聚氨酯拉伸形成。 　　PU膜主要是非微孔性的高分子薄膜，它是连续性的无微孔膜。电镜观察膜的表面和横截面，均为均匀而致密的结构。它的防水性来自于薄膜的连续性和较大的膜面张力。透湿性则由聚合物分子中接枝或嵌段有亲水基团的分子链所赋予，它提供了足够的化学基团作为水蒸气分子的阶石，水分子沿着密集的分子链间隙向外迁移，并通过亲水性高分子吸 附和解吸向外传递。 　　由于PU膜的防水是依赖于薄膜的厚度，因此要达到较高的防水或防血液压力，必须增加薄膜厚度。薄膜厚度的增加，将使透湿性大幅度下降。因此，利用PU膜作为医用防护服隔离材料时，虽然防护性能达到要求，但耐久和舒适性较差。 　　PTFE复合膜是非对称结构，一侧存在微孔，平均直径约为0.25μ m，有利透湿；另一侧封闭层，即使放大120000倍，仍未能看到微孔，这将有利于病毒隔离和防水，但由于封闭层极薄，对透湿影响较小。因此，这种复合膜既保持了PTFE膜的原有特点，如耐水压高、透湿量大，又提高其耐洗涤性能和机械性能，同时对各种微小病毒具有很好的阻隔性能。 　　经性能测试，尽管PU涂层、PU湿法转移涂层、TPU层压复合也具有病毒防护效果，但其透湿性能均比P TFE复合膜层压织物差的多，同时PU 涂层和TPU复合织物的保暖性均比PTFE复合织物的高2～4倍，这也反映 出其舒适性远不如PTFE复合膜层压织物。 　　考虑到PTFE复合膜的耐久使用性，总后军需装备研究所采用PTFE一侧用水性PU粘合剂与织物复合。 PU粘合剂具有优良的理化性能，粘结力较高，耐低温性较好，复合织物手感也好于其他热熔胶的品种。同时， PU粘合剂不仅可以耐水洗，也可以经受高温消毒，而不会发生分层现象。 　　PTFE复合膜抗非典防护面料主要采用纯棉或纯涤面层与PTFE复合膜制成，这样便于进行阻燃及其他功能性整理。 　　面料采用涤纶或纯棉嵌织有机导电纤维，以便具有耐久抗静电效果，然后进行抗菌、抗油拒水、阻燃整理，经过多功能整理后的面层织物与 PTFE复合膜层压，就制成了具有耐久过滤性能、防水、抗油拒水、透湿、抗菌、防静电、阻燃等多功能性集于一身的耐久型非典防护服装面料。 　　周国泰介绍说，该项目的创新点是采用聚四氟乙烯复合膜为隔离冠状病毒关键材料，防病毒可靠性≥99％。在保证隔离病毒情况下能有效排汗透湿，减少衣内湿度，改善了舒适性，避免了因闷热造成医务人员窒息及虚脱等现象的发生。PTFE复合膜防护服装可机洗，具有耐氧化剂、耐高低温，可多次经洗涤及消毒重复使用，是高效，经济，实用的抗非典防护材料。