PTFE 膜/经编织物复合医用防护面料开发及性能研究

孙喜娥，廉志军，张师军，徐毅辉，姜超，高达利

（1.内蒙古工业大学，内蒙古 呼和浩特 010080；2.中国纺织科学研究院有限公司，北京 100025；3.中石化（北京）化工研究院有限公司，北京 100013；4.中国石油化工股份有限公司，北京 100728）

引言

近几年受新冠肺炎疫情的影响，医用防护面料的开发得到很多的关注。在应对大规模疫情时，传统的用后即弃一次性医用防护服在使用成本、储运、环境影响等方面存在的问题引发行业思考，仅2020 年1—4 月，我国一次性医用防护服的消费量达到1.41 亿件，对于使用后防护服的妥适处理成为一个不容忽视的环节，大量使用后的医用防护服被当作医疗垃圾焚烧，对环境造成不利影响[1-3]。

为开发可重复使用的医用防护服面料，文章将聚四氟乙烯（PTFE）膜与经编涤纶织物进行复合，以经编涤纶织物为承力骨架和面层，以PTFE 膜为中间隔离层，进行医用防护面料的开发。经编涤纶织物具有尺寸稳定性好、孔隙率高、透湿性高的特点，而且其表面有一定的凹凸纹路，与胶的粘合性好[4]。PTFE 膜微观结构为大量微纤维组成的网状结构，孔径在几十至数百纳米之间，具有较好的防水透湿性和固体颗粒物阻隔性，能够阻隔细菌、病毒和血液穿透，但PTFE 膜的力学性能较低，相对比较脆弱，所以将PTFE 膜夹在两层基材面料中间，在使用过程中基材面料不破损，基材面料与PTFE 膜不脱层，复合面料的防护性能可一直保持[5-6]。

1 试验材料及设备

1.1 实验原料

30D 涤纶拉伸变形丝（DTY）经编平布，克重54g/m2，幅宽153cm；30D含导电纤维涤纶DTY 经编平布，克重55g/m2，幅宽153cm；PUR热熔胶；PTFE 膜，克重15g/m2。

1.2 仪器设备

YG 812 型静水压仪（温州际高检测仪器有限公司）、DH-450 型透湿仪（日本大荣公司）、LFY-228 型医用防护服合成血液穿透试验仪（山东德瑞克仪器股份有限公司）、SCFF-1802D RL2000 TS18130A 型过滤效率测试仪（北京金洋万达科技有限公司）、INSTRON3344 型材料力学测试仪（东莞市华科东尼仪器有限公司）、FYY342 型静电衰减性测试仪（温州方圆仪器有限公司）。

2 覆膜工艺研究

2.1 工艺流程

倒卷→轧光→贴PTFE 膜→保温固化→贴内层织物→保温固化→拒水整理。

2.2 主要工艺参数

2.2.1 轧光工艺

轧光是指在一定温度条件下通过轧辊对织物施压让织物表面更加平整或产生镜面效果的加工工艺[7-8]。轧光主要利用织物在受热条件下具有可塑性的性质，通过热压作用将织物轧平，通过轧光处理可以让织物表面与PTFE微孔膜贴合更加紧密，有助于提高粘合效果，同时可减少因布面不平造成的贴合过程对膜的损伤[9]。

工艺参数：压辊温度100℃，车速50m/min，张力14N。

2.2.2 贴膜工艺

为减小对PTFE 微孔膜透湿性的影响，采用点状网纹方式上胶；采用2 次复合工艺将PTFE膜夹在两层面料中间，即先将PTFE 膜与基布复合后，再将覆有PTFE膜的基布与另一层的基布复合。

PTFE 膜与经编基布复合是通过导辊将基布送入胶辊处，同时PTFE 膜也被导辊带到压辊处，通过花纹状胶辊上胶，在一定温度下将PTFE 膜和基布贴合，热熔胶与基布的贴合温度为120℃。工艺条件见表1。

表1 膜与基布复合工艺条件

2.2.3 一道保温固化

将贴膜后的防护服面料放入40℃恒温恒湿箱内，静置24h，提升膜与基布的贴合牢度，如图1 所示，纱线与膜表面的PUR 胶融合到一起，保证了较高的复合牢度和耐洗涤性。

图1 纱线与PUR 胶融合程度

固化条件：温度40℃，湿度70%。

2.2.4 贴内层织物

内层织物选择结构疏松，透湿透气性好的经编织物，保护中间的PTFE膜，如图2 所示，工艺条件与表1 一致。

图2 复合后面料截面

2.2.5 二道保温固化

将复合面料放入40℃恒温恒湿箱内，静置36h，进行固化反应。

固化条件：温度40℃，湿度70%。

2.2.6 拒水整理

通过泡沫整理方式对外层织物进行拒水整理，以满足表面抗湿性的要求。

整理剂：FK-531B；烘干参数：110℃×90s；焙烘参数：150℃×60s。

3 洗涤及测试工艺

3.1 洗涤方法

参照标准：GB/T 8629—2017《纺织品 试验用家庭洗涤和干燥程序》。

洗涤剂：标准洗涤剂。

陪洗物：参照GB/T 8629—2017中第16 页附录H.1，类型Ⅲ，被洗涤物加陪洗物总质量不足2kg，需加入聚酯纤维针织物陪洗。

洗涤过程如下：

第1 步：80℃，水位10cm，洗涤10min，脱水6min，去除表面脏污。

第2 步：按 照GB/T 8629—2017中第9 页附录B 中表B.1 中4N 程序操作。

第3 步：重复第2 步，重复次数20 次。

第4 步：悬挂晾干。

3.2 耐洗性能测试

参考标准：GB 19082—2009《医用一次性防护服技术要求》，其关键性能指标主要有：抗渗水性、透湿量、抗合成血液穿透性、表面抗湿性、过滤效率、断裂强力等。

针对PTFE 膜与经编平布的复合面料，项目分别测试了洗前、洗涤10 次、洗涤20 次的数据，见表2。

从表2 可以看出，洗涤20 次后复合织物的各项性能指标仍优于GB 19082—2009《医用一次性防护服技术要求》的要求，可满足重复用医用防护面料产品开发的需要。

表2 复合织物主要性能指标

4 结论

文章通过将PTFE 膜与涤纶经编平布复合在一起，开发了一种耐洗涤性能达20 次以上的可重复医用防护面料产品，试验结果表明洗涤前及洗涤20 次后复合面料的各项性能指标均大幅度优于GB 19082 的要求，有广阔的应用前景。