不同處理方式對(duì)SMS醫(yī)用防護(hù)日閣造布的抗靜電性與拒水性

能的影響呂艷如;苗大剛;周蓉【摘要】為了提高SMS(紡黏-熔噴-紡黏)抗靜電性能與拒水性能，對(duì)SMS非織造布試樣進(jìn)行通過(guò)碳納米管(CNT)、CAP-501抗靜電劑浸漬處理和磁控濺射鍍銅膜處理，然后測(cè)試樣品的靜水壓值、表面比電阻和接觸角.通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn),加入CNT后，試樣的抗靜電性能與拒水性能都獲得改善與加強(qiáng);加入CAP-501抗靜電劑后，試樣的抗靜電性增強(qiáng)但拒水性能下降;鍍銅后，試樣抗靜電性能加強(qiáng)，拒水性獲得改善;3種處理方式中，抗靜電性能及拒水性能皆提高的最佳處理方式效果為碳納米管(CNT)浸漬.【期刊名稱】《現(xiàn)代紡織技術(shù)》【年(卷)，期】2019(027)005【總頁(yè)數(shù)】5頁(yè)(P80-84)【關(guān)鍵詞】SMS醫(yī)用防護(hù)非織造布;拒水性;抗靜電性;浸漬處理;磁控濺射處理【作者】呂艷如;苗大剛;周蓉【作者單位】青島大學(xué)，紡織服裝學(xué)院仙東青島266071清島大學(xué)非織造材料與產(chǎn)業(yè)用紡織品創(chuàng)新研究院,山東青島266071;【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】TS174.3防護(hù)服按照其性能可分為普通防護(hù)服和高性能防護(hù)服,醫(yī)用防護(hù)服是高性能防護(hù)服之一,是指用于醫(yī)學(xué)防護(hù),阻隔細(xì)菌產(chǎn)生，以防止細(xì)菌泳移,減少交叉感染并能為醫(yī)護(hù)人員提供保護(hù)，使他們?cè)诠ぷ鞯倪^(guò)程中免受病菌、病毒侵害的防護(hù)服，并且可以使病人減少二次感染的幾率［1-3］。傳統(tǒng)的常用醫(yī)用防護(hù)服原料為棉織物，近年來(lái)隨著非織造技術(shù)的發(fā)展，一些科研單位和企業(yè)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出不少以非織造布為主要面料的醫(yī)用防護(hù)服,非織造布被廣泛的應(yīng)用于醫(yī)用防護(hù)服領(lǐng)域［4-6］。其中,SMS（紡黏-熔噴-紡黏）產(chǎn)品既有紡粘層固有的高強(qiáng)耐磨性，同時(shí)又有中間熔噴層較高的過(guò)濾效率、阻隔性能、抗粒子穿透性、抗靜水壓、屏蔽性以及外觀均勻性［7-8］,更是在非織造醫(yī)用領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。醫(yī)用防護(hù)服在穿著過(guò)程中會(huì)因?yàn)槟Σ炼a(chǎn)生靜電，因此醫(yī)用防護(hù)服除了阻隔作用外，還要具有抗靜電性,常用的方法為添加抗靜電劑［9］。但抗靜電劑的使用不僅會(huì)增加抗靜電性，還可能影響醫(yī)用防護(hù)服的拒水性。這是因?yàn)榫芩硎且档蚐MS表面張力，降低對(duì)液體的吸收性能；而抗靜電則要求表面具有較強(qiáng)的吸濕保濕性，以降低靜電的產(chǎn)生和快速地傳導(dǎo)靜電使電荷盡快逸散；兩者相互矛盾、相互對(duì)立，但是在SMS的實(shí)際應(yīng)用中，防護(hù)用品要求既具有拒水性又同時(shí)能夠具有良好的抗靜電效果［10］。國(guó)內(nèi)外卜對(duì)于SMS醫(yī)用防護(hù)非織造布的研究有很多，在〃三防”（防水、防酒精、防血液）方面，曲方圓等［11］對(duì)SMS非織造手術(shù)衣材料采用泡沫整理法進(jìn)行單面〃三防”整理，整fl^SMS材料的單面〃三防”效果得到明顯改善，同時(shí)材料具有較好的舒適性能，但對(duì)于抗靜電性方面沒(méi)有研究；在拒水拒油方面，喬雪蓮等［12］對(duì)SMS非織造布拒水拒油整理的研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)用NUVAHPCLIO含氟拒水拒油整理劑整理后SMS非織造布可獲得良好的拒水拒油性能，提高拒水拒油等級(jí)，但只提高了拒水性沒(méi)有涉及抗靜電性能；在〃三抗”（抗血液、抗酒精、抗靜電）方面，張瑜等［13］關(guān)于聚丙烯SMS非織造布的三抗整理研究，發(fā)現(xiàn)用含氟整理劑PM-3630整理的聚丙烯SMS非織造布的三抗性能有明顯改善，但關(guān)于拒水性方面沒(méi)有涉及；張萬(wàn)智等［10］對(duì)SMS非織造布一步同浴多功能整理的探討，在建立分析模型的基礎(chǔ)上對(duì)SMS非織造布的拒水、拒油、抗血液、抗酒精、抗靜電整理進(jìn)行了探討，為SMS的一步同浴多功能整理提供了方法和依據(jù)，但只有一些理論而沒(méi)有具體實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證。綜上這些文獻(xiàn)，沒(méi)有既能提高抗靜電性又能提高拒水性能的相關(guān)研究及具體實(shí)驗(yàn)。因此，本文使用CAP-501抗靜電劑、碳納米管（CNT）浸漬整理和濺射鍍銅膜等方式對(duì)SMS醫(yī)用防護(hù)非織造布進(jìn)行后整理，測(cè)試SMS醫(yī)用防護(hù)非織造布的靜水壓值、表面比電阻和接觸角，來(lái)探究不同處理方式對(duì)SMS醫(yī)用防護(hù)非織造布的抗靜電性及拒水性能的影響，尋找提高抗靜電性能及拒水性能的最佳處理方式。1實(shí)驗(yàn)1.1材料與試劑材料：SMS丙綸非織造布，平方米質(zhì)量47g/m2,實(shí)驗(yàn)時(shí)裁剪成20cmx20cm大?。ê闾旒稳A非織造有限公司）；磁控濺射用銅靶材，純度99.99%,直徑50mm,厚度50mm;試劑：CAP-501抗靜電劑（上海維勝化工有限公司）；碳納米管（CNT）水性漿料（中國(guó)科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)有限公司）；抗酒精劑，潤(rùn)濕劑（恒天嘉華非織造有限公司）。1.2實(shí)驗(yàn)裝置JCP350型非織造布真空等離子涂覆系統(tǒng)（北京泰科諾科技有限公司）；P-AO/BO型立臥式氣壓電動(dòng)小軋車（佛山市亞諾精密機(jī)械制造有限公司）；PM-6型連續(xù)式定型機(jī)（佛山市亞諾精密機(jī)械制造有限公司）；MODEL800型便攜式表面電阻測(cè)試儀（美國(guó)ACLStaticide）；FX3000-IV型耐靜水壓測(cè)試儀（瑞士TEXTEST）；JY-PHb型接觸角測(cè)定儀（承德金和儀器制造有限公司）；PhenommicroscopeProX/Pro測(cè)試儀（Phenom-World）。1.3實(shí)驗(yàn)過(guò)程與方法1.3.1抗靜電劑與碳納米管浸漬處理首先，在燒杯內(nèi)倒入400mL去離子水，加入質(zhì)量濃度10g/L抗酒精劑、1g/L潤(rùn)濕劑燃后分別加入5、7、9g/L的CAP-501抗靜電劑或碳納米管試劑配制成溶液，攪拌均勻后將樣品放入溶液中充分浸漬，浸漬時(shí)間為1min。將浸漬完全的試樣放入浸軋機(jī)上,壓力為0.3MPa,一浸一軋，軋余率分別為78%和147%。最后再將浸軋完成后的樣品放入熱定型機(jī)140OC進(jìn)行烘干85s,取出樣品。1.3.2磁控濺射處理先將反應(yīng)室抽真空至3x10-3Pa,以保證銅膜的純度，再通入高純氬(99.999%)濺射氣體,預(yù)濺射1min,以去除銅靶表面的雜質(zhì),氬氣流量設(shè)為9mL/min。在濺射功率200W,氣體壓強(qiáng)0.2Pa,鍍膜時(shí)間80s的條件下，制備銅薄膜，基材溫度為室溫。1.3.3性能測(cè)試表面比電阻測(cè)試：把經(jīng)過(guò)后整理的樣品放在測(cè)試臺(tái)上依據(jù)AATCC75—2005《紡織品表面電阻實(shí)驗(yàn)方法》，使用表面電阻測(cè)試儀測(cè)量樣品的表面比電阻，每個(gè)樣品在不同部位測(cè)試3次求平均值；依據(jù)文獻(xiàn)[14],可以通過(guò)表面比電阻的數(shù)據(jù)來(lái)判斷抗靜電性能效果。靜水壓測(cè)試：依據(jù)GB/T4744—1997《紡織織物抗?jié)B水性測(cè)定靜水壓試驗(yàn)》,將樣品放入耐靜水壓測(cè)試儀中，正面朝下,水壓速率6.0kPa/min,來(lái)測(cè)試樣品的靜水壓值，織物能承受的靜水壓越大，防水性或抗?jié)B漏性越好。接觸角測(cè)試：使用接觸角測(cè)定儀，用微量注射器將2.5"去離子水滴加在水平放置的樣品上，使用量腳法測(cè)量接觸角,在不同部位測(cè)量?jī)纱?，取平均值?.3.4形貌觀察將樣品剪切利用導(dǎo)電膠粘在樣品臺(tái)上，利用SBC-12型離子濺射儀進(jìn)行噴金,時(shí)間為60s,噴金完成后拿出樣品利用吹風(fēng)機(jī)進(jìn)行吹掃，清除雜質(zhì),然后將樣品放入電鏡中，調(diào)好焦距，對(duì)比度,放大一定的倍數(shù)后來(lái)觀察樣品的微觀結(jié)構(gòu)及負(fù)載情況。2結(jié)果與分析2.1樣品性能分析2.1.1抗靜電性能結(jié)果分析經(jīng)過(guò)浸漬處理及鍍膜處理后的表面比電阻測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。表1處理前后樣品的表面比電阻項(xiàng)目CNT/(g?L-1)CAP-501抗靜電劑/(g?L-1)579579鍍銅未處理表面比電阻/Q5.59x10116.87x1091.65x1073.74x10101.00x10109.08x1098.02x107>2x10123.51x10115.67x1081.47x1063.08x10101.06x10109.00x1093.90x107>2x10122.07x10116.07x10105.40x1062.79x10101.32x10108.08x1093.74x107>2x1012平均值3.72x10112.27x1097.79x1063.20x10101.13x10108.72x1095.22x107>2x1012在表1中，經(jīng)過(guò)CNT浸漬處理后的樣品，抗靜電性能逐漸變好，這是因?yàn)镃NT具有良好的導(dǎo)電性，隨著CNT質(zhì)量濃度的增大，形成的導(dǎo)電通路越多,導(dǎo)電性就越好［15］;經(jīng)過(guò)CAP-501抗靜電劑浸漬處理后的樣品，表面比電阻值在8.72GQ和32GQ之間，抗靜電性能一般，這是因?yàn)楫?dāng)抗靜電劑溶液浸漬樣品時(shí)，抗靜電劑分子中的親油基就會(huì)吸附于樣品表面,浸漬完后干燥，脫出水分后的樣品表面上，會(huì)形成一個(gè)單分子導(dǎo)電層，使產(chǎn)生的靜電荷迅速泄漏而達(dá)到抗靜電目的［16］；而經(jīng)過(guò)鍍銅膜處理的樣品，抗靜電性能提高，因?yàn)殂~具有良好的導(dǎo)電性，且沉積銅原子將纖維與纖維之間空隙填滿,織物表面連通，從而鍍成銅膜會(huì)增加樣品的導(dǎo)電性；而對(duì)于樣品來(lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)CNT浸漬和鍍銅處理局抗靜電效果改善程度優(yōu)于經(jīng)過(guò)CAP-501抗靜電劑處理的樣品。2.1.2拒水性能拒水性能從靜水壓及接觸角兩方面來(lái)分析，處理前后樣品的靜水壓值和接觸角測(cè)試結(jié)果如表2。表2處理前后樣品的靜水壓值和接觸角項(xiàng)目CNT/(g?L-1)CAP-501抗靜電劑/(g?L-1)579579鍍銅未處理靜水壓/Pa58006280676014901340131055307530接觸角/(°)123.5135.7141.3127.5118.6119.1127.7127.7由表2可以看到：經(jīng)過(guò)CNT浸漬處理后,樣品的接觸角逐漸增大，拒水性增強(qiáng)，這是因?yàn)镃NT極易聚集并且它與親水性基體之間的相互作用也很微弱，具有很強(qiáng)的疏水性質(zhì)量濃度越高拒水性越好，且此時(shí)的樣品表面張力低于水的臨界表面張力樣品拒水性能優(yōu)良，靜水壓值隨著質(zhì)量濃度的增加而增加，但仍然低于未處理樣品，說(shuō)明樣品防滲水性加強(qiáng)但低于未處理樣品的抗?jié)B水性；經(jīng)過(guò)CAP-501抗靜電劑浸漬處理后，樣品的靜水壓值和接觸角逐漸減小，拒水性較未處理樣品差，且抗?jié)B水性遠(yuǎn)低于未處理樣品，這是因?yàn)榻n完后干燥，脫出水分后的樣品表面上，抗靜電劑分子中的親水基都向著空氣一側(cè)排列，易吸收環(huán)境水分或通過(guò)氫鍵與空氣中的水分相結(jié)合，這就增加了樣品的親水性使拒水性能下降；經(jīng)過(guò)鍍銅處理后的樣品，拒水性較未處理樣品差異小，抗?jié)B水性較未處理樣品略低,這是因?yàn)殂~沉積在樣品表面及纖維和纖維之間空隙中，阻礙了水的滲透、吸收及毛細(xì)作用，因此，使樣品拒水。2.2樣品的形貌觀察對(duì)處理前后的樣品進(jìn)行SEM分析，結(jié)果見(jiàn)圖1。圖1處理前后樣品電鏡圖從圖1中可以看到，經(jīng)過(guò)CNT浸漬處理后的樣品表面粗糙，附著的顆粒多但不均勻；磁控濺射鍍膜后，銅沉積在樣品表面及纖維和纖維之間空隙中,均勻連續(xù)但有褶皺出現(xiàn)；經(jīng)過(guò)CAP-501抗靜電劑浸漬處理后的樣品表面光滑，顆粒附著較多且凸出。3結(jié)論a)經(jīng)過(guò)碳納米管浸漬處理，織物表面比電阻低至7.79MQ,靜水壓值達(dá)到6760Pa,接觸角增至141.3°,抗靜電性與拒水性皆獲得提高改善，抗?jié)B水性略低于未處理樣品；經(jīng)過(guò)CAP-501抗靜電劑浸漬處理，織物表面比電阻低至8.72GQ,靜水壓值達(dá)到1310Pa,接觸角低至118.6°,抗靜電性能獲得改善，拒水性能下降,抗?jié)B水性能遠(yuǎn)低于未處理樣品；經(jīng)過(guò)鍍銅處理，織物表面比電阻低至52.2MQ,靜水壓值達(dá)到5530Pa,接觸角增至127.7°,織物抗靜電性加強(qiáng)，拒水性獲得改善，抗?jié)B水性低于未處理樣品。b)在3種后處理方式中,經(jīng)過(guò)碳納米管浸漬處理后的樣品的抗靜電性與拒水性最好,磁控濺射鍍膜次之，經(jīng)過(guò)CAP-501抗靜電劑浸漬處理的樣品的抗靜電性能與拒水性能最差；抗?jié)B水性方面，碳納米管浸漬處理優(yōu)于磁控濺射鍍膜處理與CAP-501抗靜電劑浸漬處理，因此，提高抗靜電性能及拒水性能的最佳處理方式為碳納米管浸漬處理。參考文獻(xiàn)：【相關(guān)文獻(xiàn)】［1］ 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