聚丙烯SMS非織造布的三抗整理研究

張 瑜 吳雪嫣 張?zhí)炖?

(南通大學(xué)，南通，226019)

聚丙烯SMS非織造布的三抗整理研究

張 瑜 吳雪嫣 張?zhí)炖?/p>

(南通大學(xué)，南通，226019)

醫(yī)用領(lǐng)域的非織造布產(chǎn)品已成為國際上非織造布深加工企業(yè)的主要發(fā)展方向。通過低溫等離子預(yù)處理以及用含氟整理劑對聚丙烯SMS非織造布進(jìn)行表面三抗整理改性，研究了聚丙烯SMS非織造布三抗整理前后性能的變化。結(jié)果表明，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，其最佳整理工藝是:浸漬時(shí)間30 mim，浸漬液質(zhì)量濃度30 g/L，浸漬液溫度30℃。

醫(yī)用聚丙烯SMS非織造布，低溫等離子處理，含氟整理劑，性能

醫(yī)用非織造布與傳統(tǒng)的機(jī)織衛(wèi)生材料相比，具有技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、凈化手術(shù)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)可行等特點(diǎn)，加之人們對疾病預(yù)防意識的不斷增強(qiáng)，紡粘/熔噴/紡粘(SMS)非織造布作為醫(yī)療防護(hù)用材料正被國內(nèi)越來越多的人所認(rèn)識和接受。SMS產(chǎn)品表面的紡粘層具有高耐磨性，中間熔噴層可提高材料的過濾效率、阻隔性能、抗粒子穿透性、抗靜水壓、屏蔽性和柔軟性，使產(chǎn)品具有良好的過濾性、阻液性和不透明性。特別在護(hù)理和手術(shù)中，與傳統(tǒng)防護(hù)產(chǎn)品相比，采用SMS非織造布制成的一次性防護(hù)產(chǎn)品具有獨(dú)特的優(yōu)勢。

1 試驗(yàn)材料與儀器設(shè)備

1.1 材料

聚丙烯SMS非織造布，由張家港駿馬非織造布有限公司提供。

1.2 藥品

無水乙醇;

含氟整理劑PM-3630，3M思高潔公司;

80%乙醇，用無水乙醇配制;

白礦物油。

1.3 人造血液配方

按表1用量配制，加入蒸餾水，配制1 L人造血液。

表1 人造血液配方

1.4 儀器與設(shè)備

101AB-1烘箱，上海華聯(lián)環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備公司恒昌儀器廠;

BSA2245-CW電子天平，賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司;

GKC218數(shù)顯控溫水浴鍋，上海蘇進(jìn)儀器設(shè)備廠;

HD-1A等離子體處理儀，常州新區(qū)世泰等離子體技術(shù)開發(fā)有限公司;

YG065型電子織物強(qiáng)力機(jī)，萊州市電子儀器有限公司;

YG(B)522織物耐磨儀，溫州大榮紡織儀器有限公司;

YG(B)461E數(shù)字式織物透氣性能測定儀，溫州大榮紡織儀器有限公司;

85-2A磁力攪拌器，南京新中惠科學(xué)器材有限公司;

JC2000C表面接觸角測試儀，上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司;

KYKY2008B掃描電鏡，北京中科科儀技術(shù)發(fā)展有限責(zé)任公司。

2 單因素試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)方案

將SMS非織造布裁剪成4 mm×20 mm的試樣，用無水乙醇充分洗滌試樣并烘干，進(jìn)行等離子處理(30 Pa、100 W、60 s)，用含氟整理劑 PM-3630水浴浸漬(不同浸漬液溫度、浸漬時(shí)間和浸漬液濃度)，烘箱烘干(100℃，30 min)，最后測試整理后試樣與80%乙醇及白礦物油的表面接觸角。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明，試樣與80%乙醇及白礦物油的表面接觸角與整理?xiàng)l件相關(guān)，其變化趨勢是:

(1)隨著浸漬液溫度的提高呈現(xiàn)先高后低的趨勢，在30℃時(shí)達(dá)到最高點(diǎn);

(2)隨著浸漬時(shí)間的增加呈現(xiàn)先高后低的趨勢，20～40 min為表面接觸角最高的時(shí)間段;

(3)隨著含氟整理劑濃度的增加呈現(xiàn)增高的趨勢，但在30～40 g/L時(shí)的增幅逐漸變緩?；诮?jīng)濟(jì)性及環(huán)保的考慮，試驗(yàn)選擇含氟整理劑的最優(yōu)質(zhì)量濃度為30 g/L。

3 正交試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)方案與結(jié)果

影響聚丙烯SMS非織造布三抗整理效果的因素很多，本試驗(yàn)選擇了浸漬液溫度(A)、浸漬時(shí)間(B)、浸漬液濃度(C)三個(gè)主要因素，利用三因素三水平正交表L9(34)進(jìn)行試驗(yàn)，編制因素水平表如表2所示。對經(jīng)不同試驗(yàn)條件整理后的試樣分別進(jìn)行其與80%乙醇及白礦物油的表面接觸角測試，結(jié)果見表3。采用極差分析法得出含氟整理劑PM-3630對聚丙烯SMS非織造布三抗整理的最優(yōu)工藝條件。

表2 正交試驗(yàn)水平表

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果

3.2 結(jié)果分析

表4為試樣與80%乙醇及白礦物油表面接觸角的極差分析結(jié)果。

表4 表面接觸角極差分析

從表4可以看出:對整理效果影響最大的因素為浸漬時(shí)間，其次是浸漬液濃度，再次是浸漬液溫度。用含氟整理劑PM-3630整理聚丙烯SMS非織造布的最優(yōu)整理方案是:浸漬液溫度30℃，浸漬時(shí)間30 min，浸漬液質(zhì)量濃度30 g/L。

4 整理前后試樣性能對比

本試驗(yàn)用含氟整理劑PM-3630在最優(yōu)整理方案條件下整理試樣，并比較整理前后試樣的性能。

4.1 抗血液性能

4.1.1 表面接觸角

試樣抗血液性能采用表面接觸角來表征。表5是試樣與人造血液表面接觸角的測試數(shù)據(jù)。

從表5可以看出，聚丙烯SMS非織造布在整理前就已具有一定的抗血液性能，其表面接觸角幾乎與用最優(yōu)整理方案整理的試樣對80%乙醇的表面接觸角持平，而整理后的試樣抗血液性能得到了進(jìn)一步提高，表面接觸角達(dá)到110°以上。

表5 整理前后試樣與人造血液的表面接觸角

4.1.2 痕跡去除

由于血液組分的特殊性及有色性，當(dāng)血液接觸到非織造布后會(huì)留下痕跡。在整理前后試樣上各滴5滴人造血液，靜置1 min，吸干人造血液，觀察對比表面痕跡。觀察發(fā)現(xiàn)，整理前試樣表面留下了明顯的紅色圓形痕跡，而整理后試樣表面幾乎看不到痕跡。這說明整理后的聚丙烯SMS非織造布的抗?jié)B能力有所提高。

4.1.3 微觀形態(tài)

將整理前后的試樣制樣后進(jìn)行電鏡掃描，試樣在整理前后的表面形態(tài)見圖1。

圖1 整理前后試樣的表面形態(tài)

從圖1可以看出:整理前聚丙烯SMS非織造布表面纖維交錯(cuò)，結(jié)點(diǎn)分明，表面形態(tài)很粗糙;而整理后聚丙烯SMS非織造布表面形成了一層膜，覆蓋住纖維層，結(jié)點(diǎn)也不似整理前試樣那樣分明，整個(gè)表面看上去平坦光滑了許多。整理劑在經(jīng)過整理的試樣表面形成的一層膜是提高試樣三抗性能的關(guān)鍵。

4.2 物理性能

4.2.1 拉伸性能

整理前后試樣拉伸性能對比見表6。

表6 整理前后試樣的拉伸性能

從表6可以看出，聚丙烯SMS非織造布的斷裂強(qiáng)力及伸長率在整理后都有明顯的降低。原因可能是:①等離子處理使聚丙烯纖維表面發(fā)生刻蝕，使聚丙烯SMS非織造布的強(qiáng)力有所下降;②聚丙烯SMS非織造布在經(jīng)過整理劑整理后產(chǎn)生了化學(xué)變性，導(dǎo)致其強(qiáng)力下降;③浸漬后的烘燥溫度過高，使聚丙烯SMS非織造布脆化，導(dǎo)致其強(qiáng)力下降。

4.2.2 耐磨性能

整理前后試樣的耐磨性能見表7。

從表7可以看出，摩擦1 000圈后整理前試樣的質(zhì)量減少量0.006 1 g，略高于整理后試樣的質(zhì)量減少量0.005 5 g?？赡苁钦砗笤嚇拥纳舷卤砻娑荚黾恿艘粚幽钗铮さ拇嬖诳梢月晕⒓訌?qiáng)試樣的耐磨性能。

表7 整理前后試樣耐磨試驗(yàn)數(shù)據(jù)

4.2.3 透氣性能

整理前后試樣的透氣性能見表8。

表8 整理前后試樣的透氣率［單位:(mm·s－1)］

從表8可以看出，整理后試樣的透氣率比整理前試樣降低了16.23%，說明用含氟整理劑整理對聚丙烯SMS非織造布透氣性能的負(fù)面影響比較顯著。原因可能是整理后的聚丙烯SMS非織造布表面形成了一層膜狀物，該膜狀物如同塑料膜一般依附在非織造布表面，阻隔了空氣流通，導(dǎo)致整理后非織造布的透氣率降低，透氣性能變差。

5 結(jié)論

(1)用含氟整理劑整理聚丙烯SMS非織造布，其整理效果隨浸漬液溫度及浸漬時(shí)間的增加呈先增后減的趨勢，隨浸漬液濃度增加呈現(xiàn)增大趨勢。

(2)用含氟整理劑整理聚丙烯SMS非織造布，對整理效果影響大小的排序是浸漬時(shí)間、浸漬液濃度和浸漬液溫度。最優(yōu)整理工藝為:浸漬時(shí)間30 min，浸漬液質(zhì)量濃度30 g/L，浸漬液溫度30℃。

(3)用含氟整理劑整理聚丙烯SMS非織造布，其拉伸性能變差，試樣的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率都明顯下降，耐磨性能無明顯變化，透氣性變差。

(4)在使用含氟整理劑整理聚丙烯非織造布時(shí)需考慮整理劑對非織造布的拉伸性能和透氣性能的影響。

［1］王桂梅.醫(yī)用非織造布產(chǎn)品的開發(fā)研究［J］.非織造布，2007(6):1-4.

［2］李建強(qiáng)，潘青山，韓世洪.SMS非織造布基 PU/PEG復(fù)合相變膜［J］.材料工程，2008(增刊1):161-164.

［3］張凌清，李增俊.國內(nèi)外滌綸、錦綸和丙綸工業(yè)絲市場發(fā)展現(xiàn)狀(二)［J］.產(chǎn)業(yè)用紡織品，2007，25(10):14-15.

［4］CRAIGA I H，WHITE J R，PHUA C K.Crystallization and chemi-crystallization of recycled photo-degraded polypropylene［J］.Polymer，2005，46(2):505-512.

［5］喬雪蓮.SMS非織造布的拒水拒油整理研究［D］.上海:東華大學(xué)，2007:17-18.

［6］趙雪，展義臻，何瑾馨.仿生學(xué)研究現(xiàn)狀及其在紡織上的應(yīng)用［J］.紡織科技進(jìn)展，2008(5):36-43.

［7］莊楚強(qiáng)，吳亞森.應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)［M］.廣州:華南理工大學(xué)出版社，2004:383-485.

［8］蔡兵.等離子體處理對非織造布表面潤濕性的效應(yīng)［J］.非織造布，1998(4):20-22.

Study on the alcohol/oil/blood repellent finishing of PP SMS nonwoven materials

Zhang Yu，Wu Xueyan，Zhang Tinley
(Nantong University)

Medical applications of nonwovens has become a main development direction for international nonwovens down-stream processing enterprises.Throughout the low-temperature plasma process and finishing PP SMS nonwovens by fluorine finishing agent on alcohol/oil/blood repellent finishing could change the surface properties of PP SMS nonwovens and studied it in the paper.The result was that after treating with fluorine finishing agent，the properties of alcohol repellent，oil repellent，blood repellent of PP SMS nonwovens got obvious improvement.The optimum finish process was impregnating time of 30 min and impregnating liquid concentration of 30 g/L and impregnating temperature of 30℃.

PP SMS nonwovens for medical application，low-temperature plasma treatment，fluorine finishing agent，performance

TS195.5

A

1004－7093(2012)07－0041－04

2011－12－26

張瑜，男，1965年生，教授。主要研究方向?yàn)榉强椩觳牧系慕Y(jié)構(gòu)與性能。