庚子春節，新冠肺炎疫情的聯防聯控工作牽動著億萬國人的心，醫用防護服這種小眾產品引起大眾廣泛關注。那麼，防護服是什麼材料製成的，如何起到防護作用的?


重複使用型：聚四氟乙烯層壓織物


醫用防護服是一個廣義的概念，包括了醫療環境下醫護人員穿戴的各類服裝，如日常工作服、外科手術服、隔離衣以及防護服等。根據應用環境及功能不同，醫用防護服對於液體及細菌滲入有不同的標準等級，所採用的材料也各不相同。不過，按照基本功能大致可分為重複使用型和用即棄型(一次性)兩類。


重複使用型防護服，一般作為醫護人員的日常工作服和手術服等。主要採用傳統機織布、高密織物、塗層織物及層壓織物等材料製成。由於層壓織物是將普通織物與一層特殊薄膜通過層壓工藝複合在一起制得，因防護性能及透濕透汽性能較好成為業內主流選擇。


比較高端的層壓織物是聚四氟乙烯超級防水透濕複合面料。該面料是以聚四氟乙烯為原料，經過膨化拉伸後形成一種具有微孔性的薄膜，將此薄膜用特殊工藝覆合在各種織物和基材上，成為新型過濾材料。由於該膜孔徑小，分佈均勻，孔隙率大，在保持空氣流通的同時，可以過濾包括細菌在內的塵埃顆粒，達到淨化且通風的目的。這種層壓織物能夠防風、防水、透氣、透濕，而且舒適性極好。目前，發達國家大多使用聚四氟乙烯材質。採用聚四氟乙烯複合膜作為隔離層研製的醫用多功能防護服，具有耐久的防水、拒水、抗菌、抗靜電、阻燃、透濕等物理機械性能，對血液、病毒(液體重或氣體重)在自然條件和壓力條件下都具有很好的阻隔性能，阻隔(過濾)效率大於99%。


 


一次性防護服：聚烯烴纖維無紡布


 


理想的醫用防護服應該具有多功能性，既要能保護醫護人員免受有毒有害的液體、氣體或具傳染性的病毒和微生物侵襲，又要穿著舒適，在具備阻隔性能的同時，還要具備透氣性、抗菌性及防致敏性，不得危害人體健康。除此之外，防護服面料選擇還要考慮成本及廢棄後的環保問題。


 


可重複使用的防護服，每次使用後都要進行洗滌和消毒，操作不方便，大大限制了它的織造結構，而且使用一段時間後，其防護性能有所下降。鑑於此，國際上逐漸採用一次性非織造(無紡布)材料製成的防護服。這種防護服，經過進一步的抗菌、抗靜電等處理，手感和性能跟傳統紡織品比較接近，而且價格較低。因此，在醫療領域的隔離衣和防護服中應用較為廣泛。


 


目前，國內用於無紡布生產的三大纖維分別為聚丙烯、聚酯和粘膠纖維。其中聚丙烯所佔比例最高，佔62%。一般而言，用於生產無紡布的聚丙烯主要指的是高熔指聚丙烯纖維料，近年來，聚丙烯高熔纖維料的需求受多重利好因素的影響，被市場看好，生產企業也在積極的研發拓展聚丙烯纖維市場。數據統計，2019年國內聚丙烯纖維料產量約170萬噸左右，同比2018年增長7.5%。其中高熔指聚丙烯纖維料95萬噸，同比增長了15.8%;中熔指聚丙烯纖維料77萬噸，相比基本持平。


無紡布生產工藝主要有紡粘法、水刺法、閃蒸法、SMS複合材料等。紡粘法無紡布主要利用化纖紡絲的方法形成聚丙烯長絲，再藉助氣流或機械的方法分絲成網，其在手感和性能方面很接近於傳統的紡織品;水刺法無紡布，是通過高壓水柱高速水流對滌綸、錦綸、丙綸等纖維纖網噴射，使纖網中纖維運動而重新排列和相互結，以達到固結成布的日的;閃蒸法無紡布，以聚烯烴為主要原料，採用靜電分絲，使絲條在拉伸過程中相互摩擦形成靜電分絲，彼此相互排斥保持單纖維狀態，然後靠靜電裝置使纖維凝聚成網，纖網再經熱軋而成;SMS複合無紡布，就是將兩種以上性能各異的非織造纖網通過化學、熱或機械等方式複合在一起，或者是結合不同的成網工藝製造的無紡布。


目前，一次性防護服多采用聚乙烯透氣膜製成複合無紡布。聚乙烯透氣膜在LDPE/LLDPE樹脂載體中，添加50%左右的特種碳酸鈣進行共混，經擠出成膜後定向拉伸一定倍率而成。由於聚乙烯樹脂為熱塑性塑性材料，可在一定條件下進行拉伸和結晶，拉伸時聚合物與碳酸鈣顆粒之間發生界面剝離，碳酸鈣顆粒周圍就形成了相互連通的蜿蜒曲折的孔隙或通道，正是這些孔隙和通道賦予了薄膜的透氣(濕)功能，從而溝通了薄膜兩面的環境。


保障無縫無針孔：醫用防護密封條


不僅醫用防護服的材料要採用化學專用料，而且服裝的接縫處也要用專業的膠條進行處理，這樣才能夠有效防止病毒等從接縫位置穿透，達到醫護人員專業防護的標準要求。一般來講，一次性防護服所有接縫均用無紡布熱熔膠通過超聲波粘合，使得防護服表現為無縫無針孔，增強了防護服接縫的抗拉力，徹底杜絕接縫處漏氣、漏水、漏菌，且穿著舒適。


近期，隨著全國醫用防護服需求量激增，作為醫用防護服上重要材料之一的密封條，需求量大增。據業內企業介紹，他們現有產量為每日120萬米，可供應製作15萬套防護服所需的密封條。就其所了解到的情況來說，目前全國大部分醫用防護服的密封條都是該企業生產的。自新型冠狀病毒感染的肺炎疫情發生以來，全國醫用防護服需求量激增。作為醫用防護服上重要材料之一的密封條，需求量同時大增，該公司全體員工都在全力以赴，支援湖北省醫用防護服企業的生產，保障疫情前線人員物資所需。


 


高端代表：特衛強材料


 


近年來，美國、歐洲、日本等發達國家和地區對一次性醫用產品的使用量一直呈現穩步增長的態勢，對於面料的研製和應用工作也取得較多的成果。其中，杜邦公司開發的特衛強材料，為閃蒸法無紡布的代表性產品，在醫療防護領域前景十分看好。


 


杜邦公司TYVEK特衛強材料，由高密度聚乙烯經閃蒸工藝製成非常精細的纖維，其直徑從0.5到10微米不等。採用加熱加壓來接合，無黏合劑/無方向性的長絲結構，具有高物理強度及耐化學穩定性，超細纖維形成的蛛網結構。強韌的長絲纖維保證了材料的強度、抗刺破性及低塵屑，能使各種滅菌氣體高效透過，而且具有優異的微生物阻隔性，材料具有生物相容性。經測試，特衛強材料柔軟、輕便，透氣性好，透濕量7154克/平方米，表面抗濕性達到4級。


醫用防護服發展簡史


一般認為，醫用防護服起源於手術服。 100多年前，醫生做手術時大多穿著一種黑色外套，被認為是最早的醫用防護服。當時，這種醫生穿著防護服的目的並不是防護自身免受傷害，而是為了保護衣服不被血液或分泌物污染。


早期的防護服材質一般為棉質，在乾燥狀態下具有防細菌滲透的能力，但是在濕態下卻無法抵抗細菌的入侵。二戰時期，美國的軍需部門為了使防護服的材料應該能阻擋液體進入帶入細菌，開發了一種經氟化碳和苯化合物處理的高密機織物，增強防護衣的防水性能。戰後，民用醫院開始採用這些織物作為醫用防護服的面料。


20世紀80年代以後，人類對於艾滋病毒、肝炎B病毒、肝炎C病毒等血載病原體有了深入的了解，深刻認識到醫護人員在救治患者過程中存在受感染的風險，開始著力開發醫用防護服，使得防護服行業得到了蓬勃發展。


2003年，我國在抗擊“非典”疫情過程中，充分認識到醫護人員面臨的生物職業危害。在SARS流行過程中，我國內地累計報告非典型性肺炎5329例，其中醫護人員969例，佔18%，屬於高發人群。由於醫護人員在治療、護理、轉運等環節中，因直接接觸病人而被感染的現象十分普遍，甚至出現為搶救一名病人而導致數十名醫務人員被感染的罕見現象，令社會各界大為震驚。我國相關領域開始研發醫用防護服。