聚丙烯SMS非織造布的三抗整理研究

張 瑜 吳雪嫣 張天雷

(南通大學，南通，226019)

聚丙烯SMS非織造布的三抗整理研究

張 瑜 吳雪嫣 張天雷

(南通大學，南通，226019)

醫用領域的非織造布產品已成為國際上非織造布深加工企業的主要發展方向。通過低溫等離子預處理以及用含氟整理劑對聚丙烯SMS非織造布進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:浸漬時間30 mim，浸漬液質量濃度30 g/L，浸漬液溫度30℃。

醫用聚丙烯SMS非織造布，低溫等離子處理，含氟整理劑，性能

醫用非織造布與傳統的機織衛生材料相比，具有技術先進、安全可靠、凈化手術環境、經濟可行等特點，加之人們對疾病預防意識的不斷增強，紡粘/熔噴/紡粘(SMS)非織造布作為醫療防護用材料正被國內越來越多的人所認識和接受。SMS產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，使產品具有良好的過濾性、阻液性和不透明性。特別在護理和手術中，與傳統防護產品相比，采用SMS非織造布制成的一次性防護產品具有獨特的優勢。

1 試驗材料與儀器設備

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 儀器與設備

101AB-1烘箱，上海華聯環境試驗設備公司恒昌儀器廠;

BSA2245-CW電子天平，賽多利斯科學儀器(北京)有限公司;

GKC218數顯控溫水浴鍋，上海蘇進儀器設備廠;

HD-1A等離子體處理儀，常州新區世泰等離子體技術開發有限公司;

YG065型電子織物強力機，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，南京新中惠科學器材有限公司;

JC2000C表面接觸角測試儀，上海中晨數字技術設備有限公司;

KYKY2008B掃描電鏡，北京中科科儀技術發展有限責任公司。

2 單因素試驗

2.1 試驗方案

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 試驗結果

試驗結果表明，試樣與80%乙醇及白礦物油的表面接觸角與整理條件相關，其變化趨勢是:

(1)隨著浸漬液溫度的提高呈現先高后低的趨勢，在30℃時達到最高點;

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

(3)隨著含氟整理劑濃度的增加呈現增高的趨勢，但在30～40 g/L時的增幅逐漸變緩。基于經濟性及環保的考慮，試驗選擇含氟整理劑的最優質量濃度為30 g/L。

3 正交試驗

3.1 試驗方案與結果

影響聚丙烯SMS非織造布三抗整理效果的因素很多，本試驗選擇了浸漬液溫度(A)、浸漬時間(B)、浸漬液濃度(C)三個主要因素，利用三因素三水平正交表L9(34)進行試驗，編制因素水平表如表2所示。對經不同試驗條件整理后的試樣分別進行其與80%乙醇及白礦物油的表面接觸角測試，結果見表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工藝條件。

表2 正交試驗水平表

表3 正交試驗結果

3.2 結果分析

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非織造布的最優整理方案是:浸漬液溫度30℃，浸漬時間30 min，浸漬液質量濃度30 g/L。

4 整理前后試樣性能對比

本試驗用含氟整理劑PM-3630在最優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據。

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一步提高，表面接觸角達到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，當血液接觸到非織造布后會留下痕跡。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。觀察發現，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非織造布的抗滲能力有所提高。

4.1.3 微觀形態

將整理前后的試樣制樣后進行電鏡掃描，試樣在整理前后的表面形態見圖1。

圖1 整理前后試樣的表面形態

從圖1可以看出:整理前聚丙烯SMS非織造布表面纖維交錯，結點分明，表面形態很粗糙;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，結點也不似整理前試樣那樣分明，整個表面看上去平坦光滑了許多。整理劑在經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生刻蝕，使聚丙烯SMS非織造布的強力有所下降;②聚丙烯SMS非織造布在經過整理劑整理后產生了化學變性，導致其強力下降;③浸漬后的烘燥溫度過高，使聚丙烯SMS非織造布脆化，導致其強力下降。

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量減少量0.006 1 g，略高于整理后試樣的質量減少量0.005 5 g。可能是整理后試樣的上下表面都增加了一層膜狀物，膜的存在可以略微加強試樣的耐磨性能。

表7 整理前后試樣耐磨試驗數據

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，導致整理后非織造布的透氣率降低，透氣性能變差。

5 結論

(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間的增加呈先增后減的趨勢，隨浸漬液濃度增加呈現增大趨勢。

(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間、浸漬液濃度和浸漬液溫度。最優整理工藝為:浸漬時間30 min，浸漬液質量濃度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需考慮整理劑對非織造布的拉伸性能和透氣性能的影響。

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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。主要研究方向為非織造材料的結構與性能。