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  當(dāng)前，醫(yī)用防護(hù)產(chǎn)品的加工多數(shù)集中在抗菌、抗病毒領(lǐng)域；現(xiàn)有的研究在提升纖維膜的抑菌方面已取得了顯著的進(jìn)展，然而，纖維膜普遍存在機(jī)械強(qiáng)度低、耐磨性能差、使用壽命短等缺陷；因此，迫切需要開(kāi)發(fā)出一種多種性能兼容的新型防護(hù)材料來(lái)解決實(shí)際服用過(guò)程中存在的問(wèn)題。作者通過(guò)針刺熱壓及表面改性多重技術(shù)相結(jié)合的方法，基于潤(rùn)濕與結(jié)構(gòu)構(gòu)效協(xié)同調(diào)控的思想，將無(wú)孔膜引入微孔纖維膜表面制備一種“多孔-無(wú)孔”微米纖維復(fù)合膜，一方面多孔膜保留了復(fù)合膜舒適性能，另一方面，無(wú)孔膜的引入賦予復(fù)合膜附加的功能防護(hù)性能；以上制備的具有多重防護(hù)特性復(fù)合膜可靈活設(shè)計(jì)應(yīng)用于服裝及新型醫(yī)學(xué)生物材料領(lǐng)域。

  天津工業(yè)大學(xué)李婷婷副教授與臺(tái)灣逢甲大學(xué)林佳弘特聘教授、亞洲大學(xué)樓靜文特聘教授合作，基于前期對(duì)針刺-涂層微米纖維膜工藝參數(shù)優(yōu)化（Prog Org Coat 2020.105736），提出一種基于聚乳酸（PLA）/聚氨酯（PU）多孔-無(wú)孔結(jié)構(gòu)的功能防護(hù)微米纖維復(fù)合膜的制備方法。研究?jī)?nèi)容以“Eco-friendly versatile protective polyurethane/triclosan coated polylactic acid nonwovens for medical covers application”為題發(fā)表在一區(qū)TOP期刊《Journal of Cleaner Production》上（影響因子9.297）。

多孔-無(wú)孔微米復(fù)合膜制備

  首先，以針刺-熱壓的傳統(tǒng)方法制備聚乳酸（PLA）微米纖維膜。然后，將三氯生（TCL）引入聚氨酯（PU）涂層液中；利用浸涂的方法整理于在聚乳酸（PLA）微米纖維膜表面制備多重防護(hù)性能的復(fù)合膜。其中，TCL的引入顯著提升了復(fù)合膜的抗菌性能，且不影響膜機(jī)械性能。最終制備的微米纖維復(fù)合膜具備防水、高強(qiáng)、耐磨且高效抗菌多重性能，可廣泛應(yīng)用于服裝及醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域（見(jiàn)圖1）。

圖1 多孔-無(wú)孔微米纖維復(fù)合膜制備流程

微米纖維復(fù)合膜形貌表征及性能分析

  浸漬涂層后針刺PLA纖維膜表面獲得無(wú)孔膜結(jié)構(gòu)，不同TCL濃度下復(fù)合膜的形貌如圖2所示。其中，PU/TCL層為表面無(wú)孔層，提供抗菌、機(jī)械防護(hù)性能；PLA層作為多孔基底層，賦予膜舒適性能。通過(guò)多孔-無(wú)孔結(jié)構(gòu)構(gòu)效協(xié)同調(diào)控作用，實(shí)現(xiàn)多重防護(hù)性能。

圖2 不同放大倍數(shù)下纖維復(fù)合膜的SEM形貌

  用于醫(yī)療領(lǐng)域的防護(hù)材料最重要的為抗菌性能，由圖3可知，隨TCL濃度增加，復(fù)合膜的對(duì)大腸桿菌及金黃色葡萄球菌的抑制率增加。當(dāng)TCL濃度0.3%時(shí)，復(fù)合膜的抑菌率最高；從圖4可以看出，浸涂后，纖維復(fù)合膜防水性能顯著改善，其PLA側(cè)水接觸角可達(dá)132°，PU/TCL一側(cè)水接觸角可達(dá)110°，具有顯著的水防護(hù)性能。

圖3 不同三氯生濃度微米纖維復(fù)合膜的抗菌（大腸桿菌及金黃色葡萄球菌）性能評(píng)估及纖維復(fù)合膜EDS譜圖

圖4 纖維復(fù)合膜的動(dòng)態(tài)水接觸角示意圖

  引入無(wú)孔膜后，纖維復(fù)合膜機(jī)械強(qiáng)力及耐磨性能顯著提升，如圖5及圖6所示，延長(zhǎng)了復(fù)合膜在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的使用壽命；與對(duì)照微米纖維膜相比，引入涂層膜后，纖維復(fù)合膜的斷裂強(qiáng)度提升102.8%，耐磨性能由初始的僅能耐磨1080圈至磨擦10000圈表面無(wú)破壞，其性能是現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道的同類微米纖維膜5倍以上。此外，復(fù)合膜具有良好的機(jī)械穩(wěn)定性能。

圖5 三氯生濃度對(duì)微米纖維復(fù)合膜的機(jī)械性能影響

圖6 三氯生濃度對(duì)微米纖維復(fù)合膜的耐磨性能影響

  綜上所述，研究制備的微米纖維復(fù)合膜兼具多重防護(hù)性能，以上研究為開(kāi)發(fā)清潔能源和醫(yī)用防護(hù)服材料提供了一種新的設(shè)計(jì)思路，在醫(yī)用防護(hù)服、戶外運(yùn)動(dòng)和清潔能源等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。論文的第一作者為天津工業(yè)大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院張悅博士，天津工業(yè)大學(xué)李婷婷副教授、臺(tái)灣逢甲大學(xué)林佳弘特聘教授和臺(tái)灣亞洲大學(xué)樓靜文特聘教授為論文的通訊作者。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、福建省自然科學(xué)基金和天津市自然科學(xué)基金的支持。

  論文鏈接 https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.124455