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          1. 城市環境研究所在高透氣與高強度的防水聚酰亞胺納米纖維防護服的研究中取得進展

            文章來源:城市環境研究所  |  發布時間:2023-12-26  |  【打印】 【關閉

              

              醫用防護服作為保障醫護人員生命健康的防護用品之一,其重要性進一步凸顯。目前,市場上的商業防護服主要包括聚丙烯紡粘/熔噴/紡粘非織造材料(SMS)、聚乙烯透氣薄膜/無紡布復合非織造材料(SF)和聚乙烯閃蒸非織造材料(FS),致人員出現嚴重不適。SMS因疏松多孔的纖維結構具有良好的透氣性,但其過濾性能是依靠靜電效應提供,當SMS暴露于水或消毒劑中時,因靜電荷的耗散,過濾效率可能會驟降至30%左右。因此,研發高透氣和高阻隔的防護服具有重要意義。 

              納米纖維膜因其孔隙率高、比表面積大和相互貫穿的內部孔結構,有望兼顧高阻隔和高透氣。但由于納米纖維直徑細,纖維強度較弱,作為防護服材料還需進一步提升其強度。此外,考慮到高溫滅菌再生,液體噴濺和遇到明火等情況,防護服材料還應具備耐高溫,耐酸堿,阻燃等特性。 

              本研究以剛性結構,高玻璃轉化溫度的均苯四甲酸二酐(PMDA)和4,4′-氧化二苯胺(ODA)為聚酰亞胺(PI)前驅單體,采用調控靜電紡絲結合氣相沉積技術,設計并制備了一種過濾效率高、透氣性佳、機械強度高的PI-ENM納米纖維。通過優化PI納米纖維結構,所制備的PI納米纖維膜具有高過濾效率(96.13%),低壓降(57.1 Pa)和高品質因子(0.057 Pa-1),對葡萄球菌具有99.48%的攔截能力。相比于商業防護服材料SFFS,其透氣性高1~2個數量級。此外,由于PI-ENM的高穩定性,即使在各種環境考驗下PI-ENM性質沒有發生明顯改變。經過5次循環消毒處理后,PI-ENM仍保持良好性質,證明其具備較好的重復利用性。 

               相關研究成果以Highly breathable and durable waterproof polyimide electrospun nanofibrous membrane for potential reusable protective clothing application: Preparation, characterization and performance為題發表在國際期刊Journal of Membrane Science上。碩士研究生李巖為第一作者,鐘鷺斌副研究員(青促會員第九批),鄭煜銘研究員為通訊作者。該研究得到中國科學院青年創新促進會(2019307)和國家重點研發計劃(No. 2022YFC3702800)等資助。 

            圖1. PI-ENM防護服示意圖及其過濾性能

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