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一文了解新冠戰“疫”里的高分子材料

發布者:廣東省涂料行業協會   發布時間:2020-3-25 11:05:51

     新冠疫情的全球擴散態勢仍影響著各行各業,“抗疫之戰”是全人類為對抗病毒形成的統一戰線。這場戰“疫”里,有著眾多高分子材料的身影,從口罩到防護服,從化學成像醫用膠片到建筑耗材,你知道他們嗎?


▲防護裝備實物圖

個體防護裝備


個體防護裝備 (Personal Protection Equipment)簡稱PPE。在特殊環境條件下用于保護人體的一系列裝備。這種特殊環境條件通常是惡劣的、有害的,甚至是極端環境。

這“一系列裝備”包括防護服、頭部防護(例如頭盔)、眼與面部防護(例如護目鏡)、呼吸防護(例如口罩)、聽力防護(例如防噪音耳塞)、手部防護(例如防護手套)、足部防護(例如抗菌鞋套)、腰部及關節防護等多種涉及全身和多個關鍵人體部位的防護裝備,視具體環境情況選擇局部防護或者全身防護。

01.防護服


按照使用環境的不同,可以具體分為熱防護服、阻燃防護服、化學防護服、生物防護服、電防護服、輻射防護服、外力沖擊防護服和高可視度防護等。

為增強防護服的防護性能,同時提高舒適性能,紡織行業一直在做著各種努力。從最基礎的材料和結構來說,產品開發中充分發揮傳統材料的性能,同時不斷利用高性能材料,結合結構設計發揮最大效能。


▲防護服防護條件種類

醫護人員穿著的就是生物防護服中的醫用防護服,這類防護服能夠隔絕病毒,通常的使用者是醫務人員、生物制藥和疫苗培養等行業的工作人員。 

醫用防護服的生產有多種材料的應用,SMS結構高性能聚丙烯無紡布、閃蒸高密度聚乙烯無紡布、膜-織物復合材料等都在醫用防護服中有所應用。 

全封閉式醫用防護服的防護原理:阻隔外界環境中的病菌和病毒侵害人體,形象一點說就像是形成了一個“膠囊”,人體暫時在這個膠囊的保護下執行工作任務,但是又要保障人體正常的呼吸和散熱,這就要求防護服的材料在能阻隔病毒進入的同時還要能保證干凈氣體分子的通過。


02.口罩


口罩是本次疫情防控中使用量最大的個體防護裝備,口罩對氣流進行過濾以達到防護人體的作用。

其過濾的原理大致可以分為:沉降作用、慣性撞擊作用、攔截作用、擴散作用、靜電作用等五大作用原理。

醫用外科口罩

口罩的“三明治結構”:

 ◆ 表層為聚丙烯紡粘無紡布(S層),具有阻斷液體的作用。

 ◆ 中間層為聚丙烯熔噴無紡布(M層),該層為過濾層,采用熔噴工藝得到的聚丙烯纖維細度極高,直徑在2微米左右,其制成的無紡布纖網結構細密,同時帶有微弱靜電,具有吸附顆粒物的作用,使其無法透過致密的中間層而達到阻隔的作用。

 ◆ 底層為聚丙烯紡粘無紡布(S層),具有親膚吸濕的作用。這種多層結構的專業術語為SMS結構。

主材聚丙烯纖維簡稱PP纖維,是紡織材料家族中的傳統纖維,其密度小于水的密度,制成的口罩重量很輕,佩戴舒適。


▲醫用口罩結構圖

N95口罩

醫用外科口罩需要符合我國醫藥行業標準YY0469-2004《醫用外科口罩技術要求》,主要技術指標包括過濾效率、細菌過濾效率和呼吸阻力。

其中細菌過濾效率標準要求“在規定條件下,對平均顆粒直徑為(3±0.3)μm的金黃色葡萄球菌氣溶膠的過濾效率不低于95%”,這也就是“N95”說法的由來。


▲N95口罩產品信息

▲N95口罩結構功能示意圖

03.護目鏡


護目鏡又被稱為防護眼罩,是安防產品中眼部防護用具的一種。護目鏡一般由鏡片、鏡架及系帶等組成。

根據不同環境需要,分別具有防液體噴濺、防有害光線和防高速粒子沖擊、防塵等功效。有害光線如強的可見光、紅外線、紫外線、激光等。

醫用護目鏡

1、主要類型

◆ 隔離防護型:主要用于醫療機構的醫護人員在檢查治療時。

◆ 術后防護型:主要用于患者眼部手術后遮蓋,防止受到外力撞擊,減少術后感染等。

◆ 數碼防護型:主要用于醫護人員進行放射診療時對人眼的保護。

◆ 屈光矯正型:鏡片具有屈光矯正作用等。

2、對醫用護目鏡的要求

◆ 具有抗腐蝕性,防止一些腐蝕性較強的藥水侵蝕。

◆ 具有防沖擊性,防止近身手術時可能產生的物體對眼部造成傷害。

◆ 具有防霧性,保證醫護人員視野清晰等。

3、主要組成材料

彈性帶:

PP:聚丙烯(丙綸),PET:聚酯(滌綸),PU:聚氨酯(氨綸),橡膠絲。

鏡片主材熱塑性材料鏡片:

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),俗稱亞克力或有機玻璃。熱固性材料鏡片:聚碳酸酯(PC)

額外保護:

水膠體敷料:羧甲基纖維素鈉和明膠、果膠作用:吸收性、自粘、防水性。

鏡片內層防霧涂層:

Scotchgard(思高潔)防霧涂層技術。

原理:減小了水滴與鏡片的接觸角度,將水滴變平,成為一層薄而透明的膜


▲護目鏡的結構組成

04.醫用手套


乳膠手套:天然乳膠,具有良好彈性和柔軟質感,并具有耐磨性、耐穿刺,抗酸堿、油脂、燃油及多種溶劑等優點,有著廣泛的抗化性能,防油效果良好

丁腈手套:丁腈橡膠,不易致過敏,是對乳膠蛋白過敏或皮膚敏感的醫護人員首選。丁腈橡膠由丁二烯、丙烯腈經乳液聚合法制得,耐油性、耐磨性、耐熱性好,還具有良好的耐水性、氣密性及粘結性能。

聚氯乙烯(PVC)手套:不含過敏原,發塵量低,離子含量少,不含塑化劑、酯、硅油等成分,具有較強的化學抗性、良好的靈活性和觸感,穿戴方便舒適,具有防靜電性能,可在無塵環境中使用。

聚乙烯(PE)薄膜手套:高密度聚乙烯(HDPE)或低密度聚乙烯(LDPE)為原料吹膜壓制而成,主要用途是供醫護職員臨床檢查及病房整理時作一般隔離。


▲醫生醫用手套


05.防護帽


用于臨床醫務人員在醫院手術室為病人做手術時使用,為醫護人員起到防汗、吸汗,并能更好地固定頭發,防止手術時頭發外露、飄落。

醫用防護帽(吸汗型):由PP單層無紡布加汗圈經裁剪、縫制而成。

醫用防護帽(防護型):由SMS復合無紡布加橡筋、粘扣經裁剪、縫制而成。


▲醫用防護帽


全身防護存在的問題


全身防護其實構成了一個全封閉式系統,防止外部環境中的病毒接近人體,但是也在一定程度上阻礙了人體與外部環境的熱交換和物質交換。

盡管這些防護服都采用重量輕、透氣性較好的高性能紡織材料制成,但是長時間穿著仍會引起人體的不舒適感,例如負重感、濕熱感、缺氧等,嚴重的可能會引起穿著者的正常生理指標出現失衡。

致敬每一位沖在最前線為人民奮斗的白衣天使們!


醫用耗材


01.化學成像醫用膠片


X光膠片:由感光乳劑層、片基、保護層、底層(結合層)組成。

片基采用聚對苯二甲酸乙二酯(PET)聚酯材料,俗稱滌綸樹脂,是對苯二甲酸與乙二醇的縮聚物。

醫用彩色膠片:分為保護層、上層感光乳劑、濾光層、隔層、中下層感光乳劑、結合層、片基、抗光暈靜電層。


02.輸液器


靜脈輸液會用到輸液器、輸液袋(輸液瓶)。

其中輸液器由靜脈針或注射針、針頭護帽、輸液軟管、藥液過濾器、流速調節器、滴壺、瓶塞穿刺器、空氣過濾器8個部分連接組成,部分輸液器還有注射件、加藥口等。

輸液瓶:聚乙烯或聚丙烯塑料。

輸液管:醫用無毒透明軟聚氯乙烯塑料或高性能聚烯烴熱塑彈性體(TPE)材料。

輸液袋:三層或五層共擠輸液用膜,即三層或五層高分子材料(多為聚丙烯)采用共擠出方式壓制成膜,再制成袋。內層為完全無毒的惰性聚合物,化學性穩定,不脫落或降解出異物,通常采用聚丙烯、聚乙烯壓制。中層為致密材料,具有優良的水、氣阻隔性能,多采用聚丙烯、聚酰胺(PA)。外層主要是提高軟袋的機械強度,目前市場上軟袋所采用的材料通常有聚丙烯、聚酰胺等。


▲醫用輸液器

建筑耗材


2020年1月23日武漢市決定建設"小湯山“---火神山醫院,1月25日火神山醫院建設正式開工,于2月2日完成交付。從策劃到完成僅用了10天,中國速度總是能讓人驚嘆,下面小編給大家介紹建設醫院的過程中用到的一些高分子材料!


▲十天建成的火神山醫院


地面:HDPE防滲膜


墻體:50mm厚巖棉板


巖棉板(Stone wool board)又稱巖棉保溫裝飾板,是以玄武巖為主要原材料,經高溫熔融加工而成的無機纖維板是一種保溫、隔燃、吸聲材料。

巖棉板是經過高溫融熔加工成的人工無機纖維,具有質量輕、導熱系數小、吸熱、不燃的特點


▲50mm巖棉板


屋面板:玻璃鋼復合材料

玻璃鋼(FRP)亦稱作GFRP,即纖維強化塑料,一般指用玻璃纖維增強不飽和聚酯、環氧樹脂與酚醛樹脂基體,以玻璃纖維或其制品作增強材料的增強塑料,稱為玻璃纖維增強塑料,或稱為玻璃鋼,不同于鋼化玻璃。

由于所使用的樹脂品種不同,因此有聚酯玻璃鋼、環氧玻璃鋼、酚醛玻璃鋼之別。質輕而硬,不導電,性能穩定,機械強度高,回收利用少,耐腐蝕??梢源驿摬闹圃鞕C器零件和汽車、船舶外殼等。


▲玻璃鋼復合材料


地板:PVC塑膠地板

采用聚氯乙烯及其共聚樹脂為主要原料,加入填料、增塑劑、穩定劑、著色劑等輔料,在片狀連續基材上,經涂敷工藝或經壓延、擠出或擠壓工藝生產而成。


▲PVC塑膠地板


電纜電線


電纜電線由芯線、絕緣皮和保護外皮三部分組成。

芯線:有裸銅線、鍍錫線。單支線、絞線。絞后鍍錫線。

絕緣皮:PVC、PE、XLPE、聚丙烯PP、氟塑料F,橡膠,紙,云母帶 。

保護外皮:PVC、PE、橡膠、鋁、鋼帶。


▲電纜電線


各類管材


建設中還用到以下管材:

PPR(聚丙烯)

PVC(聚氯乙烯)

PB(聚丁烯)

PE-RT(耐熱聚乙烯)

PE(聚乙烯)\HDPE(增強高密度聚乙烯)

▲管材




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