熔噴聚丙烯駐極體過濾材料對醫(yī)用消毒劑的耐受性研究

1、-作者xxxx-日期xxxx熔噴聚丙烯駐極體過濾材料對醫(yī)用消毒劑的耐受性研究【精品文檔】熔噴聚丙烯駐極體過濾材料對醫(yī)用消毒劑的耐受性研究*浙江省自然科學基金(Y5090294)和浙江省教育廳重點項目（資助項目Z201018028）資助課題 陳鋼進1 肖慧明1 尤健明2 趙帆21杭州電子科技大學駐極體及其應用實驗室 浙江 杭州 310018 2桐鄉(xiāng)市健民過濾材料有限公司 浙江省 桐鄉(xiāng)市 314511Study on stability of Melt-blown Polypropylene Electret Nonwoven Used as Air Filter soaked in Disinf

2、ectorGangjin CHEN1 Jianming YOU2 Huiming XIAO1 Fan ZHAO2 1 Lab. of Electrets and Its Application, Hangzhou Dianzi University,Hangzhou, 310018, CHINA2 Tongxiang Jianmin Filter Material Co., Ltd, Zhejiang, Tongxiang, 314511, CHINA* E-mail: cgjin.摘 要熔噴聚丙烯駐極體過濾材料由于具有特殊的靜電過濾機理，而顯現出低流阻、高效率等優(yōu)點，尤其是所具有的除塵、滅菌

3、多功能的特點，使其成為了醫(yī)用防護口罩的最佳用材。在特殊環(huán)境下的駐極體電荷穩(wěn)定性是需要深入了解的關鍵問題。本文在前期工作的基礎上，采用浸泡方法研究了材料在醫(yī)用消毒劑作用下的過濾效率穩(wěn)定性。結果表明：經雙氧水、苯酚、戊二醛、含氯消毒劑、硼酸、甲醛、過氧乙酸和消毒酒精等醫(yī)用消毒劑浸泡后，其過濾效率幾乎不會衰減。但材料用洗潔精和洗衣粉清洗時，其過濾性能下降較大。因此，熔噴聚丙烯駐極體過濾材料在醫(yī)用環(huán)境中使用具備良好的穩(wěn)定性，可作為醫(yī)用防護口罩的首選材料。但建議作為一次性呼吸防護用品使用。關鍵詞：空氣過濾材料，熔噴聚丙烯，駐極體，溶液浸泡，過濾效率Abstract: It was known that

4、melt-blown polypropylene electret nonwoven is the best materials used as facepiece respirators. It is able to exhibit higher filtration efficiency, lower pressure drop and germicidal function because of its special electrostatic filtering mechanism. Its electret charge stability in application envir

5、onment is the key problem to need study. In this paper its stability of filtration efficiency is investigated when the melt-blown polypropylene electret nonwoven is soaked in disinfector solution. The results show that its filtration efficiency decline little after soaked for 24 hours in hydrogen pe

6、roxide, phenol, glutaraldehyde, chlorine-containing disinfectant, boracic acid, formaldehyde, peroxyacetic acid and pilyvinyl alcohol. However, its filtration efficiency displays a marked decay when it is soaked in washing-up liquid and detergent powder. It can be come to a conclusion that melt-blow

7、n polypropylene electret nonwoven is a kind of favorable facepiece respirator materials when used in medicine environment, however, it is proposed as a disposable respiratory protection production. Key words: air filtration materials, melt-blown polypropylene nonwoven, electret, disinfector solution

8、 soakage, filtration efficiency stability 1. 引言近年來，給人類的生命安全帶來巨大威脅的SARS和甲型H1N1流感病毒的流行使得人們對醫(yī)用防護口罩提出了更高的要求。熔噴聚丙烯駐極體過濾材料除了可通過一般的慣性沉積、重力沉積、布朗擴散等機械攔截作用實現空氣凈化外，還能利用存在于纖維間的無數個無源電極產生的靜電吸附作用實現對粉塵的過濾，是一類優(yōu)異的空氣過濾材料1。與此同時，駐極體產生的靜電場還能起到刺激細菌蛋白質變異、損傷其細胞質及細胞膜、破壞細菌表面結構等功能，從而能夠殺滅細菌2。正是由于熔噴聚丙烯駐極體過濾材料所具有的高效、低阻、滅菌多功能使其成為了

9、醫(yī)用防護口罩的首選材料，并在醫(yī)療設施潔凈及公共場所潔凈等領域得到了廣泛的應用3。但是，熔噴聚丙烯駐極體過濾材料在空氣過濾時的高效率很大程度上依賴于其所帶的電荷，當濾材暴露于特殊環(huán)境中的穩(wěn)定性一直是人們關注的焦點4。當熔噴聚丙烯駐極體非織造布用于醫(yī)用口罩時，由于經常會與用于傷口、室內環(huán)境、醫(yī)療器械、醫(yī)療用品消毒的化學試劑相接觸，此類環(huán)境下的性能穩(wěn)定性與患者和醫(yī)務人員的安全健康息息相關。為了深入了解聚丙烯駐極體過濾材料在消毒劑作用下的電荷儲存穩(wěn)定性及阻效性能變化規(guī)律，在前期工作的基礎上，本文報道采用浸泡方法研究材料在醫(yī)用消毒劑作用下的過濾效率穩(wěn)定性結果，為材料在醫(yī)用口罩中的使用可靠性提供依據。2.

10、 材料及實驗方法本試驗所用的熔噴聚丙烯駐極體過濾材料來自桐鄉(xiāng)市健民過濾材料有限公司，產品門幅1.6m。樣品克重為2.0×10-2 kg/m2。醫(yī)用消毒劑是一類用于殺滅傳播媒介上病原微生物、使其達到無害化要求、將病原微生物消滅于人體之外、切斷傳染病的傳播途徑達到控制傳染病目的的一類化學試劑。消毒劑按其作用水平可分為滅菌劑和消毒劑，具體包括高錳酸鉀、甲醛、戊二醛、環(huán)氧乙烷、過氧乙酸、過氧化氫、二氧化氯等。本試驗選用醫(yī)院中常用的消毒劑。過濾效率穩(wěn)定性試驗采用浸泡方法。具體過程如下：消毒劑溶液的配制：醫(yī)用消毒劑均采用AR級，按照常規(guī)使用質量分數濃度，以去離子水為溶劑配制。具體濃度為 2%的戊

11、二醛、3%的硼酸、3%的雙氧水、2%的過氧乙酸、2%的苯酚和10%的甲醛。酒精選用質量分數為75%的消毒酒精。含氯消毒劑按照原液與去離子水比例1：4混合，原液有效成分為次氯酸鈉，有效氯含量 0.8-1.2%。 浸泡試驗：選取25cm×40cm規(guī)格的條狀樣品，并先測定其初始過濾效率和阻力，然后將樣品在不同的醫(yī)用消毒劑中浸泡24小時后取出，常溫下晾干后再次測試其過濾效率和阻力。每個樣品測試三個點并取平均值。為保證樣品性能的一致性，不同消毒劑中測試的樣品均取自同一卷材料。過濾效率和阻力的測試：在浙江朝暉過濾技術股份有限公司生產的全自動過濾材料測試儀中進行。氣溶膠為DEHS (Diethyl

12、 Hexyl Sebacate， 二乙基己醇癸二酸酯) ，氣溶膠流動速度為5.3cm/s，測試粒徑為0.30.5µm；測試時一電暈中和器被用于中和氣溶膠到Boltzmann電荷分布。當試驗氣溶膠上游濃度（Cu）和下游濃度（Cd）由一寬頻粒子計數器(WPS，Model 1000 XP，MSP Corp.，USA)測定。過濾效率由下式計算：過濾效率=(Cd/ Cu)(100%)； 3. 結果和討論圖1 駐極體和非駐極體過濾材料過濾效率的對比Fig.1 Compare of filtration efficiency between the electret and non-electre

13、t web為了論證熔噴聚丙烯過濾材料中駐極體電場對過濾性能的影響，圖1列舉了同樣熔噴工藝條件下制得的、同一批次20 g/m2駐極體和非駐極體樣品不同粒徑下測定的過濾效率對比結果。駐極體和非駐極體樣品的差異在于其它生產工藝相同的情況下，非駐極體樣品沒有進行電暈充電。由圖可看出，駐極體樣品的過濾效率顯著高于非駐極體樣品。mm粒徑粒子，過濾效率提高了mm粒徑粒子，提高了近60%。這表明在其它因素相同的情況下，駐極體的形成使熔噴聚丙烯材料的過濾效率得到了大幅度的提高，而且粉塵的粒徑越大，提高的幅度越大。顯然這與駐極體過濾材料特殊的靜電作用機理有關5。非駐極體樣品對氣溶膠粒子的捕獲完全來自慣性和擴散效應

14、，駐極體樣品多了靜電吸附作用。駐極體與非駐極體樣品之間的差值則反映了靜電效應的強弱。3.2 耐消毒劑浸泡性能由于熔噴聚丙烯駐極體過濾材料的高效率在很大程度上依賴于其所帶的電荷，作為醫(yī)用口罩的主要用材，考察其在醫(yī)用消毒劑作用下的過濾性能穩(wěn)定性，對其推廣應用非常重要。由不同消毒劑浸泡后的熔噴聚丙烯駐極體過濾材料過濾效率變化情況如表1所示。表中結果顯示材料的過濾效率經醫(yī)用消毒劑浸泡后幾乎沒有衰減，仍能保持在99%以上。其中經雙氧水、苯酚、戊二醛和含，而經硼酸、甲醛和過氧乙酸。經消毒酒精浸泡后過濾效率衰減程度雖較大。這說明消毒劑的作用不會引起材料過濾性能的下降。前已指出，駐極體材料的過濾性能與存在于材

15、料中的駐極體電荷密切相關。因此，上述結果也表明，消毒劑的浸泡并沒有引起材料中駐極體電荷的衰減。表1 熔噴聚丙烯駐極體過濾材料耐消毒劑浸泡性能Table 1 Melt-blown polypropylene electret nonwoven resistances to immersesing in the disinfectant消毒劑過濾效率%浸泡前浸泡后變化值硼酸(3%)甲醛(10%)過氧乙酸（2%）雙氧水(3%)苯酚(2%)戊二醛(2%)含氯消毒劑酒精(75%)在我們的前期工作中曾經報道過熔噴聚丙烯駐極體過濾材料經不同溶劑浸泡后過濾性能的變化，結果指出其過濾性能穩(wěn)定性與材料和溶劑之間的

16、相溶性能有關6。由于聚丙烯為有機高分子材料，當將材料浸泡在如異丙醇、丙酮等有機溶劑中時，聚丙烯與溶劑之間的相溶性好，溶劑的作用導致了材料中駐極體電荷的衰減，從而導致過濾效率的顯著下降。如異丙醇、丙酮中浸泡一小時，其過濾效率值將從99%下降到3040%，接近非駐極體材料的過濾效率值7。但當將材料浸泡在水中或親水性溶劑中時，由于聚丙烯分子與水分子相互作用弱，因而不易引起駐極體電荷的衰減，其過濾效率下降就不大。本試驗所用的消毒劑都是水溶液，因而，可以認為消毒劑浸泡不會引起熔噴駐極體空氣過濾材料過濾效率下降的原因是聚丙烯材料的疏水性所致。 溶劑特性對材料過濾性能的影響還可通過比較純酒精和75%醫(yī)用消毒

17、酒精浸泡前后過濾效率變化結果可看出。在我們的研究中發(fā)現，純酒精浸泡前后材料過濾效率從99.58%下降到77.42%，減少值達22.16%，顯著高于75%醫(yī)用消毒酒精浸泡的1.01%。由于酒精的化學成分是乙醇，與水相比，其化學性能與聚丙烯更相近，因而酒精與聚丙烯的相互作用強于水與聚丙烯之間的作用。從而，導致純酒精浸泡是過濾效率更大程度的下降。這進一步說明了聚丙烯材料與溶劑的相溶性是決定熔噴聚丙烯駐極體過濾材料穩(wěn)定性的主要原因。與此同時，我們還研究了不同消毒劑浸泡對聚丙烯駐極體過濾材料過濾阻力的影響。樣品在浸泡前平均過濾阻力為32 pa。浸泡后的阻力有升有降，變化率在±2 pa之間。這一

18、結果顯示，消毒劑的使用對材料透氣性能的影響不大。3.3 耐清洗性能 為考察熔噴聚丙烯駐極體過濾材料的耐清洗性能，測試了材料在清洗液中浸泡24小時前后過濾效率變化情況，結果列于表2。由表中數據可見，當用洗潔精和洗衣粉清洗時，過濾效率下降值達到了24.47%和22.22%，顯著高于消毒劑的浸泡，與純酒精浸泡時的下降值相當。其原因可能與清洗液中所含的表面活性劑有關。表面活性劑是一類同時具有親水基團和疏水基團的物質。其所含的疏水基團與聚丙烯分子可產生較強的相互作用，從而引起駐極體電荷的衰減。而熔噴聚丙烯駐極體過濾材料是醫(yī)用防護口罩的主要用材，這正是呼吸防護用品建議一次性使用的原因所在。表2 熔噴聚丙烯

19、駐極體過濾材料的耐清洗性能Table 2 Melt-blown polypropylene electret nonwoven resistances to cleaning performance洗滌劑過濾效率（%）浸泡前浸泡后下降值洗潔精（5%）洗衣粉（5%）4. 結論熔噴聚丙烯駐極體過濾材料的過濾效率與其所帶的駐極體電荷密切相關，其應用穩(wěn)定性主要由電荷穩(wěn)定性所決定。材料經雙氧水、苯酚、戊二醛、含氯消毒劑、硼酸、甲醛、過氧乙酸和消毒酒精等醫(yī)用消毒劑浸泡后，其過濾效率幾乎不會衰減。因此，熔噴聚丙烯駐極體過濾材料在醫(yī)用環(huán)境中使用具備良好的穩(wěn)定性，可作為醫(yī)用防護口罩的首選材料。但材料用洗潔精和洗衣粉清洗時，其過濾性能下降較大。建議醫(yī)用防護口罩作為一次性呼吸防護用品使用。參考文獻1 H. Emi, C. Kanaoka, Y. Otani, T.Ishiguro, Collection mechanisms of electret filter. Particulate Science and Technology, 1987, 5, 161-1652 田濤,