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1、水性聚氨酯的制备及其生化防护性能的研究2008年第23卷第3期2oo8.Vo1.23No.3聚氨酯工业POLYURETHANEINDUSTRY?25?水性聚氨酯的制备及其生化防护性能的研究田涛段惠莉吴金辉郝丽梅杨荆泉(国家生物防护装备工程技术研究中心,军事医学科学院卫生装备研究所天津300161)摘要:采用自乳化法合成了水性聚氨酯乳液,通过织物涂层法制备亲水聚氨酯膜复合材料.研究了乳化工艺对水性聚氨酯乳液的影响.检测了亲水聚氨酯膜复合材料对气溶胶,细菌,病毒及化学介质的防护性能,并与相关标准和其它材料进行了比较.结果表明,研制的亲水聚氨酯膜复合材料具有优良的生化防护性能,对微粒气溶胶
2、和细菌气溶胶的过滤效率为99.99%,细菌悬液阻隔率和病毒阻隔率大于99.999%,酸性和碱性化学液体防护时间大于600s,碱性化学气体防护时间为192s.关键词:水性聚氨酯;复合材料;制备;生化防护中图分类号:TQ322.44文献标识码:A文章编号:1005—1902(2008)03—0025—04国内卫生与防疫部门在应对生物污染时,主要采用普通无纺布类防护服或橡胶涂层类防护服.无纺布类防护服防护能力低,穿着人员容易感染;橡胶涂层类防护服防护效果好,但其透湿性太差,需要配备重量重,体积庞大,价格昂贵的微气候调温装置.因此研制一种防护性能和透湿性能俱佳的新型材料,对于提高我国生物防护
3、水平具有重要意义.水性聚氨酯涂层形成大量亲水性分子梯级通道,在赋予织物优良的防水,防风,防污的同时,还赋予织物优良的透湿性….因此,致密亲水聚氨酯膜是一种前景良好的生物防护材料.本研究采用自乳化聚合法合成了一种水性聚氨酯乳液.通过织物涂层法制备亲水聚氨酯膜复合材料,研究了乳化工艺对水性聚氨酯乳液性能的影响以及亲水聚氨酯膜复合材料对气溶胶,细菌,病毒和化学介质的防护性能.1实验部分1.1主要原料与设备甲苯二异氰酸酯(TDI),分析纯,天津市瑞金特化学品有限公司;二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI一100HL),工业级,烟台万华聚氨酯股份有限公司;聚氧化丙烯二醇(PPG一1000),分析纯,天
4、津石油化工通讯联系人三厂;聚乙二醇(PEG一1000),试剂级,天津市光复精细化工研究所;二羟甲基丙酸(DMPA),工业级,瑞典Perstorp公司;1,4一丁二醇(BD),分析纯,天津市耀华化学试剂有限责任公司;合成增稠剂(KG一201),工业级,南通生达化工;三乙胺(TEA),分析纯,天津大学科威公司;丙酮,正己烷,N一甲基吡咯烷酮(NMP),分析纯,天津大学科威公司;氢氧化钠(NaOH),分析纯,天津百世化工有限公司;试验菌种为金黄色葡萄球菌(ATCC#6538);病毒为噬菌体f2及宿主菌;对照材料为尼丝纺210T,天津鑫顺纺织品有限公司.计数扫描法空气过滤滤料检测仪,3160
5、,美国TSI公司.1.2原料预处理PEG,PPG,DMPA干燥:在真空状态,90～100oC时干燥5h后,置于干燥器中备用;TDI的处理:将正己烷与TDI按体积比为1:1混合,回流1hA,蒸出正己烷,以带出低沸点杂质,热过滤除去不溶物;丙酮,NMP:在温度500cI=下,先将适量0.3nm分子筛活化5h后,浸入丙酮,NMP中1h,过滤;TEA干燥:在棕色试剂瓶中将定量NaOH浸人TEA备用.1.3水性聚氨酯乳液的合成把真空干燥后的计量多元醇(如PPG,PEG等)?26?聚氨酯工业第23卷加入到装有回流冷凝管,控温仪和搅拌器的三口烧瓶中.N:保护下滴加计量的二异氰酸酯(TDI:MDI.
6、IOOHL质量比=9:1)混合物进行初聚反应,反应温度维持在80~C.反应到一定程度后,引入自乳化剂/亲水基团DMPA(提前用适量NMP溶解)和扩链剂BD,在75℃条件下进行扩链反应,反应过程中加入少量丙酮降低粘度.扩链反应完成后,降温至45℃,将反应产物倒入烧杯中,放在乳化机中搅拌,把溶有中和剂TEA的去离子水缓慢加入,乳化的同时进行中和.充分乳化后,减压蒸馏去除丙酮,制得水性聚氨酯乳液.1.4亲水聚氨酯膜复合材料的制备在制得的水性聚氨酯乳液中,用KG201增稠,然后采用涂膜器在尼丝纺210T基布上均匀刮涂,形成一定厚度的薄膜.涂层织物在90～IO0~C烘干3min,然后在160o
7、C下焙烘4min,室温下放置24h后,进行测试.1.5测试方法微粒气溶胶过滤性能按照GB19082--2003中"过滤效率测定的方法"进行,试验用NaC1气溶胶计数,中位径(CMD)为0.075Ixm,几何标准偏差小于1.86;细菌气溶胶过滤性能按照ASTMF2101—01标准进行测定;抗细菌悬液,病毒悬液渗透性能按照WSB58--2003进行测定;抗化学液体阻隔性能按照EN369进行测定;抗化学气体阻隔性能按照GB2892.5—1982进行测定.2结果与
