新型医用抗菌聚烯烃材料研发成功

新型医用抗菌聚烯烃材料研发成功

2012-5-2 10:14:39 陶璐璐 阅读10次 分享这篇新闻：

嘉宾：武汉纺织大学材料学院副院长 王栋教授

430万人、15％、4.5亿美元，这是武汉纺织大学材料学院副院长王栋教授在谈及提升医疗防护用纺织品质量时向记者提供的几个数据——“有数据表明我国每年因交叉感染的急诊人数高达430万人，近5年来西欧市场对抗菌纤维和无纺布的年需求增长率高达15%，日本每年生产的抗菌制品超过4.5亿美元，而且相关产品的市场规模超过15亿美元。”王栋进一步解释了这一组数据的来历。由此可见，制备具有杀菌功能的聚合物及其纺织品成为解决这些严重问题的一个重要途径。

从医疗防护用纺织品的发展趋势来看，以聚烯烃为原材料的超细纤维和无纺布的需求最为强劲。然而，我国的医用防护服，特别是具有抗菌功能的手术服、手术巾等质量仍不过关，大部分产品长期依赖进口。因此，开发具有抗菌功能的聚合物及其超细纤维、无纺布制品具有良好的经济价值和社会意义。

克服抗菌功能改性难题

主持人：以往的抗菌材料是如何制备的？存在哪些问题？

王栋：高档医用纺织品中最难解决的问题就是纺织品的抗菌性。目前，抗菌纤维与纺织品材料的制备方法主要有两种，一种是采用含有银离子、铜离子、季铵盐类抗菌剂的整理液对纺织品进行浸渍或涂层后整理的方法制备，约占抗菌织物与纺织品份额的85%以上。然而，由此法制得的抗菌纤维与制品存在以下问题：对织物的外观、舒适性有影响；杀菌效果耐久性不好；对织物的染色等后整理有影响；对于疏水的聚烯烃类无纺布润湿性差，处理效果不显著。

另一种是将具有抗菌功能的无机金属氧化物超细粉体等与聚合物共混，然后纺成纤维或无纺布等纺织品材料。但超细粉体在聚合物中难以分散，容易堵塞喷丝孔，造成喷丝板使用寿命变短，设备成本上升，纤维或纺织品的机械强度下降。此外，只有暴露于纺织品表层的抗菌剂才能够发挥作用，所以采用此法时，抗菌功能的获得依赖于抗菌剂向表层迁移的速率，杀菌的速度缓慢。医用防护用纺织品以聚烯烃为原材料的无纺布为主，因此研究开发适用于无纺布加工的抗菌聚烯烃树脂切片就成为生产抗菌无纺布的主要技术途径。

主持人：要在抗菌材料的研发上取得新进展，您的团队遇到了哪些技术瓶颈，该项目是如何突破的？

王栋：由于聚丙烯材料的化学反应惰性和疏水性，这就给采用常规技术对聚丙烯纺

织品材料进行功能化改性带来了很大的困难。

项目组发明了通过双螺杆挤出机在熔融共混挤出过程中，将能提供抗菌功能的单体接枝聚合到聚丙烯主链上来开发抗菌聚丙烯材料的新技术；在聚丙烯的反应挤出、熔融接枝聚合过程中常会发生副反应，导致单体接枝率低、产品质量不稳定。我们系统研究了单体和引发剂的种类、浓度、加工温度和剪切速率对聚合的影响，功能单体在聚丙烯上的接枝效率（接枝单体量/单体总量）可高达65%以上，远高于现有的熔融接枝共聚马来酸酐等单体中所能达到的30%左右的接枝效率。

此外，对于医用纺织品行业常用的聚乙烯多孔薄膜的的抗菌功能化改性也比较困难，通常采用的将抗菌物质共混或涂敷到聚乙烯上的技术很难奏效，也有采用电子束辐照来提高抗菌涂层与聚乙烯间粘合性技术，但成本高、杀菌效率低、耐久性不好。我们将熔体接枝共聚的技术也应用到聚乙烯上，研制出抗菌聚乙烯材料。

研发新技术简化制备过程

主持人：制备抗菌聚烯烃材料的技术难点和关键点有哪些？

王栋：为了克服上述提到的抗菌功能化改性中的问题，以及易于工业化生产的要求，我们发明了熔体自由基接枝聚合生产新型抗菌聚烯烃材料的新技术。

在新技术的发展中，最为关键的问题是聚丙烯的反应挤出、熔融接枝聚合过程中常会发生副反应，这会导致单体接枝率低、产品质量不稳定，我们研究了功能单体、过氧化引发剂的种类和用量、共聚单体、反应挤出温度、剪切速率等因素对功能单体接枝量和聚丙烯大分子链结构的影响，攻克了聚丙烯反应挤出过程中，与单体接枝共聚反应相竞争的断链副反应所造成的单体接枝率低、聚丙烯分子量、加工粘度显著下降等问题；系统研究了影响功能单体在聚乙烯上接枝量的主要因素，揭示了影响功能单体在聚烯烃上接枝聚合的规律。

我们研发的新型抗菌聚烯烃材料的产业化技术将传统的材料熔融挤出与抗菌功能化两个独立的加工过程复合成一步，简化了工业生产流程、降低了成本、提高了生产效率。

项目组还研究了由改性聚烯烃制成的纤维及无纺布的物理、化学结构等对抗菌效果的影响，总结了影响纺织品抗菌性能的重要因素；开展了在线反应挤出接枝共聚抗菌高分子材料及将其加工成抗菌医用防护纺织品的产业化工作；生产出具有良好杀菌功能的手术服等医用防护品，有效预防了流行病的传播，降低了医院内交叉感染的概率。

抗菌要速度也要效率

主持人：近年来，国内外对医疗防护用纺织品的需求不断增长，该项目的研发成果与以往的同类技术相比具有哪些明显优势？

王栋：这种新型抗菌材料杀菌速度快（30秒），同类技术至少需要15~30分钟；杀菌率高达99%（细菌浓度>105CFU/ml），而同类技术

目前，我们将改性的聚丙烯加工成无纺布后，已生产出400余万件抗菌医用手术服。这种无纺布经国家纺织品服装产品质量监督检验中心、中国产业用纺织品行业测试中心检测，对金黄色葡萄球菌和大肠肝菌的抗菌性能均达到99%左右，具有良好的杀菌效果。

主持人：该项成果为企业带来哪些收益？

王栋：在线反应共聚制备的抗菌聚烯烃材料克服了采用现有技术难以赋予疏水聚烯烃纺织品材料杀菌功能的技术障碍，为预防和控制疾病的传播，保护公众的生命安全提供了重要的解决途径。该项目的技术成果已成功应用于抗菌医用防护服领域，为企业新增产值达几千万元。

主持人：产学研用模式已成为校企共赢的新思路，该项目的合作对企业、学校各有哪些借鉴和指导意义？

王栋：学校通常拥有大批的专业技术人员，擅长解决技术问题，开发新技术。然而，对市场的需求了解不够，常导致开发的先进技术在企业中难以应用；此外，大学通常能够提供“样品”，但很难独立完成从实验室到工业化生产的产业化转变路线。

对于企业而言，其长处在于了解市场对产品的具体需求，但企业较难系统、详细地开展研究工作，缺少改善现有产品质量和开发新产品的实验结果支持，工业化生产线“上马”后易出现后续问题，导致浪费；此外，企业中拥有一批具有丰富的产品产业化经验的工程人员，对于推进大学中“样品”的工业化生产具有重要作用。

因此，校企联合，各自发挥优势和特长，将有助于更快、更好地促进技术的升级换代，并开发、储存大量大批技术，为企业未来的发展奠定基石，与此同时，也会极大促进大学的人才培养工作和科学研究。

抗菌面料的三大标准

抗菌面料的三大标准 一、抑菌率大于99%： 经权威机构检测抑菌率均能达到99%以上 二、纯物理方式，零溶出性(或释出性)