城市环境研究所在高透气与高强度的防水聚酰亚胺纳米纤维防护服的研究中取得进展
文章来源：城市环境研究所 | 发布时间：2023-12-26 | 【】 【】
医用防护服作为保障医护人员生命健康的防护用品之一，其重要性进一步凸显。目前，市场上的商业防护服主要包括聚丙烯纺粘/熔喷/纺粘非织造材料（sms）、聚乙烯透气薄膜/无纺布复合非织造材料（sf）和聚乙烯闪蒸非织造材料(fs)，致人员出现严重不适。sms因疏松多孔的纤维结构具有良好的透气性，但其过滤性能是依靠静电效应提供，当sms暴露于水或消毒剂中时，因静电荷的耗散，过滤效率可能会骤降至30%左右。因此，研发高透气和高阻隔的防护服具有重要意义。
纳米纤维膜因其孔隙率高、比表面积大和相互贯穿的内部孔结构，有望兼顾高阻隔和高透气。但由于纳米纤维直径细，纤维强度较弱，作为防护服材料还需进一步提升其强度。此外，考虑到高温灭菌再生，液体喷溅和遇到明火等情况，防护服材料还应具备耐高温，耐酸碱，阻燃等特性。
本研究以刚性结构，高玻璃转化温度的均苯四甲酸二酐（pmda）和4,4′-氧化二苯胺（oda）为聚酰亚胺（pi）前驱单体，采用调控静电纺丝结合气相沉积技术，设计并制备了一种过滤效率高、透气性佳、机械强度高的pi-enm纳米纤维。通过优化pi纳米纤维结构，所制备的pi纳米纤维膜具有高过滤效率(96.13%)，低压降(57.1 pa)和高品质因子(0.057 pa-1)，对葡萄球菌具有99.48%的拦截能力。相比于商业防护服材料sf和fs，其透气性高1~2个数量级。此外，由于pi-enm的高稳定性，即使在各种环境考验下pi-enm性质没有发生明显改变。经过5次循环消毒处理后，pi-enm仍保持良好性质，证明其具备较好的重复利用性。
相关研究成果以highly breathable and durable waterproof polyimide electrospun nanofibrous membrane for potential reusable protective clothing application: preparation, characterization and performance为题发表在国际期刊journal of membrane science上。硕士研究生李岩为第一作者，钟鹭斌副研究员（青促会员第九批），郑煜铭研究员为通讯作者。该研究得到中国科学院青年创新促进会（2019307）和国家重点研发计划(no. 2022yfc3702800)等资助。
图1. pi-enm防护服示意图及其过滤性能
