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火神山医院今日完工交付！盘点高分子材料在这场疫战中的作用

原创荣格荣格塑料工业 2月2日

在漫长的疫战中，今日我们等来了一个好消息：

从1月25日正式开工到2月2日，7000余名建设者历经9个日夜鏖战，在今日完成火神山医院的交付。并且从2月3日起，火神山医院将正式收治新型冠状病毒感染的肺炎患者。

春节宅家里，小编也“云监工”了火神山和雷神山的建设。作为塑料人，在最近的监工中，看着种种高分子材料在疫情前线发挥出作用，不得不说，打心眼里觉得欣慰又开心的。

接下来我们就盘点一下高分子材料在这场疫战中发挥的作用吧。

高分子材料在火神山医院建设中的应用

HDPE
防渗膜

在1月26日的火神山医院建设直播中，我们可以看到现场施工人员铺设的“两布一膜”——两层土工布及一层HDPE防渗膜和第二层20公分厚砂石。

HDPE 防渗膜全称为“高密度聚乙烯膜”，其采用的材料均为环保无毒材料，具有很好的防渗效果，化学稳定性、耐老化性能出众。近年来，HDPE
防渗膜就被广泛用于环保、环卫、市政、水利等工程的防潮、防渗、防漏等环节，为环境防渗、防漏提供了很好的保障。

说起其工艺原理，是利用了防渗膜的防渗时间长，防渗效果好等特点，将 HDPE
防渗膜铺设在需要进行防渗处理的基面上，上面铺设素土、砂垫层或者砼保护层，从而形成一个整体、封闭的防渗体系[1]。

而在此次医院建设中用到HDPE 防渗膜施工技术，大概也是考虑到其工艺特点：

1.HDPE 防渗膜有很高的灵活性，可满足不同工程防渗要求，可操作性强、施工方便、机械投入少;

2.成本低、经济效益高，经实际测算采用该工艺要比钢筋砼自防水及黏土防水等普通防渗工艺的一般工程要节约成本 50% ～ 30% 左右;

3.HDPE 防渗膜采用的材料均为环保材料，防渗原理是普通物理变化，不产生任何有害物质;

4.防渗系数高，可有效克服基面的不均匀沉降，在非日光照射条件下使用寿命较长，可达 30 ～ 50 年;

5.施工进度快，效率高。

吊装箱式板房

火神山医院修建运用到了当年非典期间北京的“小汤山”医院模式。甚至建筑和设计单位都是直接在小汤山医院建筑图纸基础上，针对选址和疫情特点再进行优化设计。

此类型医院能够被快速搭建的重要因素之一是，使用了复合轻钢板材板房。这种活动板房通常都是一种以轻钢为骨架，以夹芯板为围护材料，以标准模数系列进行空间合成，构件采用螺栓连接。这种活动板房，可方便快捷地进行组装和拆卸，实现临时建筑的通用标准化。

在板房材料中，许多种高分子材料也会派上用场。我们以一种新型装配式板房为例，其整体结构由以下构成[2]：

1.基础

箱式房对基础要求低，可采用硬化地坪、混凝土角柱基础或者刚结构平台基础。

2.墙体

墙体采用50mm厚岩棉板，容重80kg/m3 ，防火性能优异，A1级不燃，保温性能好，导热系数0.04W/（m·K），能同时满足南北方使用需求，同时隔热吸音效果显著。

3.屋面板

屋面板设计采用上下层玻璃钢夹芯复合材料，玻璃钢由无碱玻璃钢纤维及不饱和聚酯树脂复合而成，具有强度高，质量轻、不变形等优点，同时其耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、耐老化的特性提高了整箱的使用寿命。

4.地板

地板设计上选用PVC塑胶地板。以聚氯乙烯为主要原料，经过一系列的物理加工过程而生产出的具有干净、整洁、弹性、吸音等功能的地面装饰材料。其绿色环保，不仅轻薄，而且超强耐磨，具有高弹性和超强抗冲击性，防火防滑阻燃，而且不会发生腐蚀，性能好、用途广泛。

5.电气系统

箱式房电气系统根据所设计特殊顶部梁形成暗线槽及预埋在岩棉彩钢板内的暗线管，形成标准的暗埋电气系统，整体标准美观。

6.梁柱

箱式房梁柱自主研发特殊形状梁柱，充分考虑强度、防水及寿命的使用要求。

医用口罩

经此疫情，口罩现在也已经成为人手必备的物品了。而不管是大家念叨的医用外科口罩，还是N95口罩，这其中都用到了高分子材料。不过在说应用材料之前，对于口罩的标准，我们在这里也把它了解个明明白白：

常用口罩的类型、技术标准及适用范围

1.医用外科口罩

2004年，我国国家食品药品监督管理局发布了医药行业标准《医用外科口罩技术要求》（YY0469 - 2004） [3]。

其中包括：

口罩上必须配有鼻夹，鼻夹由可弯折的可塑性材料制成，长度＞8.0cm；

口罩的细菌过滤效率应＞95.0％，对非油性颗粒的过滤效率应＞30.0％；

口罩的吸气阻力应＜49 Pa，呼气阻力应＜29.4 Pa;

2ml合成血液以16 kPa（120 mmHg）压力喷向口罩外侧面后，口罩内侧面不应出现渗透；

口罩材料应无皮肤刺激反应；

口罩外包装上的标识应包括产品执行标准号。

合格的医用外科口罩外包装上应有“执行标准：YY0469 - 2004”的标识。

适用范围：

以下情况应佩戴医用外科口罩：手术室工作、进行无菌操作或护理免疫功能低下患者时，防止医护人员将病原体传播给患者；进行体腔穿刺，可能有血液、体液、分泌物等喷溅的有创操作时，医务人员的防护；人员相对密集的场所，如门诊导医或咨询处、电梯、急诊等工作人员的防护；呼吸道传染病患者[4]。

2.医用防护口罩

2.1中国国家标准

2003年，我国国家质量监督检验检疫总局发布了国家标准《医用防护口罩技术要求》（GB19083 - 2003）[5]。

其中包括：

口罩上必须配有鼻夹，鼻夹由可弯折的可塑性材料制成，长度＞8.5 cm；

口罩滤料的颗粒过滤效率应＞95.0％；

在气体流量为85 L/min情况下，口罩的吸气阻力＜343.2 Pa（35ｍｍH2O）；

合成血以10.7 kPa（80 mmHg）压力喷向口罩样品，口罩内侧不应出现渗透；

口罩材料应无皮肤刺激反应；

口罩外包装上的标识应包括产品执行标准号。

合格的医用防护口罩外包装上应有“执行标准：GB19083 - 2003”的标识。

2.2美国标准

美国职业安全卫生研究所（NIOSH）于1995年公布粉尘类呼吸防护新标准,根据滤料分类为：N、P、R型口罩３个系列（N类防护的对象为非油性颗粒，R和P防护的对象为油性颗粒）。每一系列口罩又划分出３个水平：95.0％、99.0％、99.97％
（即简称95、99、100），共９个小类滤料。

近期我们常说到的N95口罩，即是符合NIOSH标准，对非油性粉尘颗粒过滤效率＞95.0％的口罩。2003年WHO就引用工业安全级口罩美国标准N95(95%效能)或欧洲标准FFPZ(94
%效能)作为防SARS的防疫口罩。

2.3其他国家标准

欧盟EN149标准，FFP1过滤率达到80.0％，FFP2过滤率达到94.0％，FFP3过滤率达到97.0％。

澳洲AS1716标准，P1最低过滤效果达到80.0％，P2最低过滤效果达到94.0％，P3最低过滤效果达到99.0％。

日本MOL验证标准分为DS1、DS2、DS3级，其中DS2级口罩最低过滤效果达到99.0％，DS3级口罩最低过滤效果达到99.9％。

适用范围：

在接触经空气传播或近距离接触经飞沫传播的呼吸道传染病患者时，或在呼吸道传染病传播的高危区域工作的医护人员，如发热门诊、
呼吸科门诊医护人员应佩戴医用防护口罩。有研究表明，医用防护口罩不能有效阻止患者病原体向外界播散，因此不适用于呼吸道传染病患者佩戴[4]。

3．普通一次性口罩与纱布口罩

目前暂时没有国家标准和行业标准的统一的技术要求，注册时由各企业提供企业产品注册标准（YZB），一般缺少对颗粒和细菌的过滤效率等要求，或对颗粒和细菌的过滤效率要求低于医用外科口罩和医用防护口罩。所以达不到对颗粒和细菌的过滤效率，仅限于对粉尘颗粒或气溶胶起到一定的机械阻隔作用。在产品包装标识上，应有产品注册证编号、产品标准编号，进行识别。

适用范围：

适用于一般卫生护理活动，如卫生清洁、配液、清扫床单元等。

常用口罩材料

早年间，我国的医用口罩绝大部分由8-12层棉纱布制成，其阻隔效率低，表面容易吸湿，极易发生交叉感染。早期所用的高效口罩材料是超细玻璃纤维，1980年以后，因为合成超
细纤维技术逐渐成熟，加上原料的改良及加静电技术的提升，合成超细加静电纤维的过滤效
能要比早期的超细玻璃纤维好，空气阻力也降低了许多，此外皮肤过敏反应亦少[6]。

目前医用口罩多采用非织造布复合制作而成，其中口罩面体分为内、中、外三层，内层为亲肤材质（普通卫生纱布或无纺布），中层为隔离过滤层（超细聚丙烯纤维熔喷材料层），外层为特殊材料抑菌层（无纺布或超薄聚丙烯熔喷材料层）[7]。

复合非织造布电镜照片

非织造口罩主要生产工艺包括热粘、纺粘、熔喷和水刺法等。其中聚丙烯熔喷法非织造材料纤维结构较细，直径多在0.5-4μm间,尤适用于做过滤材料[8]。

医用非织造空气过滤材料所用的纤维一般为合成纤维，是将不同种类的纤维混用制备的，然后将混用纤维与水性聚合物分散液黏合。采用水刺法或熔喷法制成的非织造复合材料具备优良的柔软性、透气性和过滤性能，适用于制作过滤式医用防护口罩。

以熔喷非织造布(简称熔喷布)作为过滤层的医用防护口罩，由于熔喷布纤维直径超细、排列杂乱无序，因此具有三维多微孔结构、比表面积大、孔径小、孔隙率高、可弯曲、可造型、高效低阻等特点。且熔喷布对空气中的微细粉尘和细菌等微纳米颗粒具有优良的捕获能力，是一种优异的纤维过滤材料，通常作为各种中高效过滤器件的过滤部件。也因此，非织造医用防护口罩的过滤性能远优于传统的纱布口罩［9］。

熔喷非织造布电镜照片

针刺非织造材料的孔隙通道为蛛网结构，具有一定的强度，作为一种性能优良的过滤材料也可应用于非织造口罩的生产。目前开发了一种由两层针刺非织造材料组成的过滤式非织造口罩［10］，选用100%
聚酯纤维，或聚乙烯醇纤维与聚酯纤维各占50%
的混合纤维为原料，为增强过滤细菌的能力，可将具有一定蓬松度的聚丙烯纤网放在表层与内层之间，或采用电极化的聚丙烯纤网，这种电极化的聚丙烯纤维网可由熔喷法［11］制得。

防护服

医用防护服的作用是产生细菌阻隔层 ,以防止细菌泳移,
减少交叉感染。在本次疫战中，一次性医用防护服也是前线医务人员必需装备。

防护服标准

现代医疗系统对医用防护服的性能研究着重于提高防护服的屏蔽性、舒适性和生物性能等方面内容。目前国际上较为通用的标准是美国 NIOSH 标准和欧盟的EN
标准。

美国的医用防护服标准是由 NFPA(美国国家防火协会)指定的NFPA 1999 医用防护服标准,
适用于医疗急救，规定了为人员提供阻隔血液和体液的最低防护标准。欧盟的标准则是由 CEN(欧洲标准委员会)制定的。澳洲等地区都有自己的医用防护服标准。

我国在2003年4月29日颁布了GB 19082- 2003《医用一次性防护服技术要求》，规定医用防护服必须具有多功能性,
即具有液体阻隔性能，包括防水性、透湿量、合成血液穿透和沾水等级；断裂强力和断裂伸长率；过滤效率；阻燃性能、抗静电性等[12]。

非织造材料防护服

医用防护服按面料的组织结构可分为机织、非织造布和复合材料；按使用期限分为用即弃型(一次性使用)、限次型和可重复使用型;按加工复合技术来说有整理加工、涂层和覆膜三大类方法[12]。

近年来一些科研单位和企业已经开发出不少医用防护服,大多以非织造布为主要面料。下文就几种常用的非织造医用防护材料及其发展趋势进行介绍。

水刺非织造布是20世纪90年代发展起来的，它可以通过“三抗”（抗酒精、抗血、抗油）、
抗静电、抗菌等处理及γ射线消毒，是替代传统纺织品的优异材料[13]。但这种水刺非织造布的抗静水压相对较低，对病毒粒子阻隔效率也比较差，只能替代传统的纺织品用于普通的手术服、手术洞巾等材料的制备，不是理想的防护材料[14]。

之后有人发明了纺粘法非织造材料，其生产工艺流程短，生产效率高，成本非常低。同时也可经过“三抗”和抗静电、抗菌等处理，用于医用防护材料可大大减少交叉感染率，可替代传统的纺织防护材料制成抗菌、抗静电防护服等[15]。但传统的纺粘非织造材料抗静水压也不高，对病毒粒子的阻隔效率也比较差，因此只能作为无菌外科手术服、消毒包布等普通防护用品。

为了提高静水压，有人开始开发熔喷法非织造布作为医用防护材料。由于其纤维直径只有几个微米，产品的耐静水压得到了较大提高。同时发现，熔喷法非织造材料对病毒、PM2.5的阻隔效果是其他非织造材料所无法比拟的[15]。但由于熔喷法非织造材料在生产过程中需要用热风对喷丝孔流出的熔体细流进行喷吹牵伸，接收距离非常短，纤维中的高分子链段来不及取向和结晶，所制备的产品强度非常低，大大限制了其应用。

在此基础上，有人考虑到纺粘和熔喷技术在原理上非常接近，生产设备也相似，于是将两者结合起来开发了SMS复合非织造材料，发现这种材料利用了能将两者取长补短、优势互补，同时产品又具有非常好的透气透湿性能，是一种非常理想的医用防护材料，可用于制作医用隔离服、防护服等高档医疗防护用品。

在此期间，随着闪蒸非织造技术的发展，有人发现闪蒸法非织造材料纤维非常细，产品经过热轧后强度非常高，对病毒和微小颗粒的阻隔效果相对也比较好。在非典期间，SMS材料供不应求，闪蒸法非织造材料也成为了另一种比较热门的隔离防护材料[16]。

经历了非织造技术的发展及改进，对于能满足医疗防护材料要求的非织造医疗防护材料，其加工方法目前已经相对比较成熟，根据其制备技术的不同，目前主要有纺粘、熔喷、SMS复合技术、水刺及闪蒸等制备技术[13]。随着人们对防护材料的要求越来越严格，这些非织造防护材料的制备也在向着多功能、高性能和差别化等方向发展。

护目镜

护目镜主要在进行诊疗、护理操作，可能发生患者血液、体液、分泌物等喷溅时；近距离接触经飞沫传播的传染病患者时；为呼吸道传染病患者进行气管切开、气管插管等近距离操作，可能发生患者血液、体液、分泌物喷溅时进行使用。