医用防护服发展现状与趋势展望

医用防护服发展现状与趋势展望

作者：陈铁兵周淑千

来源：《新材料产业》2020年第02期

医用防护服是指医生、护士、公共卫生人员、清洁人员等医务人员在进入特定区域的人群所用的防护性物品，它具有隔离病菌、有害超细颗粒等作用。我国已经成为全球最大的医用防护用品生产加工基地，每年全球约用掉1.8亿件一次性（用即弃型）手术衣，其中有60%在中国生产加工。尽管如此，2020年全国蔓延的新冠肺炎疫情，防护服以及医用口罩成为最为紧缺的防护医疗物资。造成防护服紧缺的原因与防护材料不足、库存量小以及春节企业放假等因素有关。

1 医用防护服发展历程

1.1 医用防护服材料发展历程

医用防护服的使用最早始于20世纪20年代初，医院为了防止细菌、病毒等微生物污染无菌手术室，保护病人不受医护人员所带微生物的感染，开始使用专门的手术防护服。最初的医用防护服材料比较单一，选用棉料制作手术防护服。外科医生在手术过程中，发现在这种材质的手术服在干燥时能阻挡细菌渗透，但是一旦手术服被汗液等浸湿，防护服则无法抵挡细菌的入侵。二战中，为了军事需要，美国军队研发了一种经氟化碳和苯化合物处理的高密机织物，经过处理后的高密织物防水性能大大增强。在二战结束后，民用医院开始采用这种经氟化碳和苯化合物处理后的高密度织物作为医用防护服的面料。20世纪80年代以后，随着艾滋病毒（HIV）、肝炎B病毒（HBV）、肝炎C病毒（HCV）等血载病原体的出现，不断出现医护人员被感染的案例，人类对病原体认识的不断深入，逐渐意识到了自身防护工作的重要性，越来越重视医护人员在救治患者过程中可能受到感染的风险，医用防护服产业的发展得到各国的重视。此外，随着新材料不断研发，世界各国围绕医用防护服材料展开攻关，相继取得突破，促进了医用防护服产业的快速发展。

1.2 医用防护服类型

医用防护服按照使用用途可以分为日常工作服、外科手术服隔离服及防护服；按使用寿命可以分为一次性使用型和可重复使用型；按面料的组织结构可分为机织、非织造布和复合材料（见表1）。

2 医用防护服发展现状

2.1 医用防护服材料发展现状

医用防护服主要采用轻质柔软，透气防水特殊材质，使其具备防毒、防病菌的作用。另外，在防护服缝线处增加胶条密封，以增强防护效果。所以医用防护服在保证防毒防细菌的情况下，还要兼顾轻质柔软，透气防水等性能。目前，医用防护服使用的材料一般为复合材料，复合材料中具有一定透气性能的隔离层是医用防护服的关键材料。医用防护服因使用的材料种类不同，所具有的性能也不尽相同。目前一次性防护服主要使用透气膜/非织造布复合布，重复使用的多用高聚物涂层织物。由于机织类材料制作的医用防护服一般用于日常工作服，所以医用防护服所用材料均为非织造材料。目前，围绕医用防护服材料展开研发和市售的非织造材料主要有以下几种。

2.1.1 聚丙烯纺粘布

聚丙烯纺粘布（图1）采用纺粘无纺布技术制成，德国莱芬的莱科菲尔公司技术、意大利STP公司技术、日本的神户制钢所技术等是世界上所采用的主要纺粘无纺布技术。聚丙烯聚合物和添加物挤压拉伸成长丝，长丝形成网状结构，纤网经过加固变成无纺布，从而制成聚丙烯纺粘布。聚丙烯纺粘布经再抗菌、抗静电等处理，制成医用防护服。相对于传统的机织防护服，聚丙烯纺粘布防护服无疑是一大进步，它具有强度高、耐高温、耐老化、抗紫外线、防腐、无毒等优点。除此之外，聚丙烯纺粘布医用防护服成本较低，这样医用防护服就可以一次性使用，大大减少交叉感染率。正是由于聚丙烯纺粘布医用防护服的低成本，在投放市场的相当长时期内，受到国内、外市场的青睐。但是，在临床应用中发现该材质防护服对微生物隔离效果差，后续应用中聚丙烯纺粘布只能作为普通防护用品用，如无菌外科手术服、消毒包布等。

2.1.2 聚酯纤维与木浆复合的水刺布

聚酯纤维与木浆水刺布（图2）以聚酯纤维、优质的进口木浆为原料，采用先进水刺设备，不添加任何化学粘合剂加工而成。该材料手感柔软，可以与传统的纺织品相媲美，而且还具有独特的吸收能力、吸液能力，环保、无尘、防静电等优点。聚酯纤维与木浆水刺布首先经过抗菌、抗静电及“三抗”（抗酒精、抗血、抗油）后，进一步制成医用防护服材料。该材料由于病毒粒子阻隔效率比较差，所以也不是医用防护服的理想选择。

2.1.3 聚丙烯纺粘—熔喷—纺粘复合非织造布

聚丙烯纺粘—熔喷—纺粘复合非织造布（图3）是聚丙烯熔喷布与熔喷纺粘布2种材料制成的复合材料。如果单纯的使用熔喷布，虽然该材料过滤效率高、抗静水压能力强，但是耐磨性差、强度较小，限制了其在医用防护服的应用；纺粘布纤维由于密度大，连续长丝组成的纤网增加了其断裂强力和伸长比，恰好弥补熔喷布的缺点。所以聚丙烯纺粘—熔喷—纺粘复合非织造布同时具备了熔喷布和熔喷纺粘布2种材料的优良特性。2种材料复合后经过抗静电、“三抗”及其他处理后，能够满足医用防护服性能需要，是医用防护服材料的理想选择。

高性能熔喷级聚丙烯材料作为医用防护服的首选，近年来受多重利好因素的影响，被市场看好，生产企业也在积极研发，拓展聚丙烯纤维市场。数据統计，2019年国内聚丙烯纤维料产量约170万t左右，比2018年增长7.5%。

2.1.4 高聚物涂层织物

聚乙烯、聚氯乙烯及其他各种合成橡胶等均可用于高聚物医用防护服的涂层，种类繁多。高聚物涂层织物（图4）防护服对细菌阻隔作用及防水性能都非常强，也是目前作为重复使用的医用防护服的主要材料。但是同时这种防水性也赋予其较差的透湿性能，导致医护人员的大量汗液无法排出，舒适性差。2003年“非典”时期，由于材料种类的限制，医护人员抗击疫情只能使用橡胶涂层织物医用防护服。此后，在研究中发现微孔聚四氟乙烯薄膜与织物复合后能够改善其防水透气性能，但该材料作为一次性用品成本很高。

2.1.5 聚乙烯透气膜/非织造布复合布

聚乙烯透气膜/非织造布复合布（图5）由不同透氣性能的透气膜与3大纤维（聚丙烯、聚酯和粘胶）复合而成。目前，一次性防护服主要使用透气膜/非织造布复合布，该材料制成的医用防护服除了具有优良的阻隔病毒以及液体渗透性能外，还具有抗拉强度强，透气性好等优点。除此之外，可以通过改变复合面料的柔软度调节防护服的手感，这就使防护服的舒适性能大大提高。聚乙烯透气膜/非织造布复合布制成的医用一次性医用防护服不含有毒成分、穿着轻便、成本低，能够有效的防止交叉感染，保护医务人员的身体健康及生命安全。

2.2 医用防护服生产工艺

用于制作医用防护服的主要材料有水刺法非织造布、纺粘法非织造布、闪蒸法非织造布、纺粘和熔喷（SMS）复合材料等。纺粘法无纺布主要利用化纤纺丝的方法形成聚丙烯长丝，再借助气流或机械的方法分丝成网，其在手感和性能方面很接近于传统的纺织品；水刺法无纺布，是通过高压水柱高速水流对涤纶、锦纶、丙纶等纤维纤网喷射，使纤网中纤维运动而重新排列和相互连结，以达到固结成布的目的；闪蒸法无纺布，以聚烯烃为主要原料，采用静电分丝，使丝条拉伸后形成单纤维状态，然后靠静电装置使纤维凝聚成网，纤网再经热轧而成；SMS复合无纺布，就是将2种以上性能各异的非织造纤网通过化学、热或机械等方式复合在一起，或者是结合不同的成网工艺制造的无纺布。

医用防护服非织造布再经过裁剪、缝制以及整烫流程制成医用医用防护服，工艺流程如图6所示。

2.3 市场规模

近年来，中国个人防护用品行业市场规模在疫情扩散前呈稳定增长趋势，个人防护用品市场规模将近千亿元。我国己经成为全球最大的医用防护用品生产加工基地，每年全球约用掉亿件用即弃型手术衣，其中有60%在中国生产加工。2014—2019年，中国个人防护用品的市场规模（按终端销售额计）由542.5亿元增长至873.7亿元，年复合增长率10.0%。2020年初，中国个人防护用品行业在突发新冠肺炎疫情的短期内出现产品脱销与价格哄抬现象，迅速拉动市场规模与增速。预计规模将近1 000亿元。伴随疫情扩散，供需缺口出现，行业增长速度大幅提升。但随着疫情防控措施加强，疫情逐渐减轻直至结束，供需紧张局面将得到缓解，市场