防护服往往是特定工作环境的必需品,可能是战场、医院或其他可能暴露于化学品、纳米颗粒或病原体的职业环境。具有高表面积和易于功能化的电纺纤维使其成为构建防护服的理想选择。由电纺纤维制成的防护服很轻,同时具有广泛的功能。
研究表明电纺膜在过滤PM2.5颗粒方面是有效的。 尽管这对于防止吸入2.5μm颗粒非常重要,但纳米颗粒存在潜在的高风险,如:可能会直接通过皮肤吸收。Faccini等(2012)研究了电纺聚酰胺6(PA6)作为防护服阻止纳米颗粒的性能。在他们的研究中,通过使用热塑性粘合剂粉末的热熔层压将电纺丝纤维粘附到粘胶无纺织物上。对于最薄的膜涂层(涂覆持续时间5分钟),粒径为200nm纳米粒子穿透率低于50%,而20nm粒子穿透率仅有20%。在60分钟的涂层中,20至200nm的纳米颗粒中低于1%的穿透率,但这是以高压降为代价的。
Figure 1: Schematic representation of the nanofiber-based protective textile. [Faccini et al. Journal of Nanomaterials, vol. 2012, Article ID 892894, 9 pages, 2012. This work is licensed under a Creative Commons Attribution 3.0 Unported License.]
各国之间的旅行和飞行的增加增大了传播威胁生命的疾病的可能性,将织物掺入抗菌材料将有助于保护佩戴者免受因身体接触而传播的疾病。棉花是制造织物中使用最广泛的材料之一,因此,制备掺入抗菌物质的棉基纳米纤维将提高其潜在用途。 Kampeerapappun(2012)通过电纺经过三氟乙酸为溶剂预处理的棉花废物,将抗微生物剂溶液,3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵(AEM)喷涂到电纺垫上使其具有抗微生物的性质。为了使纳米纤维垫表现出抗菌性能,需要将至少2%w/w的AEM添加到纳米纤维垫中。虽然加入抗菌添加剂,但是,电纺纤维的机械性能并不会因此被削弱。此外,当织物丢弃时,具有天然的抗菌添加剂也会减少对环境的影响。Andersson等(2014)使用Lanasol,一种从红海藻提取的溴化环状化合物,作为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚环氧乙烷(PEO)纳米纤维中的抗菌剂添加剂。使用Lanasol作为添加剂的潜在好处是它是溶液,而不是固体。因此,在高达25重量%的PMMA / PEO(75/25重量%)的高负载下,纤维垫强度没有显着变化,但是,模量增加,韧性下降。 当负载量低至4重量%时,对金黄色葡萄球菌亚种具有抑制作用,金黄色葡萄球菌的存活率降低99.99%。
防护服应具有重量轻的特点,同时又能保护使用者免受化学和生物试剂的伤害。Agarwal等(2012)研究了沸石负载在电纺丝纤维上对神经刺激剂的除毒性能。通过同时电喷射分散的沸石溶液将沸石负载到电纺纤维素/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)复合纳米纤维上,纳米纤维表面上负载沸石颗粒的复合纳米纤维垫能够有效去除神经刺激剂的毒性。在防护服中加入解毒功能的另一种方法是用静电纺丝法将功能性无机纳米纤维涂覆到织物上。Agarwal等人(2012)证明了一步法合成用于神经解毒剂的中空钛酸锶(STO)和钛酸钡(BTO)。对比中空纤维和实心纤维之间的神经毒剂模拟物对氧磷的解毒率,发现较大直径的中空纤维(1.5μm直径)比实心纤维(直径80-100nm)显示出更好的解毒效果,这可能归因于中空纤维的较高表面积,其比实心纤维的表面积高1.2倍。
在许多国家,蚊子是危险疾病的载体,包括疟疾,登革热和寨卡病毒。提供针对蚊子的服装对于任何冒险进入已知的蚊子滋生区域或高风险区域的人来说都是重要的。Teli等人(2017)将电纺纤维用于保护蚊子的潜在用途,将香茅包裹在电纺聚乙烯醇(PVA)/淀粉纳米纤维中,经过测试,发现所得到的织物可有效减少蚊虫叮咬。