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合成血液穿透试验:表面张力受温度、表面活性剂影响较大

来源:中国纤检 浏览 449 次 发布时间:2023-09-15

本文通过试验对口罩产品的抗合成血液穿透性试验进行了一系列研究,研究合成血液的表面张力以及张力变化对穿透性能的影响,同时对合成血液的配方进行了优化,旨在为防护用口罩的研制及检测提供科学依据和参考。


试验方法


合成血液表面张力的影响因素主要有两个:温度和表面活性剂使用量。根据YY 0469—2011《医用外科口罩》合成血液穿透的测试要求,通过改变合成血液的储存温度、表面活性剂的使用量来改变合成血液的表面张力,并通过测试来验证表面张力大小的变化对合成血液穿透试验的影响。


温度对合成血液表面张力的影响


将配制好的合成血液分别放置5℃~40℃的环境中1小时,然后取出测定其表面张力,每个温度连续测定5次并取其算术平均值作为表面张力的结果。


由图1可以看出合成血液表面张力随着温度的升高而减少,从原来的45.149mN/m降至37.540mN/m。因为随着温度升高,分子键引力减弱,表面张力随温度升高而减少。同时,温度升高,液体的饱和蒸气压增大,气相中的分子密度增加,气相分子对液体表面分子的引力增大,导致液体表面张力减少。

图1不同温度下合成血液的表面张力变化


Tween-20用量对合成血液表面张力的影响


分别配制Tween-20用量为0.040g、0.045g、0.050g、0.055g、0.060g、0.065g、0.070g的1L合成血液。使用全自动表面张力仪测定各组合成血液的表面张力。每组连续测定5次并取其算术平均值作为测试结果。


在25℃下配制不同的Tween-20用量进行试验。从图2可看出,随着表面活性剂Tween-20用量的增加,合成血液的表面张力也随之降低。由48.727mN/m降至36.178mN/m。Tween-20是能够吸附在表(界)上,添加量很少时即可大大降低溶液的表面张力。Tween-20通过分子中不同部分分别对两相亲和,使两相均将其看作本相的成分,分子排列在两相之间,使两相的表面相当于转入分子内部,从而降低表面张力。

图2不同Tween-20用量下合成血液的表面张力变化


温度和Tween-20用量对合成血液穿透试验的影响


分别将不同的温度和Tween-20用量的合成血液倒入医用口罩合成血液穿透试验仪的储液罐中,将样品固定在装样装置上,在距样品中心位置305mm处将2mL的合成血液以16.0kPa的压力从喷射头中沿水平方向喷向被测样品10s,观察穿透情况。


根据表1、表2,结合图1和图2可知,合成血液的穿透性能会随着表面张力的降低而增加,表面张力大于40mN/m时,医用外科口罩内表面没有出现血液穿透现象。当表面张力低于40mN/m时,口罩内表面出现微量血液穿透现象。这是由于合成血液对医用外科口罩材料的穿透能力主要由合成血液在固体表面的展开情况决定的;而表面张力是合成血液模拟真实血液中需要评定的一个重要物理指标,合成血液的表面张力越小,那么它在口罩表面展开的体积就越大,越容易进入固体内部。人体体液(不包括唾液)的表面张力范围在42mN/m至60mN/m之间,因此,为确保试验的准确性,应使用表面张力在(42±2)mN/m范围内的合成血液。