不同于常規建築和市政工程，應急醫院或傳染病醫院不僅需要建築物防滲水，而且醫院工地的防滲水層還要确保其在感染環境中具有可靠性、耐久性和安全性。通常已建應急醫院的防滲水構造為二布一膜，即在地面上先鋪設一層無紡土工布，土工布上鋪設HDPE防水卷材，在其上再鋪設一層無紡土工布。該構造在施工現場需要一層一層地鋪設和處理拼接處的粘接密封，較為耗時，而且該構造所用材料也不具有抗菌、殺菌特性。

本研究制備了一種兼防滲水和抗菌功能于一體的高分子複合卷材，可滿足快速施工的要求，并可及時殺死細菌或抑制細菌在卷材表面的繁殖，避免交叉污染，滿足新冠疫情防控常态化醫療環境及醫院建設項目地面防滲水工程的需求。

抗菌防滲高分子複合卷材制備

抗菌母粒的制備：将不同種類的抗菌劑（無機抗菌劑Ino、有機抗菌劑Org、複合抗菌劑Complex、混合抗菌劑Mix）依照有效抗菌劑質量分數為10%，與3%聚乙烯蠟、87%的聚乙烯樹脂混合均勻，然後通過雙螺杆擠出機熔融擠出制備抗菌母粒。

抗菌HDPE片材的制備：将所得抗菌母粒與聚乙烯樹脂混合，經2#雙螺杆擠出機擠出，HDPE基材樹脂經1#單螺杆擠出機擠出，經雙層共擠模頭複合，再經輥壓形成抗菌HDPE片材。

抗菌防滲高分子複合卷材的制備：上述抗菌HDPE片材不經壓輥冷卻，直接牽引至Ⅰ字型冷卻壓輥的中輥處，通過特制可調角度的壓輥，将丙綸土工布與抗菌防滲HDPE片材複合成型，之後冷卻成型收卷。

圖1 抗菌防滲高分子複合卷材工藝流程圖

表1 抗菌防滲高分子複合卷材的工藝參數

不同種類抗菌劑對抗菌性能的影響

本研究首先選擇了在200 ℃加工溫度下不分解的抗菌劑，進行造粒制備成抗菌HDPE片材，比較在相同添加量下樹脂基體的抗菌率和抗菌活性值，優選抗菌劑。含不同抗菌劑的樣品抗菌性能與外觀見表2。

表2 含不同抗菌劑的樣品抗菌性能與外觀

由表2可看出，不同抗菌劑的抗菌性能存在差異，各樣品對金黃葡萄球菌的抗菌率均可達99%以上，對大腸杆菌的抗菌能力差異較明顯，如Ino-3、Org-2與Mix的抗菌率低于99%。另外，抗菌劑對制品的外觀有影響，特别是載銀體系高溫下，大部分制品會發生變色。因此，優選Complex和Ino-1抗菌劑。

對Ino-1和Complex兩種抗菌劑在水環境下的持久抗菌性能進行了測試，同時也考察了抗菌的廣譜性，增加兩種醫院常見細菌的測試：乙型溶血鍊球菌和銅綠假單胞菌，結果見表3。

表3 長期水環境下的抗菌性能（54 ℃，28 d）

從表3可以看出，抗菌HDPE片材在54 ℃水中浸泡28 d，抗菌率仍保持在99%以上，抗菌活性值大于2，相當于在3~5年的服役期間，防滲層的抗菌功能依然高效。但Ino-1的成本較高，從技術經濟性考慮，最終選用有機無機複合抗菌劑Complex。

抗菌劑及樹脂配方對抗菌HDPE片材物理性能的影響

通過正交實驗方法研究抗菌HDPE片材性能的影響因素。已知其影響因素主要包括：HDPE和LLDPE的配比、抗菌母粒和钛白粉的添加量以及抗菌HDPE片材的厚度。試驗的力學性能評價指标為拉伸強度和斷裂伸長率。

結果表明，抗菌HDPE片材拉伸性能的影響因素作用依次為：基體聚乙烯樹脂配比＞片材厚度＞抗菌母粒添加量＞钛白粉添加量。抗菌母粒添加量和钛白粉添加量對拉伸性能無明顯影響，而基體聚乙烯樹脂配比對拉伸性能影響最大，且當HDPE的含量≥70%時，抗菌HDPE片材的拉伸強度高于20 MPa，斷裂伸長率大于500%。因此，從綜合性能和經濟性考慮，基體配方選用HDPE∶LLDPE=70∶30，抗菌母粒添加量為10%，钛白粉添加量為1%，片材厚度為1.5 mm。

抗菌層對焊接性能的影響

抗菌劑的添加量和作用時間對其抗菌作用有很大的影響，同時，抗菌HDPE片材無機填料種類或分解特性也可能影響其焊接強度。因此，按照GB/T 328.21—2007分别對添加抗菌劑Complex和Ino-1的抗菌層進行了焊接強度測試。焊接方式為雙縫熱熔焊接，焊接溫度設置為250~350 ℃，壓力為350~450 N，速度為2.0 m/min。不同處理條件下的焊接強度見表4。

表4 不同處理條件下的焊接強度

在适宜的溫度和壓力下，添加抗菌劑Complex和Ino-1的抗菌層與基材層焊接性能良好，并且抗菌層與基材層的焊接剝離破壞方式均為材料主體破壞。

無紡布對抗菌防滲高分子複合卷材物理性能的影響

選用不同規格的無紡土工布（200 g/m2、300 g/m2、350 g/m2和400 g/m2，依次編号為1、2、3、4），分别與聚乙烯片材進行在線複合，并分别按照GB/T 27789—2011中6.5和GB/T 14800—2010中6.5對其拉伸性能和CBR頂破強度進行了測試，每項測試選5個樣品，結果取平均值，見表5。

表5 不同規格土工布抗菌防滲高分子複合卷材的力學性能

表5的測試結果說明，當無紡土工布規格為300 g/m2時，制得的抗菌防滲高分子複合卷材的拉伸性能、頂破性能、梯形撕裂強度以及加熱伸縮量均能夠滿足應用需求。

結 論

本研究通過特種抗菌防滲高分子複合卷材結構設計，在抗菌機理研究的基礎上選用複合抗菌劑Complex，高密度聚乙烯∶線性低密度聚乙烯比例70∶30，和300 g/m2的聚丙烯土工布，經在線複合制備了抗菌防滲高分子複合卷材。該卷材具有抗菌和防滲水雙重功能，是典型的功能複合型防滲水材料。其表現為物理力學性能滿足GB/T 14800—2010、GB/T 18173.1—2012的要求，按照GB/T 31402—2015測試抗菌活性值大于2，抗菌率99%以上。

該抗菌防滲高分子複合卷材不但抗菌性能好，且結構為二層防滲水設計（複合片材 土工布），施工建設快，可滿足應急醫院建設工期要求。除此之外，該抗菌防滲高分子複合卷材也可應用于高衛生标準要求的綜合性醫院或醫療環境的地面抗滲、底闆防滲，以及污水處理站、生活垃圾站、醫療垃圾站等場所的抗菌防滲保護。

本文來源于《中國建築防水》雜志社

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