用于PVC膜的DBD（介电势垒放电）处理的实验组件。信用：Fraunhofer IST
诸如血袋和输液管之类的医疗产品通常由柔软的PVC(一种含有邻苯二甲酸酯增塑剂的塑料)制成，这种塑料被怀疑对人体健康有害。这些物质未化学键合到聚合物上，这意味着它们可渗入血袋并因此与人体细胞接触。弗劳恩霍夫表面工程与薄膜研究所IST开发的一种新方法可防止这些有害物质迁移到周围介质中。
增塑剂存在于许多日常用品中，也存在于医疗产品中。它们被添加到聚合物中以赋予材料更大的弹性和柔韧性。血袋和医用导管通常含有DEHP(邻苯二甲酸二乙基己酯)，这是一种PVC添加剂，会对人体健康产生不利影响。欧盟已将DEHP(邻苯二甲酸盐类物质的成员)归类为有毒生殖物质。因此，制造商必须获得批准才能在欧盟使用该增塑剂，并且禁止在化妆品和玩具中使用该增塑剂。
尽管如此，在用于制造血液袋的软质PVC中仍然可以找到它。托马斯·诺伊伯特博士说：“柔软的PVC含有多达40%的DEHP增塑剂。由于增塑剂分子没有化学键合到PVC中，它们可以迁移到环境中。” 不伦瑞克的弗劳恩霍夫研究所的物理学家。他和他的同事使用大气压等离子体工艺来修饰增塑剂在塑料表面上的分子结构，并使分子交联，从而防止有害物质穿过交联的晶格。“我们在等离子体中产生反应性物质和高能紫外线辐射。它们会渗透到PVC表面并破坏化学键在增塑剂分子，其然后与相邻的分子键。将得到的网状结构形成保护屏障即DEHP无法穿透，”纽伯特解释。将PVC本身没有被修改，其机械性能得以保留。
95%屏障效应
研究人员的测试表明，增塑剂从软质PVC中的迁移可以减少95%。为了确定阻隔效果，将处理过的PVC膜在正癸烷(一种溶剂)中存储2小时，以确定迁移的增塑剂的量。为了测试屏障的长期稳定性，将处理过的软质PVC薄膜在空气中存储四个月。他们发现所产生的分子网不会溶解，并且保留了95%的阻隔效果。测试是使用用于制造血袋的PVC薄膜进行的。这些结果也可以外推到其他邻苯二甲酸酯增塑剂，例如TOTM(三-(2-乙基己基)偏苯三酸酯)或DINP(邻苯二甲酸二异壬酯)。
Aldyne系统用于连续卷对卷功能化，交联和涂布。图片来源：Fraunhofer IST / Falko Oldenburg
大气压等离子体处理
但是，此过程如何详细工作?为了防止增塑剂迁移，Neubert和他的团队在大气压下使用介电势垒放电。这涉及将PVC膜放置在两个带有电介质阻挡层的金属电极之间。研究人员向每个电极施加了数千伏的高交流电压，在此电压下，电极之间的气隙中会发生电介质阻挡气体放电。Neubert说：“在产生的等离子体中，我们产生短波紫外线辐射，使增塑剂分子破裂。这些分子碎片希望彼此反应并形成网孔。” 纯氩用作工艺气体，易于电离且相对便宜。
对于Neubert而言，大气压等离子体处理是首选工具，因为它比涂覆工艺经济得多，因为涂覆工艺还可以防止增塑剂迁移。“涂层工艺必须满足很高的要求。涂层必须非常牢固地附着在此处并具有灵活性。此外，它们还必须通过精心设计的医疗产品批准程序。” 研究人员及其团队目前正在努力使其工艺适合工业用途，并使其充分加速以在卷对卷加工中每秒处理几米的PVC薄膜。
