医疗包装是医疗器械的重要保护屏障。常见的医疗包装材料包括闪蒸非织造布、医用非织造布、医用透析纸和医用包装薄膜。其中，聚乙烯（PE）闪蒸非织造布因其优异的拉伸强度、透气性、防水性和轻质而广泛应用于过滤膜、防护服和工业领域，显示出在医疗包装材料领域的巨大应用潜力[1],[2],[3],[4]。与传统医疗包装材料相比，PE闪蒸非织造布在实际应用中往往难以同时平衡透气性和防水性。医用非织造布和包装薄膜具有优异的透气性，适用于高压蒸汽灭菌。然而，它们的抗穿刺性和抗撕裂性较差，在运输或高湿度环境中可能影响灭菌效果。相比之下，塑料薄膜虽然具有良好的机械性能，但其不透气性限制了其在各种蒸汽灭菌方法中的应用。此外，根据生物安全法规，医疗包装材料的印刷需要使用不含挥发性有机化合物（VOCs）和其他有害物质的水基油墨。然而，PE的低表面能和由超细纤维堆叠形成的多孔结构导致其润湿性差，印刷分辨率不满足要求。直接使用水基油墨印刷会导致图案和文字模糊，严重限制了其在高端医疗包装中的应用[5],[6]。
电晕处理是一种常见的提高润湿性的方法，通过在高压电场下使空气间隙离子化产生电晕放电和等离子体[7]。该技术可以显著改善聚合物的亲水性、可印刷性、粘附性能和机械性能，同时对基底表面的损伤最小[8],[9]。此外，电晕处理具有连续操作、设备简单和成本低等优点，因此在聚乙烯、聚乳酸和聚二甲基硅氧烷等非极性薄膜材料的表面处理中得到广泛应用[10],[11],[12]。然而，相关研究主要集中在非多孔薄膜材料上，针对具有纤维堆叠结构的闪蒸非织造布的研究较少。因此，探索电晕处理对其表面性能的影响具有重要意义。
电晕处理可以改善亲水性，但超细PE纤维的随机取向会导致表面不均匀，这可能导致油墨过度扩散，从而产生锯齿状边缘和降低清晰度[13],[14],[15]。表面涂层是提高纺织品印刷质量的常用方法。已应用羟丙基甲基纤维素、壳聚糖和海藻酸钠等多种涂层来控制油墨扩散和改善印刷质量[16],[17],[18]。虽然传统织物的涂层方法可能适用于PE闪蒸非织造布，但PE本身的高防水性和其非织造布形式的更密集、更复杂的纤维网络结构与传统纺织品存在显著差异，因此传统涂层技术不适用。
聚乙烯醇（PVA）是一种水溶性聚合物，具有良好的机械性能、高透明度和强粘附性，已被用于纸张和织物的表面整理[19],[20]。PVA涂层可以填充纤维间孔隙，提高印刷清晰度和颜色饱和度。然而，低粘度的PVA在应用过程中可能导致涂层溶液流动性过大，难以形成光滑的涂层结构。为了解决这个问题，可以利用纤维素基材料的高粘度来改善表面光滑度。特别是羧甲基纤维素钠（CMC-Na），由于其羧甲基取代基，具有优异的增稠和成膜性能[21],[22],[23]。CMC-Na已成功用于提高陶瓷的丝网印刷和直接油墨书写的成型精度[24],[25]。此外，基底的白色程度显著影响颜色饱和度和最终印刷效果。二氧化钛（TiO?）由于其高折射率和白色，已被用于塑料薄膜和木材等材料的表面涂层[26],[27]。通过无机填料和有机基质的相互作用构建功能性纳米复合涂层已成为表面改性的关键策略，为实现高精度、高饱和度印刷提供了合理的设计基础[28]。尽管PVA具有良好的成膜性能，但其强亲水性会导致涂层在高温和高湿度环境（如蒸汽灭菌）下容易吸水、膨胀甚至脱落，难以满足灭菌包装的防潮要求。因此，需要进行交联改性以提高其防水性。柠檬酸（CA）作为一种天然存在的多羧酸，可以通过其与PVA的羟基反应形成三维交联网络，有效抑制PVA的膨胀和溶解，从而在潮湿条件下提高涂层的稳定性[29]。这种交联策略已被广泛用于提高基于PVA的材料的防水性[30],[31],[32],[33]。
因此，本研究重点通过涂层方法对PE闪蒸非织造布进行功能性表面改性，旨在实现透气性和高精度印刷之间的最佳平衡。将含有TiO?的交联PVA/CA/CMC-Na涂层应用于经过电晕处理的PE闪蒸非织造布，从而获得优异的印刷性能（图1(a)）。所得处理后的PE闪蒸非织造布具有高印刷精度、增强的亮度和适合灭菌要求的空气透过率，同时保持了良好的拉伸强度和低色差。这项工作提出了一种协同策略，平衡了透气性和高精度印刷，为下一代PE闪蒸非织造布的发展提供了理论基础。
