防水透濕膜不僅能夠阻止液態(tài)水的滲透，同時(shí)還能有效傳遞水蒸汽，在野戰(zhàn)軍服、高端運(yùn)動(dòng)服、醫(yī)療衛(wèi)生、精密電子、建筑材料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。目前市場上的防水透濕膜主要包括聚四氟乙烯（PTFE）疏水微孔膜和熱塑性聚氨酯（TPU）親水無孔膜。PTFE疏水微孔膜雖具有較好的防水透濕性能，但其難以自然降解、生產(chǎn)條件要求高、且技術(shù)被外國公司壟斷、價(jià)格昂貴。TPU親水膜因其無孔結(jié)構(gòu)而具有較高的耐水壓、但其透氣性較差、遇水易沾濕變形。因此，如何通過簡單可控的工藝制備出環(huán)境友好型、高性能防水透濕膜是目前亟待解決的難題。

圖1.（a）利用無氟水性交聯(lián)劑與無氟水性疏水劑對(duì)靜電紡醋酸纖維素纖維膜進(jìn)行逐步涂層制備環(huán)境友好型無氟防水透濕膜的流程示意圖；（b）防水透濕示意圖；（c）防水透濕實(shí)物圖；（d）所制備纖維膜的實(shí)物圖；（e）無氟防水透濕膜的多個(gè)潛在應(yīng)用領(lǐng)域。

面對(duì)這一挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地采用水性無氟交聯(lián)劑（BIC）和水性無氟疏水劑（ECO）對(duì)可生物降解的醋酸纖維素（CA）納米纖維膜基材進(jìn)行逐步涂層改性，并經(jīng)過高溫?zé)峁袒幚碇苽涑霏h(huán)境友好型、高性能無氟防水透濕纖維膜，避免了疏水劑中含氟物質(zhì)和有機(jī)溶劑所產(chǎn)生的環(huán)境問題，最大限度地提升了環(huán)保性能。超支化樹枝狀大分子聚合物ECO具有較長的碳?xì)滏湺危x予了纖維膜良好的疏水性能。封閉型異氰酸酯交聯(lián)劑BIC在高溫時(shí)解封，活性的異氰酸酯基團(tuán)分別與CA纖維膜和ECO分子中的羥基反應(yīng)生成氨基甲酸酯基團(tuán)，將長碳?xì)滏湺瓮ㄟ^化學(xué)鍵固定在纖維表面。最終所制備的纖維膜耐水壓為102.9kPa，透濕量為12.3kg m^-2 d^-1，拉伸強(qiáng)度為16.0MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其它無氟防水透濕膜。此外，該涂層體系還可用于其它親水性纖維基材，如聚酰胺6，聚丙烯腈和棉織物，同樣可以制備出具有良好防水、透濕性能的功能性紡織品。

該研究提出的利用無氟水性涂層對(duì)纖維膜基材進(jìn)行疏水改性的策略為環(huán)境友好型防水透濕材料的設(shè)計(jì)制備提供了一種新思路。相關(guān)研究成果得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、上海市青年科技啟明星、上海高校特聘教授崗位計(jì)劃、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)等項(xiàng)目的資助。

論文鏈接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b08595

來源：東華大學(xué)