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[材料资讯] 俞建勇课题组ACS Nano:无氟防水透湿功能纺织品领域的最新研究成果

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发表于 2020-1-8 07:30:02 | 显示全部楼层 |阅读模式
纺织科技创新中心俞建勇院士及丁彬研究员带领的纳米纤维研究团队在无氟防水透湿功能纺织品领域取得重要进展,相关成果以《基于无氟水性涂层的环境友好型高性能防水透湿膜》(Fluorine-Free Waterborne Coating for Environmentally Friendly, Robust Water-Resistant, and Highly Breathable Fibrous Textiles, DOI:10.1021/ acsnano.9b08595)为题,发表于纳米材料领域著名期刊《ACS Nano》上,该论文第一作者为纺织学院博士生赵景,共同通讯作者为丁彬研究员和王先锋研究员。

无氟防水透湿功能纺织品

无氟防水透湿功能纺织品
       防水透湿膜不仅能够阻止液态水的渗透,同时还能有效传递水蒸汽,在野战军服、高端运动服、医疗卫生、精密电子、建筑材料等领域有着广泛的应用前景。目前市场上的防水透湿膜主要包括聚四氟乙烯(PTFE)疏水微孔膜和热塑性聚氨酯(TPU)亲水无孔膜。PTFE疏水微孔膜虽具有较好的防水透湿性能,但其难以自然降解、生产条件要求高、且技术被外国公司垄断、价格昂贵。TPU亲水膜因其无孔结构而具有较高的耐水压、但其透气性较差、遇水易沾湿变形。因此,如何通过简单可控的工艺制备出环境友好型、高性能防水透湿膜是目前亟待解决的难题。
       面对这一挑战,研究团队创新性地采用水性无氟交联剂(BIC)和水性无氟疏水剂(ECO)对可生物降解的醋酸纤维素(CA)纳米纤维膜基材进行逐步涂层改性,并经过高温热固化处理制备出环境友好型、高性能无氟防水透湿纤维膜,避免了疏水剂中含氟物质和有机溶剂所产生的环境问题,最大限度地提升了环保性能。超支化树枝状大分子聚合物ECO具有较长的碳氢链段,赋予了纤维膜良好的疏水性能。封闭型异氰酸酯交联剂BIC在高温时解封,活性的异氰酸酯基团分别与CA纤维膜和ECO分子中的羟基反应生成氨基甲酸酯基团,将长碳氢链段通过化学键固定在纤维表面。最终所制备的纤维膜耐水压为102.9kPa,透湿量为12.3kg m-2 d-1,拉伸强度为16.0MPa,远远优于其它无氟防水透湿膜。此外,该涂层体系还可用于其它亲水性纤维基材,如聚酰胺6,聚丙烯腈和棉织物,同样可以制备出具有良好防水、透湿性能的功能性纺织品。
       该研究提出的利用无氟水性涂层对纤维膜基材进行疏水改性的策略为环境友好型防水透湿材料的设计制备提供了一种新思路。相关研究成果得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、上海市青年科技启明星、上海高校特聘教授岗位计划、中央高校基本科研业务费等项目的资助。
       论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b08595


        丁彬,1975年5月出生。东华大学纺织学院纺织材料学科研究员、博士生导师,纺织学院副院长,国家环境保护纺织工业污染防治工程技术中心副主任。主要研究成果有:主编中文书籍《静电纺丝与纳米纤维》、主编英文书籍《Electrospun Nanofibers for Energy and Environmental Applications》、合著出版英文书籍11部、在国际核心期刊如:NatureCommunications,ACS Nano, Progress in Materials Science, Nano Today, MaterialsToday, Journal of Materials Chemistry, Nanoscale等期刊共发表SCI论文150余篇(单篇最高影响因子27.4,论文被引用5000余次)、获授权发明专利35项。

俞建勇,1964年5月出生。中国工程院院士,东华大学教授,博士生导师。1991年中国纺织大学研究生毕业,获博士学位。长期致力于纺织材料领域的科研与教学,在天然纤维资源开发、化学纤维创制应用、新型结构纱线、纺织复合材料和纺织功能材料等方面开展系列研究工作。突破黄麻纤维精细化与制品加工关键技术,推动天然纤维资源的深度开发与利用;攻克竹浆纤维制造及其产品应用关键技术,促进生物质纤维的产业化发展;研发新型环锭集聚纺技术及加工系统,提升产品高端化发展水平;研发特种纺织复合结构及其成形关键技术,成功应用于新型战略武器系统发展并起到重要作用。获国家技术发明二等奖2项,获国家科技进步二等奖2项;合著书籍3部;发表论文400余篇;授权国家发明专利100多项;指导研究生100余名。

王先锋,1981年10月出生,东华大学纺织学院纺织材料与纺织品设计学科研究员、博士生导师。主要从事功能纤维材料的制备、结构调控及应用研究。迄今在Prog. Mater. Sci.、Nano Today、Mater. Today、Chem. Mater等期刊发表SCI论文35篇(影响因子IF>6:17 篇,累计IF>220,单篇最高IF=27.42,共被引用1000余次),H指数19;合著英文书籍5部;授权发明专利3 项。所发表SCI 论文中包括:Nanotechnology和Macromol. Rapid Comm.封面论文2 篇;Prog. Mater. Sci.、Nano Today等材料领域权威期刊受邀综述5篇;ESI十年高被引论文3篇;特色论文3篇;英国皇家化学会热点文章4篇;英国纳米技术(Nanotechweb)、化学世界(Chemistry World)、美国《环境与健康展望(EHP)》等网站/杂志专题新闻报道3次。


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