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                 2018/9/21  

一种新的工艺可以为传统的织物防水涂料提供一种无毒的替代品  

来源:  中国涂料在线www.coatingol.com   发布时间: 2018/7/9 9:57:09   

      H1N1 F7ma-Co-DVB涂层涤纶织物上不同液体的排斥性:酱油(黑滴)、咖啡(棕滴)、盐酸(左上透明滴)、           NaOH(右下透明滴)和水(其余透明滴)。来源:Varanasi和Gleason研究小组。


从雨衣到军用帐篷,防水织物对一切都是必不可少的,但传统的防水涂料已被证明在环境中存在并在人体内积聚,因此很可能出于安全原因而逐步淘汰。如果研究人员能够找到安全的替代品,这就留下了一个巨大的空白有待填补。


现在,麻省理工学院的一个研究小组提出了一个很有希望的解决方案:一种涂料不仅能增加天然织物(如棉花和丝绸)的防水性,而且比现有的涂料更有效。这项新发现发表在《先进功能材料》杂志上,由麻省理工学院教授克里帕·瓦拉纳西(Kripa Varanasi)和前麻省理工学院博士后丹·索图(Dan Soto)等两位教授撰写的一篇论文中对此进行了描述。


瓦拉纳西解释说,“这一挑战是由环境监管机构推动的”,因为现有的防水化学品已经被淘汰。但事实证明,他的团队的替代材料实际上优于传统材料。


大多数说‘拒水’的织物实际上是防水的。如果你站在雨中,水最终会通过的。最终,我们的目标是驱除即让水滴反弹,新的涂层更接近这个目标。


由于它们在环境和人体组织中的累积方式,环保局正在修订有关长链聚合物的规定,这些聚合物几十年来一直是工业标准。它们无处不在,而且不易降解。


目前用于制造织物防水剂的涂料一般由具有全氟侧链的长聚合物组成。问题是,已经研究过的短链聚合物并没有长链聚合物那样的拒水(或疏水)效应。现有涂料的另一个问题是它们是以液体为基础的,所以织物必须浸在液体中,然后烘干。这往往会堵塞织物上的所有毛孔,这样织物就不能像以前那样呼吸了。这就需要第二步的制造,即空气吹过织物,重新打开这些毛孔,增加制造成本,并取消一些水保护措施。


研究表明,含8种以下全氟化碳基团的聚合物不会像那些含有8种或更多全氟化碳的聚合物,最常用的聚合物,那样持久存在和生物积累。瓦拉纳西解释说,麻省理工学院的这个团队所做的是将两件事结合起来:一种短链聚合物,它本身具有一些疏水特性,并通过一些额外的化学处理得到了增强;另一种不同的涂层工艺,称为初始化学气相沉积(ICVD)。


使用不涉及任何液体并且可以在低温下进行的iCVD涂层工艺,产生了一种非常薄、均匀的涂层,该涂层遵循纤维的轮廓并且不会导致毛孔堵塞,从而消除了第二处理阶段重新打开毛孔的需要。然后,可以添加额外的步骤,一种表面喷砂,作为一种可选的过程,以增加更多的拒水。最大的挑战是找到性能、耐久性和iCVD兼容性能够协同工作并提供最佳性能的最佳地点。


这种工艺适用于许多不同的织物,包括棉花、尼龙和亚麻布,甚至包括纸张等非织物材料,开辟了各种潜在的应用领域。该系统已在不同类型的织物以及这些织物的不同组织模式上进行了测试。许多织物可以从这项技术中获益,这里潜力很大。


涂层织物已经在实验室进行了大量的测试,包括工业使用的标准雨测试。这些材料不仅受到水的轰炸,而且还受到其他各种液体的轰击,包括咖啡、番茄酱、氢氧化钠和各种酸和碱,它们都被很好地排斥了。


涂层材料经过多次清洗,涂层没有退化,也经过了严重的磨损试验,经过10,000次重复后,涂层没有损坏。最终,在严重的磨损下,纤维会被损坏,但涂层不会。


他们计划继续致力于优化化学配方,以获得最佳的防水效果,并希望将这项专利申请技术授权给现有的面料和服装公司。这项研究得到了麻省理工学院德斯潘德技术创新中心的支持。

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