一種新的工藝可以為傳統(tǒng)的織物防水涂料提供一種無毒的替代品

《全球涂料網(wǎng)訊》

      H1N1 F7ma-Co-DVB涂層滌綸織物上不同液體的排斥性：醬油(黑滴)、咖啡(棕滴)、鹽酸(左上透明滴)、           NaOH(右下透明滴)和水(其余透明滴)。來源：Varanasi和Gleason研究小組。

從雨衣到軍用帳篷，防水織物對一切都是必不可少的，但傳統(tǒng)的防水涂料已被證明在環(huán)境中存在并在人體內(nèi)積聚，因此很可能出于安全原因而逐步淘汰。如果研究人員能夠找到安全的替代品，這就留下了一個巨大的空白有待填補(bǔ)。

現(xiàn)在，麻省理工學(xué)院的一個研究小組提出了一個很有希望的解決方案：一種涂料不僅能增加天然織物(如棉花和絲綢)的防水性，而且比現(xiàn)有的涂料更有效。這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》雜志上，由麻省理工學(xué)院教授克里帕·瓦拉納西(Kripa Varanasi)和前麻省理工學(xué)院博士后丹·索圖(Dan Soto)等兩位教授撰寫的一篇論文中對此進(jìn)行了描述。

瓦拉納西解釋說，“這一挑戰(zhàn)是由環(huán)境監(jiān)管機(jī)構(gòu)推動的”，因?yàn)楝F(xiàn)有的防水化學(xué)品已經(jīng)被淘汰。但事實(shí)證明，他的團(tuán)隊(duì)的替代材料實(shí)際上優(yōu)于傳統(tǒng)材料。

大多數(shù)說‘拒水’的織物實(shí)際上是防水的。如果你站在雨中，水最終會通過的。最終，我們的目標(biāo)是驅(qū)除即讓水滴反彈，新的涂層更接近這個目標(biāo)。

由于它們在環(huán)境和人體組織中的累積方式，環(huán)保局正在修訂有關(guān)長鏈聚合物的規(guī)定，這些聚合物幾十年來一直是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。它們無處不在，而且不易降解。

目前用于制造織物防水劑的涂料一般由具有全氟側(cè)鏈的長聚合物組成。問題是，已經(jīng)研究過的短鏈聚合物并沒有長鏈聚合物那樣的拒水(或疏水)效應(yīng)�，F(xiàn)有涂料的另一個問題是它們是以液體為基礎(chǔ)的，所以織物必須浸在液體中，然后烘干。這往往會堵塞織物上的所有毛孔，這樣織物就不能像以前那樣呼吸了。這就需要第二步的制造，即空氣吹過織物，重新打開這些毛孔，增加制造成本，并取消一些水保護(hù)措施。

研究表明，含8種以下全氟化碳基團(tuán)的聚合物不會像那些含有8種或更多全氟化碳的聚合物，最常用的聚合物，那樣持久存在和生物積累。瓦拉納西解釋說，麻省理工學(xué)院的這個團(tuán)隊(duì)所做的是將兩件事結(jié)合起來：一種短鏈聚合物，它本身具有一些疏水特性，并通過一些額外的化學(xué)處理得到了增強(qiáng)；另一種不同的涂層工藝，稱為初始化學(xué)氣相沉積(ICVD)。

使用不涉及任何液體并且可以在低溫下進(jìn)行的iCVD涂層工藝，產(chǎn)生了一種非常薄、均勻的涂層，該涂層遵循纖維的輪廓并且不會導(dǎo)致毛孔堵塞，從而消除了第二處理階段重新打開毛孔的需要。然后，可以添加額外的步驟，一種表面噴砂，作為一種可選的過程，以增加更多的拒水。最大的挑戰(zhàn)是找到性能、耐久性和iCVD兼容性能夠協(xié)同工作并提供最佳性能的最佳地點(diǎn)。

這種工藝適用于許多不同的織物，包括棉花、尼龍和亞麻布，甚至包括紙張等非織物材料，開辟了各種潛在的應(yīng)用領(lǐng)域。該系統(tǒng)已在不同類型的織物以及這些織物的不同組織模式上進(jìn)行了測試。許多織物可以從這項(xiàng)技術(shù)中獲益，這里潛力很大。

涂層織物已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了大量的測試，包括工業(yè)使用的標(biāo)準(zhǔn)雨測試。這些材料不僅受到水的轟炸，而且還受到其他各種液體的轟擊，包括咖啡、番茄醬、氫氧化鈉和各種酸和堿，它們都被很好地排斥了。

涂層材料經(jīng)過多次清洗，涂層沒有退化，也經(jīng)過了嚴(yán)重的磨損試驗(yàn)，經(jīng)過10，000次重復(fù)后，涂層沒有損壞。最終，在嚴(yán)重的磨損下，纖維會被損壞，但涂層不會。