我院丁彬研究員帶領的 “ 功能納米纖維材料 ” 研究團隊在無氟環保型防水透濕功能膜材料研究方面取得了新突破。

他們首次將無氟疏水改性劑引入到靜電紡納米纖維膜中，通過熱誘導原位固化交聯技術成功制備出具有高防水性和舒適性的防水透濕納米纖維膜。

相干研究成果以“Tailoring water-resistant and breathable performance of polyacrylonitrilenanofibrous membranes modified by polydimethylsiloxane”為題發表在界面材料研究領域權威雜志《ACS Applied Materials & Interfaces》上（ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 27218-27226.）。

研究背景

防水透濕功能膜不僅能夠抵御外界雨雪的侵襲，還能及時排出人體劇烈活動時產生的汗液蒸汽，因此在田野作訓服、沖鋒衣、醫療衛材、帳篷等領域具有廣闊的應用前景。

目前商品化防水透濕功能膜的主流產品是疏水型含氟類微孔膜，其具有較優的防水透濕性能，但含氟聚合物降解產生的全氟辛烷磺?；衔锞哂小?nbsp;生物累積性 」和「 遠距離遷移性 」，對人體健康和生態環境存在著潛在危害。

因此開發無氟環保型的膜材料是防水透濕膜的緊張發展方向。靜電紡納米纖維膜以其纖維直徑小、孔徑小、孔隙率高和易于疏水改性等上風，已引起防水透濕膜領域科研工作者的廣泛關注，但如何實現纖維膜耐水壓和透濕量的協同進步及力學性能的加強，依然是靜電紡防水透濕膜領域亟需解決的關鍵題目。

研究介紹

研究者以具有高孔隙率的聚丙烯腈納米纖維膜為模板，首次引入聚二甲基硅氧烷（PDMS）作為無氟疏水劑對聚丙烯腈纖維膜進行改性，并通過加熱處理誘導PDMS單體發生原位固化交聯，在纖維膜外觀形成疏水功能層的同時修建了穩固的粘連結構。

通過改變PDMS的含量，實現了纖維膜表界面潤濕性和粘連孔道結構的協同調控，從而賦予了纖維膜優秀的疏水性和較小的孔徑，有用進步了纖維膜的防水性和防風性，其耐水壓可達80.9kPa，透氣率為9.9mm s-1；在減小孔徑的同時纖維膜仍具有高的孔道連通性，使得纖維膜具有較好的舒適性，透濕量為12.5kg m-2 d-1，性能優于商品化的疏水型含氟微孔膜。

此外，PDMS固化交聯產生的粘連結構也賦予了纖維膜優秀的力學性能，斷裂強度為15.7MPa，為該膜材料在田野作訓服、沖鋒衣和帳篷等領域的現實應用提供了保證。

該項研究工作得到了國家天然科學基金、中間高?；A研究基金、東華大學勵志計劃的大力資助。

文章來源：紡織學院

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