随着环保意识的提升和不可再生资源的减少，纤维素基材料变得越来越重要。纤维素是自然界中分布最广、含量最丰富的天然聚合物。据估计，植物每年能够通过光合作用产生数千亿吨纤维素。与合成聚合物相比，纤维素有许多优点，如可生物降解、易于改性、生物相容性、可再生、成本低廉且用途广泛。因此，它被视为一种重要的可再生资源和未来工业的关键原材料。纤维素材料广泛应用于食品包装、废水处理、医疗器械、造纸和纺织工业等多个领域。然而，纤维素材料的多孔网络结构和高天然亲水性限制了其更广泛的应用。
大麻织物的特殊纤维结构具有良好的吸湿性和透气性，但手感较硬且弹性较差。此外，过度吸湿还会促进细菌繁殖，影响面料的长期保存。纤维素纸的物理性能易受温度、湿度和光照波动的影响。高温会加速纸张中纤维素的降解，高湿度会降低纸张强度和折叠性能。长时间光照还可能导致纤维素链断裂，使纸张变黄变脆。因此，有必要对纤维素材料进行改性，以推动其向功能性材料发展。在许多应用领域，对功能性纤维素材料的需求很高。目前，功能性纤维的研究重点是疏水性，但它们并没有增加纸张或织物的强度。因此，有必要开发一种合适的材料或方法来弥补这一不足。
近年来，随着公众对环境问题的关注日益增加，低挥发性有机化合物材料的使用变得日益普遍。水性聚氨酯（WPU）是一种特殊的聚氨酯（PU），它以水为分散介质，从而免去了有机溶剂的使用，成为一种无毒、无污染的产品。这满足了绿色环保的需求，并成为传统溶剂型聚氨酯的优秀替代品。WPU以其强大的附着力、优异的机械性能、抗老化性和广泛的适用性，在涂料、织物加工、粘合剂、油墨和油漆等多个领域得到了广泛应用。此外，WPU还存在一些缺陷，如耐溶剂性差、表面光泽和膜感不足以及热稳定性低。为了改善这些问题，研究人员使用丙烯酸酯、有机氟/硅、环氧树脂和纳米材料来改性WPU。其中，引入丙烯酸酯的方法受到了最多的关注。
丙烯酸酯聚合物（PA）因其低表面自由能、优异的耐候性和防水性而备受青睐。通过添加丙烯酸酯，可以提高改性水性聚氨酯的防水和耐候性能。此外，丙烯酸酯的加入还能增强材料的抗老化性和耐磨性，从而弥补了WPU基材的不足，并有助于降低生产成本。
近期，齐齐哈尔大学隋智慧/孙立建团队通过简单有效的方法成功制备了一种基于水性聚氨酯(WPU)的功能性疏水涂层，该涂层可以显著提高大麻织物和纤维素纸的疏水性和机械强度。
将丙烯酸酯和硅烷偶联剂（KH570）添加到WPU体系中，通过互穿聚合物网络法合成含硅水性聚氨酯丙烯酸酯（WPUASi）乳液，然后将其作为功能涂层应用在大麻织物和滤纸上。涂覆WPUASi涂层后，大麻织物和滤纸的水接触角（WCA）分别从0°增加到127.51°和113.23°。大麻织物的机械强度提高了19%，滤纸的折叠强度提高了23倍。即使在洗涤之后，大麻织物的水接触角和机械强度仍然保持了相当的水平，表明该涂层具有良好的牢固度和持久性。此外，该涂层也适用于其他纤维材料（如棉花、聚酯棉、丙烯酸纤维、硬纸板和轻木），水接触角保持在100°到120°之间。最后，将该涂层与姜黄素一起涂覆在大麻织物上，还能制备出具有疏水、抗紫外线和抗菌功能的多功能织物。因此，本研究制备的功能性WPU涂层为纤维素材料开辟了更广泛的应用前景，同时也促进了天然生物质资源的可持续利用。
WPUASi乳液合成路线
织物涂层工艺
不同基材水接触角
数据来源与出处
相关研究成果发表在《Progress in Organic Coatings》上。
【声明】版权归原作者所有，由于学识水平有限难免出现偏差，建议感兴趣者阅读原文，感谢您的支持和关注。欢迎转发和转载，请在显著位置标明出处。欢迎您提出宝贵建议，任何事宜请联系管理员。长期招聘编辑、投稿及合作请发邮箱或者扫描下方二维码。
阅读推荐 | |
-
