单向导湿壳聚糖/粘胶无纺布的制备及其性能研究

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单向导湿材料是指在同一结构体系中具有不对称性质(即物理不对称性和化学不对称性)的功能材料,液体可以在单向导湿材料中实现单向传输,该特性使其在防护服、油水分离、空气过滤、生物医药以及流体操纵等领域具有重要应用。开发出简单、耐受性好以及可调控性强的单向导湿材料逐渐成为研究者们所关注的热点。本文以壳聚糖/粘胶无纺布为基材,采用喷涂法、热压法、静电纺丝法三种方法制备出结构不同的单向导湿无纺布,并且保证其抗菌性不受破坏使得制备的无纺布兼具抗菌性和单向导湿功能,主要研究内容如下:(1)喷涂法单层单向导湿无纺布的制备及性能研究:通过增重率、接触角以及单向传递指数作为表征手段证明了亲水剂溶液及疏水剂溶液的浓度分别为0.8wt%、0.35wt%,喷涂用量分别为相对无纺布克重的100%、50%。利用高压喷枪将对壳聚糖含量不同的无纺布两侧进行亲疏水剂喷涂处理,构建出四种左右两侧亲疏水性不同的单层无纺布,之后通过抗菌性和液态水分管理测试证明该种方法制备的无纺布具有单向导湿效果并且对其原有的抗菌性影响不大。可以制备出具兼具抗菌性和单向导湿性的无纺布,且单向导湿指数均在250左右。(2)热压法双层单向导湿无纺布的制备及性能研究:把无纺布分别在亲疏水溶液中浸轧处理后的得到超亲水和超疏水无纺布,并控制亲水层厚度为0.15 mm不变,改变疏水层厚度,探究在亲水层厚度不变的情况下疏水层厚度与单向导湿效果的关系。采用液态水分管理的表征手段,发现当亲水层厚度为0.15 mm疏水层厚度为0.25 mm时制备的双层单向导湿无纺布具有最为优异的单向导湿效果,上层和下层的扩散半径、扩散速率、浸湿时间、吸水速率分别为5/20 mm、0.21/2.94 mm/s、24.32/4.12 s、5.21/66.97%/s 单向导致指数为 941。通过抗菌性表征发现亲疏水处理后无纺布对大肠杆菌的抗菌性分别为91.53%、93.14%,对金黄色葡萄球菌的抗菌性为91.29%、92.37%,仍具有较为优异的抗菌性。(3)静电纺丝法三层单向导湿无纺布的制备及其性能研究:通过静电纺丝技术分别在无纺布两侧构筑亲水膜层和疏水膜层,控制亲水层膜纺丝时间为1h不变,探究疏水侧纺丝时间与单向导湿效果之间的关系。采用液态水分管理的表征手段,发现当亲水层纺丝时间为1h不变,疏水层纺丝时间为40 min时制备的三层单向导湿织物具有最为优异的单向导湿效果其单向导湿系数为1109并且并无反渗的现象出现。之后通过抗菌性测试发现其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性分别为91.45%、90.87%具有优异的抗菌效果。对所制备的三种材料进行比较:通过喷涂法、热压法、静电纺丝均可形成单向导湿无纺布并且对无纺布原有的抗菌性并无破坏,喷涂法相较于热压法和静电纺丝法制备过程较为简单,且所用时间较短,但是喷涂法对亲疏水层厚度不易控制,制备出的单向导湿无纺布虽具有单向导湿效果,但是其顶层仍会聚集较多水分应用领域可以为一次性卫生用品,医疗卫生等领域。热压法相较于喷涂法便于控制疏水层和亲水层的厚度,能对单向导湿效果进行调节并形成更为优异的单向导湿无纺布,但是其亲水层与疏水层直接接触容易形成反渗的现象应用领域可以为家居用品,医疗卫生等领域。通过静电纺丝制备的三层单向导湿无纺布虽然其制作工艺最为复杂,但是静电纺丝法不仅可以控制亲疏水层的厚度而且引出中间层作为支撑层后有效的阻止了液体的反渗,可以形成性能最为优异的单向导湿无纺布应用领域可以为电子皮肤、汗液传感器等领域。单层单向导湿织物制备方法最为方便。
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