AFM：功能性聚氨酯涂层织物，具有高透气性、耐用性、可重复使用和保护能力

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一、文章概述

2020年，疫情的突如其来给全世界人民上了一堂健康安全课，COVID-19病原体通过呼吸道飞沫传播可以感染人体。疫情期间，在众多防范措施中，特别重要的一条就是“戴口罩”，戴口罩会阻碍COVID-19感染的扩散，包括现在我们出行坐地铁、公交都是要求我们戴口罩的。对于我们来说尽管大多数口罩很便宜而且用完之后可以抛弃在专用的垃圾桶里，但由于废弃口罩的清洗和污染大大增加了后续的成本，因此这种需要每天连续更换的口罩很大程度上浪费了人力物力。因此，迫切需要开发出新材料，促使新型口罩能够拥有普通口罩的防护能力，而且还具有可重复使用性。近日，韩国延世大学的科研人员开发了一种具有全疏水性-叔丁醇-六亚甲基二异氰酸酯（PFtB-HDI）的聚氨酯涂料，该涂料具有高度疏水性和疏油性，可以使聚氨酯涂层的织物功能化，从而赋予其高透气性、耐用性、可重复使用和保护能力。相关研究成果以题为“Functionalized Polyurethane-Coated Fabric with High Breathability, Durability, Reusability, and Protection Ability”发表在材料学顶刊Advanced Functional Materials (IF=16.836)上，引起了本领域的极大关注。

本文开发了一种可预防呼吸性疾病，而且适用于生产的口罩织物。通过首先合成反应性伞状PFtB-HDI作为功能性涂层并使用聚乙烯醇（PVA）和六亚甲基二异氰酸酯（HDI）增强PU的纤维表面，从而涂覆PET纤维的表面，从而获得其疏水性、耐用性和防护能力。通过聚氨酯反应，PFtB-HDI修饰了PU涂层纤维表面的大量羟基。相关表征验证了该涂层织物的成功制造，并且在不改变其透气性和透湿性的情况下一定程度改善了其气雾防护性能。通过在耐磨性测试和洗涤后保持高疏水性和气溶胶保护性能，说明该涂层织物的耐用性。文章最后，研究人员通过用装有牛血清白蛋白（BSA）或刺突蛋白（S蛋白）的雾化器制备了气溶胶模型室，以评估该涂层织物的防护能力。研究发现，与裸露织物相比，本文报道的新型织物阻止了两种蛋白质的数量更多（分别为2.2倍和5倍）。由于这种涂层织物具有良好的防护性能、耐洗性、耐用性和可重复使用性，因此可以用作一次性口罩的替代品，以减少浪费。此外，在后续的研究中，如果能改善涂覆处理时间，则极有可能将其应用于实践中。很实用的一篇科学研究报告，为科学家们点赞！

二、图文导读

用于制造具有高度保护能力和出色耐久性的口罩的功能化织物的图示。

a）具有功能性PU涂层的PET织物的示意图，该织物具有基于PFtB-HDI的表面改性和PVA + HDI涂层，用于控制润湿性和增强耐用性。

b）PFtB-HDI，PFtB和HDI的FT-IR光谱。

c，d）裸露和e，f）涂层织物的SEM图像。

PFtB-HDI-PU涂层织物的能量色散X射线光谱（EDS）分析显示g）氮和h）氟的元素图谱。

具有聚氨酯（PU）涂层和全氟叔丁醇-六亚甲基二异氰酸酯（PFtB-HDI）表面改性的聚对苯二甲酸乙二酯（PET）织物的润湿性。

a）分别具有水滴散布和散射的亲水性和疏水性织物的气溶胶保护机理的示意图。

b）几层裸露或全氟-叔丁醇-六亚甲基二异氰酸酯-聚氨酯（PFtB-HDI-PU）涂层的织物的透气性和c）的水蒸气透过率（WVTR）。

d）根据层数，裸露和涂层织物的气溶胶过滤效率。

e）根据洗涤周期数，单层涂层织物的气溶胶过滤效率。

a）使用喷雾器进行的含蛋白质气雾防护实验的示意图。

b）根据裸露的全氟叔丁醇-六亚甲基二异氰酸酯-聚氨酯（PFtB-HDI-PU）涂层织物中异硫氰酸荧光素共轭的牛血清白蛋白（BSA-FITC）的吸收量确定光致发光（PL）强度。（插入）使用含BSA-FITC的气雾剂处理之前/之后的裸露织物和涂层织物的共聚焦显微镜检查。

暴露于BSA-FITC气溶胶后，c）裸露的织物和d）涂层的织物的z-stack共聚焦图像的3D重建。

e）喷洒含S蛋白的气溶胶3分钟后，裸露和涂层织物的SARS-Cov-2尖峰（S）-蛋白相对强度和f）共聚焦显微镜。

原文链接
https://doi.org/10.1002/adfm.202101511

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