近期，我院丁彬研究员带领的“功能纳米纤维材料”研究团队在无氟环保型防水透湿功能膜材料研究方面取得了新突破。他们首次将无氟疏水改性剂引入到静电纺纳米纤维膜中，通过热诱导原位固化交联技术成功制备出具有高防水性和舒适性的防水透湿纳米纤维膜。相关研究成果以“Tailoring water-resistant and breathable performance of polyacrylonitrilenanofibrous membranes modified by polydimethylsiloxane”为题发表在界面材料研究领域权威杂志《ACS Applied Materials & Interfaces》上（ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 27218-27226.）。
无氟环保型防水透湿纳米纤维膜的制备示意图和应用性能展示防水透湿功能膜不仅能够抵御外界雨雪的侵袭，还能及时排出人体剧烈运动时产生的汗液蒸汽，因此在野外作训服、冲锋衣、医疗卫材、帐篷等领域具有广阔的应用前景。目前商品化防水透湿功能膜的主流产品是疏水型含氟类微孔膜，其具有较优的防水透湿性能，但含氟聚合物降解产生的全氟辛烷磺酰基化合物具有生物累积性和远距离迁移性，对人体健康和生态环境存在着潜在危害。因此开发无氟环保型的膜材料是防水透湿膜的重要发展方向。静电纺纳米纤维膜以其纤维直径小、孔径小、孔隙率高和易于疏水改性等优势，已引起防水透湿膜领域科研工作者的广泛关注，但如何实现纤维膜耐水压和透湿量的协同提高及力学性能的增强，依然是静电纺防水透湿膜领域亟需解决的关键问题。
为此，研究者以具有高孔隙率的聚丙烯腈纳米纤维膜为模板，首次引入聚二甲基硅氧烷（PDMS）作为无氟疏水剂对聚丙烯腈纤维膜进行改性，并通过加热处理诱导PDMS单体发生原位固化交联，在纤维膜表面形成疏水功能层的同时构筑了稳定的粘连结构。通过改变PDMS的含量，实现了纤维膜表界面润湿性和粘连孔道结构的协同调控，从而赋予了纤维膜优异的疏水性和较小的孔径，有效提高了纤维膜的防水性和防风性，其耐水压可达80.9kPa，透气率为9.9mm s-1；在减小孔径的同时纤维膜仍具有高的孔道连通性，使得纤维膜具有较好的舒适性，透湿量为12.5kg m-2 d-1，性能优于商品化的疏水型含氟微孔膜。此外，PDMS固化交联产生的粘连结构也赋予了纤维膜良好的力学性能，断裂强度为15.7MPa，为该膜材料在野外作训服、冲锋衣和帐篷等领域的实际应用提供了保证。
该项研究工作得到了国家自然科学基金、中央高校基础研究基金、东华大学励志计划的大力资助。
