隨著(zhù)人們生活水平的不斷提高和衛生意識的重視，一次性醫衛用品行業(yè)發(fā)展迅速。2020年，個(gè)人衛生用品市場(chǎng)規模已超過(guò)1000億美元；自2019年新冠疫情爆發(fā)以來(lái)，全球每月使用和處理的口罩數量達1290億個(gè)。這些產(chǎn)品的基本組成部分主要是不可生物降解的聚丙烯（PP）和聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）纖維非織造布，此類(lèi)產(chǎn)品因高度污染難以回收再利用，因此，此類(lèi)產(chǎn)品使用后產(chǎn)生的垃圾通常被焚燒或填埋處理，少部分因管理不當流落到環(huán)境中或成為微塑料的來(lái)源，會(huì )對環(huán)境和生態(tài)系統造成不可估量的危害。近期，隨著(zhù)各國各地區限塑令或禁塑令的頒布，開(kāi)發(fā)可生物降解的一次性衛生產(chǎn)品是非常有必要的。

纖維素是地球上最豐富的生物質(zhì)之一，可再生、可生物降解。纖維素非織造布因良好的透氣性和保水性，已廣泛應用于個(gè)人護理、美容美妝、醫療等領(lǐng)域。然而纖維素非織造布不適合直接用于吸收性衛生產(chǎn)品，因這類(lèi)產(chǎn)品的主要功能是促進(jìn)液體快速滲透到吸收芯層，并有效阻止反滲，其表層材料的功能除受本身物理結構設計的影響外，還與親疏水性有關(guān)。此外，透氣性是此類(lèi)產(chǎn)品應用的另一個(gè)關(guān)鍵性能，因為人體產(chǎn)生的水分和熱量需要通過(guò)透氣的孔隙持續排出，以保持皮膚干燥舒適。因此，開(kāi)發(fā)兼具疏水和良好透氣性的纖維素非織造布具有重要意義。

近日， 東華大學(xué)烏婧副研究員、王華平研究員團隊與鄒黎明教授共同在《 Carbohydrate polymers 》雜志上發(fā)表了題為"Hydrophobic, breathable cellulose nonwoven fabrics for disposable hygiene applications"（DOI: 10.1016/j.carbpol.2022.119367）的論文。該課題組提出了一種簡(jiǎn)便高效的一步改性方法，通過(guò)氨酯化反應在纖維素結構上分別引入三種疏水官能團，有效地將完全親水的纖維素非織造基材轉化為高度疏水的織物（水接觸角為130–135°）。更重要的是，通過(guò)調節改性劑濃度，優(yōu)化異氰酸酯的類(lèi)型和取代度，可以很好地保持改性織物的透氣性（變化±6%）。該研究系統探究了改性劑種類(lèi)和濃度對織物結構和關(guān)鍵性能（疏水性、透氣性、斷裂強度、柔韌性）的影響。

圖1：制備示意圖

研究結果表明：采用一步氨酯化反應，分別將三種單異氰酸酯（叔丁基異氰酸酯TBIS、間甲苯異氰酸酯MTIS和3-異氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷ISPTMOS）成功接枝到纖維素上。如圖1所示，通過(guò)疏水基團取代度的調控，使疏水織物固有的透氣性保持在良好水平（1300–1400 mm/s），其中CNW-TBIS (5 wt%)（DS c = 0.048）改性織物的水接觸角為132.5°，透氣性比原織物（1337 mm/s）提高了5.9%；CNW-MTIS (1 wt%)（DS c = 0.066）和CNW-ISPTMOS (0.5 wt%)（DS c = 0.006）改性織物的水接觸角分別為132.7°和134.2°，透氣性略低于原織物 (分別為2.9%和6.9%)，此外，這些織物的斷裂強度大于80 N/5cm，柔韌性與原織物相當，能基本滿(mǎn)足吸收性衛生用品面層的性能要求。這種方法在非織造布后整理階段具有很大的工業(yè)放大潛力，并且疏水性和透氣性可以在一定程度上針對不同類(lèi)型的纖維素織物進(jìn)行調整。

圖2：不同濃度改性劑所得織物的水接觸角(WCA)，透氣性，強度和柔韌性---（a）TBIS，（b）MTIS  （c）ISPTMOS，（d）改性前后織物的柔韌性測試照片。

本文章選自《產(chǎn)業(yè)用紡織品》（第03期2022年總第410期）中的前沿科技