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国外研究人员开发了一种涂层,可以防止合成纤维在洗涤过程中脱落有害的微纤维

 发布时间:2023-02-23 00:00  来源:多伦多大学、NTMT纺织新材料

多伦多大学的一组研究人员设计了一种解决方案,以减少洗涤合成纤维织物时微塑料纤维的脱落量。


在一个被快时尚淹没的世界里——一个以低价生产大量廉价服装的行业巨大的环境成本–现在超过三分之二的衣服由合成纤维制成,如尼龙、聚酯、丙烯酸和人造丝。


当由合成纤维制成的衣服进入洗衣机时,清洗周期内产生的摩擦会产生微小的撕裂,导致微塑料纤维(长度小于500微米)断裂,并沿着洗衣排水管进入水道,这些颗粒很难清除,需要几十年或更长时间才能完全分解。


但是密歇根大学的研究人员说,解决这个问题的巧妙方法可能已经在你的橱柜里了:一种在许多家用产品中发现的硅基有机聚合物涂层。


Ontario,应用科学与机械工程学院和工业工程助理教授和他的团队创造了一种由聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成的从基底生长出来的由线性单聚合物链形成的纳米尺度的表面层的两层涂层。


该小组进行的实验表明,这种涂层可以显著减少尼龙衣服在反复洗涤后的微纤维脱落。研究结果发表在Nature Sustainability上.


“我的实验室几年来一直在其他表面上使用这种涂层,包括玻璃和金属,”Golovin说。“我们观察到的特性之一是它非常滑,这意味着它的摩擦力非常低。”


PDMS被用在洗发水中,使头发有光泽和非常光滑,也被用作油中的食品添加剂,以防止液体在瓶装时起泡。


Sudip Kumar Lahiri,Golovin实验室的博士后研究员,也是这项研究的第一作者,推断说,用PDMS基织物整理剂减少洗涤过程中发生的摩擦,可以防止纤维在洗涤过程中相互摩擦和断裂。


研究人员在研究过程中面临的最大挑战之一是确保PDMS留在织物上。Sudip Kumar Lahiri是一名纺织工程师,他基于对织物染料的理解开发了一种分子引物。Lahiri认为,负责在反复洗涤后保持染色服装色彩鲜艳的粘合剂类型也适用于PDMS涂层。


单独的底层涂料和PDMS涂层都不能减少微塑料纤维脱落,但他们一起创造了一种强力整理剂,在九次洗涤后减少了90%以上的微纤维释放。


“PDMS涂层是环境友好的,因为它们不像今天使用的许多聚合物那样来自石油,”Golovin说,他因这项工作获得了一项 Connaught New Researcher奖。


“由于添加了Sudip的底层涂层,我们的涂层足够坚固,可以保留在服装上,并随着时间的推移继续减少微纤维脱落。”


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在九次洗涤循环后,由扫描电子显微镜拍摄的未涂覆(左上,右)和涂覆(左下,右)尼龙织物的图像(图像由Sudip Lahiri提供)


由于PDMS是天然的防水材料,研究人员目前正在努力使涂层亲水,以便涂层织物能够更好地排汗。该小组还将研究扩展到尼龙织物以外,包括聚酯和合成纤维混纺织物。


“许多纺织品由多种纤维制成,”Golovin说。“我们正在努力制定正确的聚合物结构,以便我们的涂层可以同时持久地粘附在所有这些纤维上。”


世界各国政府一直在寻找最大限度减少洗涤合成纤维织物时产生的微纤维的方法,因为这些微纤维会积聚在海洋、湖泊和河流中,威胁海洋生物,并通过其在食物和自来水中的存在进入人类食物链。一个例子是洗衣机过滤器,它已经成为阻止微塑料纤维进入水道的主要手段。在Ontario,立法成员有提出一项法案,要求该省的新洗衣机安装过滤器。


“然而,当我们看看世界各国政府正在做的事情时,首先没有阻止微塑料纤维产生的趋势,”Golovin说,“我们的研究正朝着不同的方向推进,我们实际上解决了问题,而不是在这个问题上贴上创可贴。


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