Waterborne electrospinning of fluorine-free stretchable nanofiber membranes with waterproof and breathable capabilities for protective textiles

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作者
Wen Zhou,Xiaobao Gong,Yang Li,Yang Si,Shichao Zhang,Jianyong Yu,Bin Ding
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier]
卷期号:602: 105-114 被引量:58
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2021.05.171
摘要

Hypothesis: Smart membranes with robust liquid water resistance and water vapor transmission capabilities have attracted growing attentions in personal protective equipment and environmental protection. However, current fluorine-free waterproof and breathable nanofibrous membranes are usually prepared through toxic solvent-based electrospinning, which raises great concerns about their environmental impacts. Experiments: We develop environmentally friendly fluorine-free polyurethane nanofibrous membranes with robust waterproof and breathable performances via waterborne electrospinning without post-coating treatment. The incorporation of the low surface energy long-chain alkyls and polycarbodiimide crosslinker imparts the interconnective porous channels with high hydrophobicity to waterborne fluorine-free polyurethane nanofibrous membranes. Findings: The waterborne fluorine-free nanofibrous membranes show high water contact angle of 137.1°, robust hydrostatic pressure of 35.9 kPa, desirable water vapor transmission rate of 4885 g m−2 d-1, excellent air permeability of 19.9 mm s−1, good tensile elongation of 372.4%, and remarkable elasticity of 56.9%, thus offering strong potential for protective textiles and leaving no toxic solvent residues. This work could also serve as a guide for the design of green and high-performance fibrous materials used for medical hygiene, wearable electronics, water desalination, and oil/water separation.
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