近期，我院丁彬研究员、王先锋研究员带领的“功能纤维与纺织品”研究团队在环境友好型防水透湿膜材料研究领域取得了新突破，相关研究成果以“Environmental friendly and breathable fluorinated polyurethane fibrous membranes exhibiting robust waterproof performance”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 2017, 9, 29302-29310.）。论文的第一作者为纺织学院博士生赵景。
图a：C6FPU的化学结构式；图b：防水透湿膜的制备过程及其性能展示示意图
防水透湿膜不仅能够阻止液态水的渗透，同时还能有效传递水蒸汽，在户外服装、医疗卫生、精密电子、建筑材料等领域有着广泛的应用前景。目前市场上的防水透湿膜主要包括聚四氟乙烯（PTFE）疏水微孔膜和热塑性聚氨酯（TPU）亲水无孔膜。PTFE疏水微孔膜虽具有较好的防水透湿性能，但其难以自然降解、生产工艺复杂、且技术被外国公司垄断、价格昂贵。TPU亲水膜因其无孔结构而具有较高的耐水压、但其透气性较差、遇水易沾湿，且低温下透湿性较差。因此，如何通过简便快捷的技术制备出高性能、环境友好型防水透湿膜是目前亟待解决的难题。
为此，研究者设计并自主合成了全氟己基链双封端的聚氨酯（C6FPU），其降解产物不含全氟辛酸铵（PFOA）和全氟辛烷磺酸（PFOS），无明显持久性和生物累积性，可随生物体的新陈代谢排出体外。将其引入到聚氨酯（PU）的静电纺丝过程中，一步制备出了环境友好型防水透湿膜。同时，二价无机盐（MgCl2）的加入极大地降低了纤维膜的最大孔径，大幅度提高了其防水性能。最终制备的防水透湿膜耐水压可达104kPa，透湿量为11.5kg m-2 d-1，拉伸强度为12.4MPa，伸长率为234%。在具有良好防水与透湿性能的同时该膜对多种液体（水、牛奶、咖啡、油）都具有较好的疏液性能。此外，利用扩大的静电纺丝设备，可以实现防水透湿膜的大规模制备。该研究的最大意义在于，通过一步静电纺丝即可得到高性能、环境友好型防水透湿膜，且易于批量化生产，有利于实现其在多个领域的广泛应用。
该项研究工作得到了国家自然科学基金、上海市科委、上海市教委、国家重点研发项目和中央高校基础研究基金的大力资助。