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纳米纤维吸水材料 可让纸尿布等更加安全和环保

2016-12-22 21:17:13 来源:中国纸业网 浏览:758
 

现在用的高聚物吸水材料既难以降解又存在安全风险,新材料有望改变这个现状。

一项发表在《今日应用材料》(Applied Materials Today)上的研究称,一种用纳米纤维制造的新材料可以替代目前纸尿片和个人卫生产品中的有害材料。

论文的作者,来自印度理工学院(Indian Institute of Technology)的研究人员表示,和现有材料相比这种新材料对环境的影响更小,对人类更安全。

过去的几十年里,一次性纸尿片、卫生巾和其他个人卫生产品因为使用了高吸水性聚合物(SAP)而具有了吸水性。这些材料能够吸收它们自身重量几倍的液体。平均每张纸尿片能够吸收自身重量30倍的液体。

但是这些材料并不是可生物降解的。在理想的情况下,一张纸尿片需要500年才能降解。而且SAP材料还与健康问题有关,比如毒性休克综合征,因此在80年代被禁止用于制造卫生棉条。

据这些研究者称,一种用电纺丝醋酸纳米纤维制造的新材料没有SAP的这些缺陷。他们在研究中分析了这种材料,发现它可以代替SAP材料,用来制造女性卫生用品。

该论文的通讯作者 Chandra Sharma 表示,长时间地使用这些产品可以导致毒性休克综合症和其他健康问题,因此需要研发一种能够替代SAP的安全材料。

我们的材料不仅可以替代目前市面上卫生巾中危险的、难以生物降解的高吸水性聚合物的,而且性能并不比目前的材料差,甚至在舒适性和吸水性方面更胜一筹。

这种纳米纤维是用一种叫做静电纺丝技术(用静电从液体中抽出纤维的技术)制造的又细又长的材料。由于这种材料的表面积和体积相比十分巨大,因此研究人员认为它比现有材料的吸水性更好。他们将这种材料和市面上的卫生巾进行了比较,发现这种材料的吸水性的确更强。

目前市面上的卫生巾采用的材料是用扁平的带状纤维制造的,它们的直径约30微米。而新纳米纤维的直径只有150纳米,比前者细200倍。这种新材料比目前市面上的产品更加舒适,使用后的残留物更少。

 (a)市售卫生巾材料的纤维直径是30~40微米;(b)用直径为200纳米左右的电纺纳米纤维制造的原型材料。图片来源:Yadav, Shital et al, Applied Materials Today, September 2016

 

新纳米纤维(超过90%)的渗透性比传统材料(80%)更强,这使它的吸水性更好。这点在实验中得到了证实。在实验中使用了盐水和合成尿液,这种电纺纤维的吸水性比市面上的产品好得多。他们还测试了另外两种添加了SAP的纳米纤维,发现它们的吸水性没有纯纳米纤维好。

我们的研究结果说明,电纺纤维的性能比市面上一般的产品在吸水性和舒适度上更好。我们认为它是目前有害材料的理想替代物,” Sharma 博士表示,这种材料可使个人卫生用品的使用和弃置变得更加安全,我们希望它能在全球范围内对环境和人类健康起到有益作用。

 


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