液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料的成型方法及其應(yīng)用研究進(jìn)展

王镕琛　張一風(fēng)　段書(shū)霞　石沛龍　賈江換　張恒

摘要：液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料是當(dāng)前市場(chǎng)上應(yīng)用范圍廣且開(kāi)發(fā)價(jià)值高的纖維制品。為了探討液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料的成型方法以及功能性應(yīng)用特點(diǎn)，簡(jiǎn)述了液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料的差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng)、潤(rùn)濕梯度效應(yīng)和蒸騰效應(yīng)等機(jī)理，介紹了靜電紡絲、針刺、水刺、化學(xué)整理和等離子體改性等非織造成型和整理方法，闡述了液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料在醫(yī)療衛(wèi)生、油水分離和服裝領(lǐng)域的應(yīng)用形式。最后總結(jié)了液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料的成型方法的特點(diǎn)，展望了其未來(lái)應(yīng)用趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：液體非對(duì)稱(chēng)傳輸;非織造材料;功能紡織品;成型方法

中圖分類(lèi)號(hào)：TS174文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1009265X（2022）03001310

Research progress on forming methods and application of liquid

asymmetric transmission nonwoven material

WANG Rongchen ZHANG Yifeng DUAN Shuxia SHI Peilong

JIA Jianghuan ZHANG Heng

Abstract： Liquid asymmetric transmission nonwoven materials are fiber products with extensive application and high development value in the current market. To investigate liquid asymmetric transmission nonwoven material forming methods and functional application characteristics， the differential capillary effect， wetting gradient effect and transpiration effect and other mechanisms of liquid asymmetric transmission nonwoven materials were briefly described. The nonwoven forming and finishing processes such as electrospinning， needle punching， hydroentanglement， chemical finishing and plasma modification were introduced. Moreover， the application forms of liquid asymmetric transmission nonwoven materials in the medical， health care， oilwater separation， moisture absorption and clothing fields were elaborated. Finally， the characteristics of liquid asymmetric transmission nonwoven material forming methods were summarized and the future application tendency was prospected.

Key words： liquid asymmetric transmission; nonwoven material; functional textiles; forming methods

液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料作為一種纖維集合體，具有液體單向傳輸功能，屬于先進(jìn)紡織材料領(lǐng)域。隨著人們生活質(zhì)量的提高，液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料在日常生活中逐漸發(fā)揮著重要的作用。例如在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域[1]，液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料可以有效阻隔病毒細(xì)菌、有害顆粒和溶液等物質(zhì)的滲入，保護(hù)醫(yī)務(wù)人員在診療護(hù)理過(guò)程中不受感染。在油水分離領(lǐng)域[23]，液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料可以通過(guò)油和水不同的潤(rùn)濕性，從而實(shí)現(xiàn)油水分離效果。在服裝領(lǐng)域[4]，液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料可以將皮膚表面的汗液快速傳遞至體外，為穿著者提供良好的熱濕舒適性。液體非對(duì)稱(chēng)傳輸材料可以通過(guò)機(jī)織、針織和非織造成型等技術(shù)制備。其中，非織造技術(shù)作為一種現(xiàn)代的材料成型技術(shù)，具有成型速度快、工藝簡(jiǎn)單和結(jié)構(gòu)易調(diào)控的特點(diǎn)，為液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料的快速成型與功能性應(yīng)用提供了理論思路與技術(shù)支持。采用非織造成型技術(shù)制備液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料已逐漸成為纖維材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文主要從液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料的傳輸機(jī)理、非織造成型方法和制備工藝等方面進(jìn)行綜述和分析，列舉了液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料在醫(yī)療衛(wèi)生、油水分離和服裝等領(lǐng)域的應(yīng)用和研究進(jìn)展。

1液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料

1.1液體非對(duì)稱(chēng)傳輸特性

液體非對(duì)稱(chēng)傳輸是指液體在外力（壓力場(chǎng)、光、磁等）或內(nèi)應(yīng)力作用下，可以沿著特定的方向發(fā)生移動(dòng)和（或）滲透，反之則難以實(shí)現(xiàn)液體的快速傳輸和（或）滲透[57]。其工作原理是通過(guò)內(nèi)外兩層的潤(rùn)濕性或結(jié)構(gòu)性差異而實(shí)現(xiàn)，其傳輸過(guò)程如圖1所示。兩側(cè)的潤(rùn)濕性或結(jié)構(gòu)性差異會(huì)形成潤(rùn)濕梯度或差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng)，進(jìn)而賦予其一定的液體非對(duì)稱(chēng)傳輸特性。

1.2液體非對(duì)稱(chēng)傳輸機(jī)理

液體在非織造材料內(nèi)的非對(duì)稱(chēng)傳輸機(jī)理可分為差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng)、潤(rùn)濕梯度效應(yīng)、蒸騰效應(yīng)和上述的組合應(yīng)用。

1.2.1差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng)

當(dāng)非織造材料具有雙層結(jié)構(gòu)時(shí)，其中一層纖維網(wǎng)的孔徑較粗，毛細(xì)管的附加壓力小;另一層纖維網(wǎng)的孔徑較細(xì)，毛細(xì)管的附加壓力大。所以?xún)蓪咏缑嫣帟?huì)形成附加壓力差，液體在附加壓力差的作用下沿著特定方向從一側(cè)傳遞到另一側(cè)[9]，這就是差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng)。差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng)如圖2所示。

兩層非織造材料間毛細(xì)管形成的附加壓力差ΔP為：

式中：ΔP為附加壓力差，σ為氣液界面表面張力，θ為液體與材料的接觸角，r為孔隙理論半徑。

1.2.2潤(rùn)濕梯度效應(yīng)

當(dāng)非織造材料兩側(cè)潤(rùn)濕性差異較大時(shí)會(huì)產(chǎn)生潤(rùn)濕梯度效應(yīng)。自然界中具備液體非對(duì)稱(chēng)傳輸能力的生物大多都基于這個(gè)機(jī)理，原因是它們表面具有潤(rùn)濕性不同的兩種區(qū)域，即親水區(qū)和疏水區(qū)。在兩種區(qū)域之間會(huì)產(chǎn)生一種界面不平衡力。一旦液滴受到這種不平衡力，就會(huì)朝著特定的方向運(yùn)動(dòng)，即液體非對(duì)稱(chēng)傳輸運(yùn)動(dòng)[10]。界面不平衡力原理如圖3所示。

該界面不平衡力（潤(rùn)濕梯度驅(qū)動(dòng)力）可以通過(guò)Young方程推導(dǎo)出[11]，可用式（2）表示。潤(rùn)濕梯度效應(yīng)是目前液體非對(duì)稱(chēng)傳輸?shù)闹饕獙?shí)現(xiàn)方法。

式中：R為液體與界面的基半徑，θA和θB分別表示液體在潤(rùn)濕梯度前后兩側(cè)的接觸角，φ表示極角。

1.2.3蒸騰效應(yīng)

植物具有極強(qiáng)的水傳導(dǎo)能力，可以克服重力將水分從其根部傳遞至葉片部分，再通過(guò)葉片將水分蒸發(fā)出來(lái)[12]。植物的蒸騰作用如圖4所示。其蒸發(fā)速率遠(yuǎn)比表面上液態(tài)水分的揮發(fā)快得多。該機(jī)理的產(chǎn)生與植物的根、莖、枝、葉的系統(tǒng)構(gòu)造緊密相關(guān)[13]。借助植物這方面的特性和優(yōu)勢(shì)來(lái)進(jìn)一步展開(kāi)對(duì)非織造材料的研究，可以仿照植物蒸騰效應(yīng)的特點(diǎn)來(lái)大大提高非織造材料對(duì)水分的液體非對(duì)稱(chēng)傳輸能力。基于植物蒸騰效應(yīng)的液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料具有分層纖維結(jié)構(gòu)，同時(shí)具備反重力的液體非對(duì)稱(chēng)傳輸特性和不受阻礙的散熱能力，因此可以更好地用于干燥和冷卻。

1.2.4多種組合機(jī)理

除了上述3種單一液體非對(duì)稱(chēng)傳輸機(jī)理外，還會(huì)出現(xiàn)一些上述3種機(jī)理的兩兩組合形式如表1所示。例如把植物的蒸騰效應(yīng)與差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng)相結(jié)合，所制備的材料既具有了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的特點(diǎn)，同時(shí)還擁有植物蒸騰作用克服重力傳輸?shù)哪芰?，因此把?/p>

中兩種機(jī)理相結(jié)合可以同時(shí)發(fā)揮二者的共同優(yōu)勢(shì)。同理，差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng)與潤(rùn)濕梯度效應(yīng)、蒸騰效應(yīng)與潤(rùn)濕梯度效應(yīng)均可以組合制備更多類(lèi)型的液體非對(duì)稱(chēng)傳輸材料。

2液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料的成型

與整理方法液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料的成型與整理方法包括靜電紡絲法、針刺法和水刺法和后整理法。其中后整理法又分為化學(xué)整理法和等離子體改性法。

2.1靜電紡絲法

靜電紡絲法是通過(guò)表面電荷之間的靜電排斥力來(lái)制備連續(xù)的納米纖維。用該技術(shù)制備的納米纖維網(wǎng)具有直徑小、比表面積大和孔隙率高等特點(diǎn)[1]。劉沙柯等[19]以聚乙烯醇（PVA）和海藻酸鈉（SA）為原料，通過(guò)靜電紡絲法直接將纖維沉積在滌綸表面，并在該表面形成了聚乙烯醇/海藻酸鈉納米纖維薄膜。與未處理滌綸相比，改性滌綸的毛細(xì)效應(yīng)值提高;Huang等[20]通過(guò)靜電紡絲法在親水棉上沉積不同厚度的聚苯乙烯層，接著制備出親水/疏水Janus型雙層非織造材料，該材料可以收集霧滴中的水分，其原理如圖5所示，與未處理的親水棉相比，Janus型雙層非織造材料的水分收集率提高了147%。

除了上述直接將納米纖維膜沉積在材料上以外，還可以設(shè)計(jì)一種三層纖維膜的結(jié)構(gòu)（外層膜兩側(cè)分別是疏水膜與超親水膜，中間為轉(zhuǎn)移層）。在內(nèi)外存在的壓力差或濕度差的情況下，該結(jié)構(gòu)可讓水蒸氣和空氣自由通過(guò)，而阻擋水滴的傳遞，從而達(dá)到防水透氣的目的[1]。Miao等[21]先通過(guò)靜電紡絲法制備水解聚丙烯腈（PURPAN）/（PANSiO2）雙層纖維膜，再通過(guò)靜電紡絲法將PU膜沉積在該雙層纖維膜上，從而形成了三層纖維膜結(jié)構(gòu)，再將這個(gè)三層纖維膜結(jié)構(gòu)水解為PUR/（PURHPAN）/（HPANSiO2）纖維膜，最后測(cè)量其液體非對(duì)稱(chēng)傳輸?shù)闹笖?shù)（AOTC）為1021%;Li等[22]用聚氨酯（PU）和氟化聚氨酯（FPU）為原料，通過(guò)靜電紡絲法制備了疏水性纖維膜，該纖維膜可以使水蒸氣傳輸并且防水滲透;Cakir等[23]通過(guò)靜電紡絲法將聚氨酯（PU）和二氧化硅噴涂在材料表面，測(cè)量噴涂后的材料與水的接觸角為154.5°，達(dá)到了防水透氣的效果。

綜上可知，靜電紡絲法對(duì)于液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料的制備起到了推動(dòng)作用，并且該技術(shù)具有制備工藝簡(jiǎn)便且成本低廉等優(yōu)勢(shì)。但是目前這種方法在該領(lǐng)域的應(yīng)用相對(duì)較少，所以未來(lái)需要加大靜電紡絲法在制備液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料的應(yīng)用。

2.2針刺法

利用針刺法制備的液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料，通常是將潤(rùn)濕性不同的兩種纖維分層放置，經(jīng)開(kāi)松梳理后通過(guò)針刺法將兩層纖維網(wǎng)復(fù)合在一起。由于兩層纖維網(wǎng)的親疏水性不同，使得復(fù)合后的雙層結(jié)構(gòu)具有潤(rùn)濕梯度效應(yīng)。江奇佳等[24]先采用針刺法將滌綸纖維和粘膠纖維分別加工制備成兩種單層纖維網(wǎng)，再將二者疊合通過(guò)針刺形成復(fù)合纖維網(wǎng)。液體在滌綸/粘膠針刺復(fù)合纖維網(wǎng)的傳遞具有選擇性和方向性，所以該材料具有液體非對(duì)稱(chēng)傳輸性能。

針刺法制備的液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料具有良好的拉伸性、透氣性以及熱穩(wěn)定性，并且其性能穩(wěn)定，在高溫或酸堿環(huán)境下不會(huì)受到特別大的影響[25]，是未來(lái)的研究方向。

2.3水刺法

水刺法和針刺法的原理相似，都是為了構(gòu)建雙層結(jié)構(gòu)之間的潤(rùn)濕梯度以此來(lái)實(shí)現(xiàn)液體的非對(duì)稱(chēng)傳輸。王偉等[26]以粘膠纖維和二維、三維卷曲度的滌綸纖維為原料，通過(guò)水刺法來(lái)制備液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料。二維卷曲滌綸復(fù)合水刺非織造材料的液體非對(duì)稱(chēng)傳輸指數(shù)（AOTC）較大，所以該類(lèi)型非織造材料的液體非對(duì)稱(chēng)傳輸能力最強(qiáng);Song等[27]將疏水性殼聚糖纖維和親水性粘膠纖維分別加工成纖維網(wǎng)，再通過(guò)水刺法將二者疊合并固結(jié)在一起制成殼聚糖/粘膠復(fù)合非織造材料，制備過(guò)程如圖6（a）所示。研究發(fā)現(xiàn)，從殼聚糖一側(cè)滴加的液體可以穿過(guò)非織造材料，從粘膠一側(cè)滴加的液體呈現(xiàn)水平擴(kuò)散而不是垂直穿過(guò)，其兩側(cè)的液體轉(zhuǎn)移情況如圖6（b）所示。

2.4后整理法

后整理法是在非織造材料制備完成后，將其本身不具備液體非對(duì)稱(chēng)傳輸特性的非織造材料通過(guò)化學(xué)整理法或者等離子體改性法使其具有該特性，后整理法分類(lèi)如圖7所示。

2.4.1化學(xué)整理法

化學(xué)整理法，是將一種或者幾種化學(xué)整理劑涂敷到非織造材料使得整理面對(duì)水具有不同的潤(rùn)濕性，一般包括單面親水整理、單面疏水整理還有雙面親疏水性整理3種。

a）單面親水整理

單面親水整理是用親水整理劑對(duì)非織造材料的一側(cè)進(jìn)行親水整理，使得整理面親水性得到明顯提高。由于整理面的親水性比另一側(cè)強(qiáng)，進(jìn)而在垂直方向上形成了潤(rùn)濕梯度，此時(shí)非織造材料就具有了液體非對(duì)稱(chēng)傳輸性能。任祺等[28]先將整理劑Hansi QSCONC對(duì)聚丙烯SMS非織造材料進(jìn)行親水整理，當(dāng)其體積與水的體積比為1∶5時(shí)，此時(shí)非織造材料的液體非對(duì)稱(chēng)傳輸能力最強(qiáng);秦志[29]通過(guò)單側(cè)浸泡工藝，將乙醇超聲振蕩清洗后的PP非織造材料，放在鄰苯二酚（CCH）和聚乙烯亞胺（PEI）溶液中單面浸泡，從而得到液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料;張建國(guó)等[30]利用吸濕排汗去污整理劑TF620對(duì)尼龍一側(cè)進(jìn)行親水整理，通過(guò)測(cè)量該側(cè)材料的潤(rùn)濕性發(fā)現(xiàn)其親水性提高，所以被親水整理的尼龍與另一側(cè)在垂直方向上形成了潤(rùn)濕梯度，即液體非對(duì)稱(chēng)傳輸能力得到明顯提升。

b）單面疏水整理

對(duì)親水材料來(lái)說(shuō)，如果對(duì)其中一側(cè)進(jìn)行疏水整理也可以達(dá)到類(lèi)似的效果。李珂等[31]用疏水整理劑Repellen SMS，以泡沫整理技術(shù)進(jìn)行疏水整理，再測(cè)量整理完成的非織造材料單向傳遞指數(shù)高達(dá)153.35;齊國(guó)瑞等[32]利用拒水劑RUCODRY ECO對(duì)純棉水刺非織造材料進(jìn)行單面疏水整理，當(dāng)液體從親水側(cè)滴向疏水側(cè)，液體無(wú)法傳輸，而從疏水側(cè)滴向親水側(cè)可以實(shí)現(xiàn)液體非對(duì)稱(chēng)傳輸;潘虹等[33]利用FG910型含氟拒水劑對(duì)純棉水刺非織造材料進(jìn)行單面疏水整理，此時(shí)材料兩側(cè)的親疏水性的差別較大;Wu等[34]以聚丙烯腈為原料，通過(guò)靜電紡絲法將聚丙烯腈—二甲基甲酰胺溶液加工成纖維膜，再將纖維膜在200℃的條件下加熱3 h，整理前后對(duì)比如圖8所示。

c）雙面親疏水性整理

除了上述兩種方式以外，還可以將非織造材料兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行親/疏水性整理，即一側(cè)親水整理，另一側(cè)疏水整理，使得兩側(cè)具有親疏水性不同的區(qū)域。王潔等[35]利用泡沫整理法對(duì)聚丙烯SMS非織造材料一側(cè)進(jìn)行單面親水整理，而另一側(cè)進(jìn)行三拒抗整理;Bormashenko等[36]先將三氯甲烷與二氯甲烷的混合溶液涂在不銹鋼金屬絲網(wǎng)兩側(cè)，使金屬絲網(wǎng)的兩側(cè)均獲得超疏水性，再對(duì)其中的一側(cè)進(jìn)行紫外光照射使其疏水性轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水性。然后材料兩側(cè)親疏水性不同的區(qū)域形成潤(rùn)濕梯度，從而處理后的非織造材料具有液體非對(duì)稱(chēng)傳輸能力。

目前化學(xué)法主要應(yīng)用于聚丙烯SMS非織造材料，整理方式一般有噴灑法、浸泡法和泡沫法等，有關(guān)化學(xué)法整理非織造材料的研究如表2所示。

2.4.2等離子體改性法

等離子體改性法是在化學(xué)法完成后的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，該方法可以改變非織造材料化學(xué)和物理的表面性質(zhì)，并且不影響其體積特征。Wang等[37]將等離子體改性法與化學(xué)法相結(jié)合來(lái)制備液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料，首先在不做處理的滌綸非織造材料任意兩側(cè)滴加液體均可發(fā)生滲透，接著用疏水劑對(duì)兩側(cè)進(jìn)行整理，在其中一側(cè)滴加液體無(wú)法進(jìn)行滲透，當(dāng)這一側(cè)進(jìn)行紫外線(xiàn)照射后，液體在該面進(jìn)行擴(kuò)散且無(wú)法滲透到另一側(cè)，但在僅受化學(xué)處理沒(méi)有被紫外線(xiàn)照射一側(cè)滴加液體便可以迅速滲透到另一側(cè);Zhou等[38]選用商業(yè)聚酯非織造材料為模型，先用化學(xué)技術(shù)對(duì)非織造材料進(jìn)行預(yù)處理，然后進(jìn)行紫外線(xiàn)照射。在照射前涂層非織造材料兩側(cè)都具有超疏水性，過(guò)程如圖9所示，涂層非織造材料上的水、大豆油和十六烷（從左到右）可長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定停留，經(jīng)過(guò)10 h紫外線(xiàn)照射，表面十六烷已經(jīng)完全滲透，水和大豆油保持不變;經(jīng)過(guò)14 h照射，大豆油也完全滲透，水依然保持不變;照射24 h之后，所有液滴均完成滲透。所以經(jīng)過(guò)24 h紫外線(xiàn)照射的涂層非織造材料具有液體非對(duì)稱(chēng)傳輸能力。

綜上可知，靜電紡絲法簡(jiǎn)單易操作，但是應(yīng)用少、產(chǎn)量低;針刺法的優(yōu)點(diǎn)是原料廣泛、種類(lèi)多，但是纖維一般較粗導(dǎo)致手感比較粗糙;水刺法制備的材料表面手感細(xì)膩，但是用于生產(chǎn)的原料較貴。所以針刺法在液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料的應(yīng)用偏多，其它的方法目前處于研究階段。后整理法中的化學(xué)整理法操作簡(jiǎn)便，但制備用到的化學(xué)試劑對(duì)人體和環(huán)境都有著不同程度的危害，而且其液體非對(duì)稱(chēng)傳輸性能還容易受到外界環(huán)境的影響，幾種方法的對(duì)比如表3所示，所以開(kāi)發(fā)無(wú)毒無(wú)害的化學(xué)整理劑是制備液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料的必然趨勢(shì)。與后整理法相比，前3種方法沒(méi)有使用化學(xué)試劑，而且非對(duì)稱(chēng)傳輸性能不會(huì)因環(huán)境改變而失效，所以更加安全穩(wěn)定，受到了學(xué)者的關(guān)注。

3液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料的應(yīng)用

隨著科技水平的提升以及研究的不斷深入，液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料得到了更為廣泛的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。當(dāng)前液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料主要應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、油水分離和服裝等領(lǐng)域。

3.1醫(yī)療衛(wèi)生

液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，通過(guò)其性能的特殊性制備的手術(shù)服等醫(yī)用防護(hù)用品既具有良好的透氣性和排汗能力，又可以防止外界液體的滲入。徐宏等[39]采用靜電噴灑法對(duì)非織造材料進(jìn)行液體非對(duì)稱(chēng)傳輸整理，整理過(guò)后的非織造材料可以使汗液快速排出并且防止外側(cè)的液體向內(nèi)部滲透，該材料可作為制備手術(shù)服的原料;馬若陽(yáng)等[40]利用表面泡沫整理技術(shù)對(duì)聚丙烯SMS非織造材料的兩側(cè)進(jìn)行整理，使得其在垂直方向上形成潤(rùn)濕梯度，因此以聚丙烯SMS為主要原材料的手術(shù)服具備了防滲透的能力;王潔等[35]采用泡沫整理法對(duì)紡粘熔噴紡粘（SMS）一面親水整理，一面三拒（拒酒精、拒血液、拒油）一抗（抗靜電）整理，使得材料在具備防護(hù)能力的同時(shí)還具有液體非對(duì)稱(chēng)傳輸能力;Wang等[41]將ZIF8摻入PAN中制備出粗糙的纖維，再通過(guò)靜電紡絲技術(shù)把粗糙纖維層與PAN層復(fù)合成多層結(jié)構(gòu)的材料，該材料具有液體非對(duì)稱(chēng)傳輸性能以及高水蒸氣傳輸率，是制備口罩的優(yōu)質(zhì)材料。

3.2油水分離

液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料也可以用于油水分離。當(dāng)前油水分離的方法包括燃燒法和化學(xué)處理法，分離效率較高，但會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料是利用材料與水和油的潤(rùn)濕性不同而實(shí)現(xiàn)對(duì)兩種物質(zhì)的分離[42]。張賢等[43]以八甲基環(huán)四硅氧烷（D4）為原材料，利用等離子體氣相接枝法將其聚合于通過(guò)靜電紡絲法制備的醋酸纖維（CA）膜表面，從而形成一種單面超疏水單面親水的Janus型CA纖維膜，該纖維膜具有分離率高、重復(fù)利用性好以及制備工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，能有效解決油水分離問(wèn)題;附青山等[44]通過(guò)靜電紡絲法在多孔聚乙烯瓶上沉積聚丙烯腈（PAN）纖維膜，制備出具有高效油水分離性能的分離膜裝置;Fu等[45]利用十八胺（ODA）和丙氧基化甘油三縮水甘油醚（GPTE）組成的溶液浸涂聚酯非織造材料，再在其中一側(cè)進(jìn)行紫外線(xiàn)照射，最終制備的非織造材料在水中可以讓油進(jìn)行定向傳遞，從而實(shí)現(xiàn)油水分離，其工作原理如圖10所示。

3.3服裝

液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料同樣適用于服裝領(lǐng)域。人們運(yùn)動(dòng)時(shí)所穿的服飾需要具備吸濕快干性能，因?yàn)樵系膶?dǎo)濕性是影響服裝舒適性的重要因素之一[46]。賀建國(guó)等[47]選擇濕度狀態(tài)下的具有良好保形性的PBT長(zhǎng)絲和具有吸濕快干功能的Cooldry長(zhǎng)絲作為原料，將兩種材料進(jìn)行組合并且浮點(diǎn)型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最后制備一種既舒適又持久的液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料;Wang等[15]以靜電紡絲法制備了仿生多孔Murray液體非對(duì)稱(chēng)傳輸纖維膜，該纖維膜具備逆重力導(dǎo)液和內(nèi)層速干性能，所以可作為運(yùn)動(dòng)服的制備原料;在洗刷過(guò)后的鞋子上面會(huì)殘留少量的水及洗劑的雜質(zhì)，所以會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)而導(dǎo)致鞋面變黃。王曉佩等[48]通過(guò)了解運(yùn)動(dòng)鞋變黃原理提出了針對(duì)運(yùn)動(dòng)鞋的液體非對(duì)稱(chēng)傳輸貼膜，不僅可以將鞋面附著的水和洗滌劑排出，還阻擋外界水分和氧氣的進(jìn)入，從而達(dá)到防止鞋面變黃的目的。

4結(jié)語(yǔ)

液體非對(duì)稱(chēng)傳輸?shù)臋C(jī)理主要包括差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng)、潤(rùn)濕梯度效應(yīng)、蒸騰效應(yīng)以及幾個(gè)原理的組合應(yīng)用，并且組合應(yīng)用可以充分發(fā)揮各自機(jī)理的優(yōu)勢(shì)。目前潤(rùn)濕梯度效應(yīng)是液體非對(duì)稱(chēng)傳輸?shù)闹饕獙?shí)現(xiàn)方法。

非織造成型技術(shù)具有成型快、生產(chǎn)效率高等優(yōu)勢(shì)。運(yùn)用非織造成型技術(shù)能夠更快地完成液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料的制備。后整理法操作簡(jiǎn)單，但是使用的化學(xué)試劑會(huì)對(duì)人體以及環(huán)境造成危害，并且其性能易受外界環(huán)境影響而失效。所以靜電紡絲法、針刺法和水刺法相對(duì)于后整理法來(lái)說(shuō)不僅安全而且其液體非對(duì)稱(chēng)傳輸性能更穩(wěn)定。

液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料主要應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、油水分離、服裝、航空航天和自清潔等領(lǐng)域。所以當(dāng)前的研究方向是拓展其應(yīng)用領(lǐng)域，從而實(shí)現(xiàn)液體非對(duì)稱(chēng)傳輸非織造材料的多元化發(fā)展。

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收稿日期：20210630網(wǎng)絡(luò)出版日期：20211021

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（52003306）;河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目（20A540001）;河南省醫(yī)用防護(hù)用品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（YD2021006）;中原工學(xué)院自主創(chuàng)新應(yīng)用研究項(xiàng)目（K2020YY002）

作者簡(jiǎn)介：王镕琛（1996-），男，鄭州人，碩士研究生，主要從事新型非織造成型技術(shù)方面的研究。

通信作者：張恒，Email：zhangheng2699@zut.edu.cn