مزايا الطلاءات الفائقة الكارهة للماء المعتمدة على الكيتوزان

الكيتوزان، وهو بوليسكاريد مشتق طبيعياً، يكتسب اهتماماً لقدراته على تشكيل الأفلام وسهولة تعديله. على عكس الطلاءات التقليدية المعتمدة على PFAS، التي تعتمد على المركبات الفلورية الاصطناعية، فإن طلاءات الكيتوزان قابلة للتحلل البيولوجي وغير سامة وصديقة للبيئة. من خلال طريقة ترسيب خالية من المذيبات، يمنح هذا الطلاء المتقدم خاصية السوبر هيدروفوبية للأقمشة، مما يوفر بديلاً صديقاً للبيئة لعلاجات الأقمشة.

الفوائد الرئيسية لطلاءات الكيتوزان الخالية من PFAS تشمل:

السلامة البيئية: خالية من المواد الكيميائية الفلورية الضارة، مما يقلل من التأثير البيئي.

قابلية التحلل: تتحلل طبيعياً دون إطلاق ملوثات دائمة.

توافق الجلد: آمنة للتلامس البشري، كما أكدت اختبارات التوافق الحيوي.

زيادة المتانة: تحافظ على الخصائص الكارهة للماء حتى بعد عدة دورات غسيل.

الأداء والخصائص الكارهة للماء

الخصائص الكارهة للماء ضرورية للتطبيقات في الملابس الخارجية، ومعدات الحماية، والمنسوجات الصناعية. تحليل زاوية الاتصال واختبارات تأثير القطرات تؤكد أن طلاء الكيتوزان يحقق خاصية السوبر هيدروفوبية، مع زاوية اتصال متقدمة (θA) تبلغ 151° وزاوية اتصال متراجعة (θR) تبلغ 136°. يُنسب تأثير مقاومة الماء هذا إلى تركيبة الهيكل الكيميائي للكيتوزان وخشونة السطح على النانو والميكرو، كما تم تحليله عبر المجهر الإلكتروني الماسح (SEM).

التحمل ومقاومة الغسيل

أحد التحديات الرئيسية لطلاءات مقاومة الماء هو متانتها تحت ظروف العالم الحقيقي. يظهر طلاء الكيتوزان الخالي من PFAS استقرارًا ملحوظًا، خاصةً تحت الظروف الحمضية. تظل خاصية الكارهية للماء intact حتى بعد ثمانية دورات غسيل، مما يوضح مقاومته للضغوط البيئية. كما أن التحليل الحراري الوزني مع مطيافية الأشعة تحت الحمراء (TGA-IR) يقيم أيضًا تدهور الطلاء الحراري، مؤكدًا أنه لا يتم إطلاق مركبات خطرة عند التحلل.

التوافق الحيوي والسلامة لبشرة الإنسان

ميزة حاسمة لطلاء الكيتوزان هي توافقه الحيوي، مما يجعله آمناً للتلامس المباشر مع الجلد. تشير اختبارات السمية الخلوية على الكيراتينوسيت البشرية (خط خلية HaCaT) والأرومة الليفية (خط خلية HFF-1) إلى أن الطلاء لا يسبب آثارًا سلبية، مما يضمن ملاءمته للاستخدام في الملابس، والنسيج الطبي، والأقمشة الواقية. هذا يميزها عن العلاجات التقليدية المعتمدة على PFAS، والتي قد تشكل مخاطر صحية بسبب التعرض المطول.

التطبيقات المستقبلية والآثار الصناعية

تطوير الطلاءات الفائقة الكارهة للماء الخالية من PFAS يفتح آفاقًا جديدة لمختلف الصناعات:

الملابس الخارجية والرياضية: أقمشة مستدامة مقاومة للماء للسترات والأحذية والخيام.

الأقمشة الطبية: أقمشة واقية ذات خصائص مضادة للبكتيريا ومقاومة للرطوبة.

الاستخدامات الصناعية والسيارات: طلاءات مقاومة للماء للمعدات والأثاث وملابس العمل.

مع تزايد الضغوط التنظيمية للتخلص من المنتجات التي تحتوي على PFAS، يجب على الصناعات تبني بدائل مبتكرة. يمثل الطلاء الكاره للماء القائم على الكيتوزان تقدمًا في علم المواد المستدامة، حيث يوفر حلاً فعالًا وصديقًا للبيئة وآمنًا لمعالجة الأقمشة.

طلاء الكيتوزان الفائق الكاره للماء الخالي من PFAS هو تقدم ثوري في تكنولوجيا النسيج. من خلال الاستفادة من الخصائص الطبيعية للكيتوزان، يوفر هذا الطلاء المبتكر مقاومة ممتازة للماء، ومتانة، وتوافق حيوي دون المساس بالبيئة. مع تشديد اللوائح المتعلقة بمركبات PFAS، سيكون من الضروري اعتماد بدائل مستدامة مثل طلاءات الكيتوزان للصناعات التي تهدف إلى تحقيق حلول عالية الأداء وواعية بيئيًا. تفتح هذه الخطوة الطريق لمستقبل أكثر خضرة في تكنولوجيا الأقمشة المقاومة للماء.

المصادر:

◆المراجع: ScienceDirect

◆ساينس دايركت: https://pse.is/74hjzx