Die Vorteile von chitosanbasierten superhydrophoben Beschichtungen

Chitosan, ein natürlich gewonnenes Polysaccharid, gewinnt aufgrund seiner filmformenden Eigenschaften und der einfachen Modifizierbarkeit an Aufmerksamkeit. Im Gegensatz zu traditionellen PFAS-basierten Beschichtungen, die auf synthetischen fluorierten Verbindungen basieren, sind Chitosan-Beschichtungen biologisch abbaubar, ungiftig und umweltfreundlich. Durch ein lösungsmittelfreies Abscheidungsverfahren verleiht diese fortschrittliche Beschichtung Textilien Superhydrophobizität und bietet eine umweltfreundliche Alternative für Textilbehandlungen.

Die wichtigsten Vorteile von PFAS-freien Chitosan-Beschichtungen sind:

Umweltverträglichkeit: Frei von schädlichen fluorierten Chemikalien, wodurch die ökologische Auswirkung verringert wird.

Biodegradierbarkeit: Zersetzt sich natürlich, ohne persistente Schadstoffe freizusetzen.

Hautverträglichkeit: Sicher für den menschlichen Kontakt, wie durch Biokompatibilitätstests bestätigt.

Verbesserte Haltbarkeit: Beibehaltung der hydrophoben Eigenschaften auch nach mehreren Waschzyklen.

Leistung und hydrophobe Eigenschaften

Hydrophobizität ist entscheidend für Anwendungen in Outdoor-Bekleidung, Schutzausrüstung und industriellen Textilien. Die Kontaktwinkelanalyse und Tropfenaufpralltests bestätigen, dass die Chitosanbeschichtung Superhydrophobie erreicht, mit einem fortschreitenden Kontaktwinkel (θA) von 151° und einem zurückweichenden Kontaktwinkel (θR) von 136°. Dieser wasserabweisende Effekt wird der Kombination der chemischen Struktur von Chitosan und der Nano- und Mikroskaligen Oberflächenrauhigkeit zugeschrieben, wie durch Rasterelektronenmikroskopie (REM) analysiert.

Haltbarkeit und Waschbeständigkeit

Eine der größten Herausforderungen bei wasserabweisenden Beschichtungen ist ihre Haltbarkeit unter realen Bedingungen. Die PFAS-freie Chitosan-Beschichtung zeigt bemerkenswerte Stabilität, insbesondere unter sauren Bedingungen. Die Hydrophobizität bleibt auch nach acht Waschzyklen intakt, was ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Umwelteinflüssen demonstriert. Die thermogravimetrische Analyse mit Infrarotspektroskopie (TGA-IR) bewertet weiter den thermischen Abbau der Beschichtung und bestätigt, dass beim Abbau keine gefährlichen Verbindungen freigesetzt werden.

Biokompatibilität und Sicherheit für menschliche Haut

Ein entscheidender Vorteil der Chitosan-Beschichtung ist ihre Biokompatibilität, die sie für den direkten Hautkontakt sicher macht. Zytotoxizitätstests an menschlichen Keratinozyten (HaCaT-Zelllinie) und Fibroblasten (HFF-1-Zelllinie) zeigen, dass die Beschichtung keine nachteiligen Auswirkungen verursacht und somit für Anwendungen in Bekleidung, medizinischen Textilien und Schutzstoffen geeignet ist. Dies hebt es von herkömmlichen PFAS-basierten Behandlungen ab, die gesundheitliche Risiken aufgrund längerer Exposition darstellen können.

Zukünftige Anwendungen und industrielle Implikationen

Die Entwicklung von PFAS-freien superhydrophoben Beschichtungen eröffnet neue Möglichkeiten für verschiedene Branchen:

Outdoor- und Sportbekleidung: Nachhaltige wasserabweisende Textilien für Jacken, Schuhe und Zelte.

Medizinische Textilien: Schützende Stoffe mit antibakteriellen Eigenschaften und Feuchtigkeitsbeständigkeit.

Industrielle und automobiltechnische Anwendungen: Wasserdichte Beschichtungen für Geräte, Polsterungen und Arbeitskleidung.

Angesichts des wachsenden regulatorischen Drucks, PFAS-haltige Produkte abzulehnen, müssen die Branchen innovative Alternativen annehmen. Die chitosanbasierte hydrophobe Beschichtung stellt einen Durchbruch in der nachhaltigen Materialwissenschaft dar und bietet eine effektive, umweltfreundliche und sichere Lösung für die Behandlung von Stoffen.

Die PFAS-freie superhydrophobe Chitosan-Beschichtung ist ein revolutionärer Fortschritt in der Textiltechnologie. Durch die Nutzung der natürlichen Eigenschaften von Chitosan bietet diese innovative Beschichtung hervorragende Wasserabweisung, Haltbarkeit und Biokompatibilität, ohne die Umwelt zu belasten. Da die Vorschriften für PFAS strenger werden, wird die Einführung nachhaltiger Alternativen wie Chitosan-Beschichtungen für Branchen, die leistungsstarke und umweltbewusste Lösungen anstreben, unerlässlich sein. Dieser Durchbruch ebnet den Weg für eine grünere Zukunft in der Technologie wasserabweisender Stoffe.

Quellen:

◆Referenzen: ScienceDirect

◆ScienceDirect: https://pse.is/74hjzx