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Revêtement polymère durable pour tissus antitaches

May 30, 2023

Nature Durabilité (2023)Citer cet article

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L'utilisation excessive de détergents synthétiques dans les opérations de blanchisserie est une source importante de pollution de l'environnement. En conséquence, les innovations axées sur la durabilité reçoivent une attention croissante pour permettre des textiles respectueux de l'environnement caractérisés par des propriétés qui permettent une consommation minimale de détergents. Nous proposons ici une stratégie de revêtement à volonté (CAW) pour créer une couche supplémentaire sur un tissu textile afin d'introduire une résistance aux taches. La couche enduite est à base de polymères conjugués de lysozyme (Lyz) et de poly(méthacrylate de sulfobétaïne) zwitterionique (pSBMA), qui, une fois exposés au tissu, forment un nanofilm robuste à la surface. De manière remarquable, cette couche hydrophile présente une excellente superoléophobie sous l'eau, et les tissus enduits peuvent être nettoyés simplement à l'eau sans détergents. Optiquement transparent et biocompatible, ce nanofilm polymère ne compromet pas le confort vestimentaire du tissu et réduit l'empreinte carbone de plus de 50% par rapport aux détergents, selon une analyse du cycle de vie. De plus, notre stratégie CAW peut être appliquée aux surfaces de divers matériaux, y compris les métaux, les verres, les plastiques et les céramiques, suggérant une solution polyvalente aux risques environnementaux posés par les produits de nettoyage.

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Les données à l'appui des conclusions de cette étude sont disponibles auprès de l'auteur correspondant sur demande raisonnable. La correspondance et les demandes de matériel doivent être adressées à PY Les données sources sont fournies avec ce document.

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PY reconnaît le soutien financier de la National Science Foundation par l'intermédiaire de Distinguished Young Scholars (n° 52225301), du programme national clé de R&D de Chine (n° 2020YFA0710400, 2020YFA0710402), du projet 111 (n° B14041), du programme de soutien à la capacité d'innovation du Shaanxi (n° 2020TD-024) et le Programme international de coopération scientifique et technologique de la province du Shaanxi (n° 2022KWZ-24). J. Zhao a été financé par le National Key R&D Program of China (Nos. 2020YFA0710400 et 2020YFA0710403), les Fundamental Research Funds for Central Universities (No. GK202205017), la National Natural Science Foundation of China (No. 51903146) et le Natural Science Fondation de la province du Shaanxi (n° 2020JQ-420). YL a été soutenu par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (n° 51903147).

Key Laboratory of Applied Surface and Colloid Chemistry, Ministry of Education, School of Chemistry and Chemical Engineering, Shaanxi Normal University, Xi'an, Chine

Chengyu Fu, Yingtao Gao, Jian Zhao, Yongchun Liu, Xingyu Zhou, Rongrong Qin, Bowen Hu, Yingying Zhang, Songpei Nan, Jinrui Zhang et Peng Yang

Xi'an Key Laboratory of Polymeric Soft Matter, École de chimie et de génie chimique, Université normale du Shaanxi, Xi'an, Chine

Chengyu Fu, Yingtao Gao, Jian Zhao, Yongchun Liu, Xingyu Zhou, Rongrong Qin, Bowen Hu, Yingying Zhang, Songpei Nan, Jinrui Zhang et Peng Yang

Centre de recherche conjoint international sur les fibres fonctionnelles et les textiles doux et intelligents, École de chimie et de génie chimique, Université normale du Shaanxi, Xi'an, Chine

Chengyu Fu, Yingtao Gao, Jian Zhao, Yongchun Liu, Xingyu Zhou, Rongrong Qin, Bowen Hu, Yingying Zhang, Songpei Nan, Jinrui Zhang et Peng Yang

Collège de génie chimique, Université normale des sciences et technologies du Hebei, Qinhuangdao, Chine

Zhengge Wang

École de stomatologie, Hôpital de stomatologie, Université médicale de Tianjin, Tianjin, Chine

Yanyun Pang et Xu Zhang

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PY a géré l'ensemble du projet, fournissant un espace expérimental, des dépenses, des idées, des conceptions et des révisions d'articles. CF a terminé la préparation expérimentale, la caractérisation, le traitement des données, la conception du projet et la révision de l'article. ZW a fourni des idées d'expériences. YG a participé à la caractérisation des matériaux. J. Zhao et YL ont révisé l'article. X. Zhou et RQ ont relu l'article. YP et X. Zhang ont dirigé des expérimentations animales. Caractérisation AFM in situ guidée par YZ. BH, J. Zhang, JW et SN ont participé aux expériences sur le terrain. FF a aidé à la conception de l'image. QT et XL ont guidé l'analyse LCA.

Correspondance avec Peng Yang.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

Nature Sustainability remercie Xi Yao, Simeon Stoyanov et les autres examinateurs anonymes pour leur contribution à l'examen par les pairs de ce travail.

Note de l'éditeur Springer Nature reste neutre en ce qui concerne les revendications juridictionnelles dans les cartes publiées et les affiliations institutionnelles.

a, Caractérisation FTIR des poudres Lyz-pSBMA et PTL-pSBMA et la déconvolution correspondante des régions amide I. Images b, c, AFM (b) et TEM (c) du revêtement PTL-pSBMA. La barre d'échelle de l'AFM est de 160 nm et TEM est de 100 nm. d, test S2p XPS à la surface du nanofilm PTL-pSBMA. e, f, rapport C/N (e) et WCA (f) des revêtements PTL-pSBMA sur divers substrats. Les barres d'erreur montrent la moyenne ± SD (n = 3).

Données source

a, Images de microscopie confocale à balayage laser (LSCM) montrant l'adhérence à motifs de S. aureus. Les barres d'échelle sont respectivement de 400 μm et 20 μm. b, E. coli cultivé sur verre nu et PTL-pSBMA@glass. Barres d'échelle, 20 μm. c, d, images de microscopie électronique à balayage d'émission de champ (FE-SEM) montrant l'adhérence de S. aureus (c) et E. coli (d) à une plaquette de silicium nue (à gauche, barres d'échelle, 3 μm) et au PTL-pSBMA nanofilm (à droite, barres d'échelle, 10 μm). e, Images de microscopie optique montrant l'adhérence d'A. flavus à la boîte de culture PS (à gauche) et au nanofilm PTL-pSBMA (à droite). Barres d'échelle, 50 μm. f, g, images FE-SEM (f) montrant les plaquettes collées au verre nu (à gauche) et au nanofilm PTL-pSBMA (à droite), et images LSCM (g) montrant des cellules L929 collées au verre nu (à gauche) et PTL -nanofilm pSBMA (à droite). Les barres d'échelle sont respectivement de 20 μm (f) et 300 μm (g).

a,b, images optiques montrant PTL-pSBMA modifié sur divers tissus (soie, lin, polyester, flanelle, vinylon, coton et modal) (a), et l'angle de contact d'huile sous-marin correspondant (OCA) (b). Barre d'échelle, 2 cm.

a, images optiques montrant l'élimination des taches d'herbe sur les tissus blancs en polyester, vinylon, soie et coton dans les groupes de blanc, PTL-pSBMA, DWL conventionnel et LP. b,c, La détergence correspondante (b) et la rétention de blancheur (c). Les barres d'erreur montrent la moyenne ± SD (n = 3).

Données source

a, images optiques montrant l'effet nettoyant de PTL-pSBMA par rapport à DWL pour éliminer l'huile de piment des plaques de plastique, d'acier inoxydable, de céramique et de verre (a). b,c, Les valeurs d'efficacité de nettoyage correspondantes (b, c). Les barres d'erreur montrent la moyenne ± SD (n = 3).

Données source

a, b, test d'hémolyse de PTL-pSBMA enduit sur un bandage. Photographies optiques de contrôle positif (H2O), de contrôle négatif (PBS), de bandage vierge et de nanofilm PTL-pSBMA (a, b). Les barres d'erreur montrent la moyenne ± SD (n = 3). c, Test de cytotoxicité du nanofilm PTL-pSBMA. Les barres d'erreur montrent la moyenne ± SD (n = 3). d, Tests de mortalité du poisson zèbre pour PTL-pSBMA, LP et DWL. e,f, taux de photosynthèse de laitue hydroponique traitée avec PTL-pSBMA, LP et DWL après 48 h de culture à 1 et 2 mg ml-1, respectivement (e, f). Les barres d'erreur montrent la moyenne ± SD (n = 3). g, h, images de coloration optique et H&E montrant le contact arrière de la souris avec le blanc et les tissus PTL-pSBMA@ pendant 1 à 5 jours (g, h). Les barres d'échelle sont respectivement de 2 mm (g) et 200 μm (h).

Données source

Méthodes supplémentaires, Figs. 1–69 et tableaux 1–3.

ACV de PTL-pSBMA.

Images AFM in situ du processus de formation de film de solution PTL-pSBMA sur substrat de mica.

Comparaison de la soie vierge et du PTL-pSBMA@silk sur le nettoyage de l'huile de piment.

Modification à grande échelle des tissus par PTL-pSBMA et nettoyage de la tache d'huile de piment.

Le nanofilm PTL-pSBMA nettoie l'huile de piment sur la surface du plat.

Comparaison du lavage de la boîte vierge et de la PTL-pSBMA@dish avec de l'eau à un débit de 25 ml s-1.

CD et T% non traités et données ANS traitées.

Données QCM calculées.

Données de perméabilité à l'air et à l'humidité non traitées.

Données calculées pour la résistance à l'huile de piment.

Données calculées pour les cycles de régénération du revêtement.

Les figures 6b, c sont des données non traitées et les données spécifiques peuvent être visualisées dans les informations supplémentaires. Les figures 6d, e sont des données calculées.

Les figures étendues 1a, d, f sont des données non traitées et les données étendues de la figure 1e sont des données traitées.

Données calculées pour la résistance aux taches d'herbe.

Données calculées pour la résistance à l'huile de piment.

Les données étendues Fig. 6b à d sont des données traitées et les données étendues Fig. 6f sont des données non traitées.

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Réimpressions et autorisations

Fu, C., Wang, Z., Gao, Y. et al. Revêtement polymère durable pour tissus antitaches. Nat Sustain (2023). https://doi.org/10.1038/s41893-023-01121-9

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Reçu : 09 août 2022

Accepté : 13 avril 2023

Publié: 08 mai 2023

DOI : https://doi.org/10.1038/s41893-023-01121-9

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