Page 63 - 《精细化工》2020年第11期
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第 11 期                         刘延松，等:  阻燃纤维素纺织品的研究进展                                    ·2209·


            维素纤维的极限氧指数（LOI）只有 17%左右，极                              ALONGI 等  [26] 用生物质材料结合浸压的方法将
            易燃烧而引发火灾，因此，开发阻燃纤维素纤维及                             鲱鱼精子的 DNA 整理到棉织物上，棉织物的热稳定
            其纺织品对人们的生产生活具有重要意义。国内外                             性能和成炭能力均有所提升，棉织物的 LOI 可达
            20 世纪已开始开展对阻燃纤维素纺织品的研究。                            28%。该课题组对 DNA 的热降解性能进行分析，因
                 20 世纪 50~80 年代是阻燃剂研究的黄金期              [12] ，  DNA 具有碱基、脱氧核糖、磷酸基团等结构，能在
            商用阻燃剂的蓬勃发展为纤维素纺织品的开发注入                             较低温度下发泡，形成隔热炭层，在燃烧时可起到
            了活力。在此阶段内，美国农业部开发的四羟甲基                             膨胀阻燃剂的作用        [27] 。某些含磷、氮的生物质蛋白
            氯化磷（THPC）是耐久性、反应性纯棉织物阻燃剂，                          质组分可直接用于纤维素织物阻燃涂层的制备,如
            现已成为市场上应用最广、销量最大的棉织物阻燃                             牛奶组分中提取的酪蛋白、细胞壁组分中含有的疏
            剂之一。英国 Proban 公司对 THPC 的生产过程加以                     水蛋白等，该类蛋白质中含有的磷、硫元素，蛋白
            改进，避免了制造过程中致癌物质双氯甲醚的产生。                            质大分子在加热过程中能释放酸性物质如磷酸、硫
            中国唐山三友集团利用添加型磷系阻燃剂制备阻燃                             酸等，促进纤维素纤维的脱水成炭               [28] 。BOSCO 等 [29]
            再生纤维素纤维，是中国最早开展阻燃纤维素纤维                             将乳清蛋白沉积到棉织物形成阻燃涂层，乳清蛋白
            研发的企业之一。20 世纪 80 年代到 2000 年，研究                     在受热过程中形成透明薄膜有效阻止了热和氧气的
            者对阻燃剂的研究主要停留在对人体的危害上，阻                             传递；同时乳清蛋白热分解释放出的难燃气体对可
            燃纤维素织物研究与开发停滞不前。伴随着 1988 年                         燃气体进行稀释，氨基酸催化了纤维素的成炭，综
            英国装饰物阻燃产品法规的出台               [13] ，阻燃涂层及无          合作用下棉织物的阻燃能力提升。水平燃烧测试表
            卤环保阻燃涂层对纤维素织物的整理研究被提上日                             明：总燃烧时间延长了 61%，燃烧速率降低了 33%。
            程。随后，研究者开始对成炭剂、膨胀阻燃剂在纤                             WANG 等  [30] 用鸡羽蛋白、三聚氰胺、焦磷酸钠合成
            维素织物上的应用进行了研究。21 世纪后，研究者                           了磷/氮阻燃剂，将棉织物浸渍到含该阻燃剂和硼砂
            以绿色环保为前提，复合生物质为材料，采用先进制                            /硼酸的复配溶液中，浸渍所形成的涂层促进了棉织
            备方法，使得阻燃纤维素纺织品的研究朝着多样化、                            物在热分解过程中形成膨胀炭层，阻燃棉织物的
            条理化、深层次化发展。当前阻燃改性方法主要有浸                            LOI 达 39.9%，在 900  ℃时，残炭量达 32.55%。
            渍法  [14-15] 、层-层自组装（LbL）     [16-17] 、溶胶-凝胶法           通过化学合成构建含 P/N 等元素的阻燃剂，制
            （Sol-gel） [18-20] 、接枝共聚法   [21-22] 、共混法 [23-24] 等。   备相应的阻燃整理液，将织物浸入其中，此为阻燃
                 目前，阻燃纤维素纺织品的开发处于蓬勃发展                          浸渍法常用思路。ZHAO 等           [31] 基于支链聚乙烯亚胺
            阶段，但受到工艺和成本多因素的制约，尚未具有                             （PEI）与六氯环膦腈的反应，制备了阻燃剂，并对
            完美、成熟的制备工艺。本文综述了浸渍法、LbL、
                                                               棉织物进行浸渍阻燃涂层处理，可使棉织物的 LOI
            Sol-gel、接枝共聚法、共混法的特点，列举了具有
                                                               达 33.8%，热释放速率峰值（PHRR）减少 85%，经
            代表性或较为新颖的制备方案，旨在说明各法在阻燃
                                                               过 45 min 的洗涤仍会保持自熄效果。
            纤维素纺织品研究中的优缺点，指出阻燃纤维素纺织
                                                                   无机金属化合物同样可用于浸渍法制备阻燃纤
            品未来的研究方向，为后续的深入研究提供参考。                                             [32]
                                                               维素织物。MA 等         将纤维浸入到 Mg(OH) 2 溶液中
            1   浸渍及涂层整理法                                       借助于纤维在离子液体中加热时的溶胀和洗涤时的
                                                               收缩现象将 Mg(OH) 2 黏附到棉纤维上，棉织物的残
            1.1   直接浸渍法                                        炭量增加了 11.7%，总热释放量（THR）减少了
                 直接浸渍法主要是将纤维或织物浸渍在含有阻                          20.9%。
            燃剂的溶液中，经浸压、干燥、热定型后获得阻燃                                 浸渍法对阻燃剂分子结构有一定的要求，小分
            纤维或织物，通过浸渍所形成的涂层中包含有效阻                             子阻燃剂配成阻燃液后，在合适的温度下，通过浸
            燃成分，赋予到了织物表面，从而使织物获得阻燃                             渍方法，阻燃剂会进入纤维的内部。大分子阻燃剂
            效果。这种方法操作简单，成本较低，织物机械性                             因分子极性、空间位阻等原因，较难进入到纤维内
            能影响较小，但获得的阻燃织物耐久性较差。                               部，仅以氢键或范德华力的形式吸附于纤维或织物
                 1821 年，LEVAN   [25] 使用无机类阻燃剂，即氯化              表面，造成使用过程中有效阻燃成分的脱落。构建
            铵、磷酸铵和硼砂，对纤维素织物进行浸压阻燃整                             阻燃涂层，搭配浸轧和焙烘处理是对传统浸渍法工
            理，开辟了对纤维素织物阻燃研究的先河。磷酸-                             艺的升级。但此法所需阻燃剂量较大，且制备的纺
            尿素法是较为典型的浸渍整理工艺，浸渍液主要成                             织品阻燃耐久性较差，因此，可采用化学交联法提
            分为磷酸、尿素、甲醛，将纤维素织物浸压后烘培                             升阻燃剂在织物表面的附着力，提高阻燃耐久性。
            处理，获得一定耐久性的阻燃纤维素织物。                                近年来，新型涂层整理工艺 LbL，Sol-gel 法在纤维
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