Page 65 - 《精细化工》2020年第11期

第 11 期 刘延松，等: 阻燃纤维素纺织品的研究进展 ·2211·

好的阻燃性能。棉织物 PHRR 由 278.8 W/g 下降到 团发生接枝反应，赋予织物阻燃效果。阻燃剂与纤
80.6 W/g，THR 由 9.5 kJ/g 下降到 3.1 kJ/g，燃烧测 维素之间连接的方式主要是共价键，因此阻燃剂不
试后阻燃织物保留了完整的炭层结构 。 易脱落，织物的阻燃耐久性较好。
CASTELLANO 等 [41] 以 3-缩水甘油醚氧基丙基三乙 如今应用最广泛且已商业化的棉织物阻燃整理
氧基硅烷改性的双甘膦（PGPTES）和 TEOS 为材料 的 Pyrovatex CP 法，即采用接枝改性的方法使阻燃
制备了凝胶涂层，涂敷于棉织物表面。700 ℃时， 剂 CP〔即 N-羟甲基-3-(二甲氧基膦酰基)丙酰胺〕与
纯棉织物残炭量仅为 5.8%，而阻燃棉织物的残炭量 棉纤维形成共价键，赋予纤维素织物耐久阻燃性能。
达 38%，且点燃时间下降了约 10 s。GRANCARIC 纤维素与阻燃剂的成键方式如图 3 所示。该法所制
等 [42] 采用单乙醇胺（MEA）与二乙基磷酰乙基三乙 备的阻燃织物的手感未发生较大变化，阻燃效果优
氧基硅烷（DPTES）制备了相应的凝胶后，又将此 异，被国内外广泛使用。但阻燃剂的制备过程有甲
凝胶与 TEOS 和 3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅 醛的参与，且阻燃织物应用过程中亦存在甲醛释放问
烷（GPTES）前驱体混合，在棉织物表面制备了混 题，不利于环保，制约了其进一步的发展 [44] 。
合凝胶涂层。结果显示，处理后棉织物 PHRR 下降
了 69.8%、THR 下降了 65%，LOI 值由 19%增至 29%。
以 TEOS 和 HPDMS 为例，Sol-gel 过程示意图见图
2。TEOS、HPDMS 与纤维发生水解与缩聚反应，
TEOS 和硅羟基、醇羟基发生水解与缩聚反应。

Sol-gel 亦可结合其他技术制备阻燃涂层，如微胶囊 图 3 Pyrovatex CP 与纤维素的交联原理
技术。李慧等 [43] 以 TEOS 为前驱体，加入无机氢氧 Fig. 3 Cross-linking principle of Pyrovatex CP and cellulose
化铝为壁材，超细红磷为囊材制备的红磷微胶囊阻燃
剂，在棉织物上构建了 Sol-gel 阻燃涂层。测试表明， LIU 等 [45] 用一浴法以二乙醇胺、磷酸为原料合
成了 2,2-乙醇胺二磷酸酯（EADP），将 Lyocell 纤维
阻燃棉织物的续燃时间从 28 s 降低为 3 s，阴燃消失。
浸入到 EADP 与尿素配成的溶液中，制备了阻燃
Lyocell 纤维。阻燃纤维的 LOI 达 37.8%，经 40 个
洗涤周期后 LOI 仍达 25.6%。这种方法避免了催化
剂的使用，且操作简单，可实施性较大。
ZHANG 等 [46] 以生物材料甘露醇为原料，结合
磷酸、尿素的溶液体系，制备了环保型甘露醇六磷
酸酯铵盐（AMHPE）；用质量分数 20%~30%的
AMHPE 水溶液处理的棉纤维的 LOI 达到 36.0%~
42.3%，经过 50 个洗涤周期后，经过质量分数 30%

图 2 Sol-gel 过程示意图 的 AMHPE 水溶液处理的棉纤维的 LOI 值仍保持
Fig. 2 Diagram of Sol-gel process 27.9%，处理后的棉纤维的 PHRR 和 THR 值分别下
降 93.41%和 56.54%，残炭量高出 28 倍。WAN 等 [47]
Sol-gel 所构建的有机/无机或无机杂化阻燃涂
以维生素 B5、磷酸和尿素为原料合成了 d-苯酚-三
层通过形成物理屏障来阻挡热量及可燃气体的释
( 甲基膦酸 ) 的生物基 P-N 协 同阻燃铵盐
放。但单一溶胶组分的阻燃能力是有限的，如硅溶
（ADPTMPA），经过 50 个洗涤周期后，经质量分
胶，当溶胶与含磷、氮的阻燃剂产生协同效应时，
数 40%的 ADPTMPA 水溶液处理的棉纤维的 LOI
才能获得更高的阻燃效率。因此，溶胶的多样性有
仍为 35.8%，处理后的棉纤维的热释放速率（HRR）
待进一步开发。但 Sol-gel 法需制备多层数的涂层，
和 THR 分别降低了 91.34%和 58.01%。当处理过的
才能使织物获得理想阻燃效果，涂层刚性的提升，
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棉纤维暴露 于 35 kW/m 的热 流时 ，残炭量为
影响了纤维素织物的柔软性及舒适性。另外，在获得
29.42%。进一步，WAN 等 [48] 将合成的三(羟甲基)-
理想阻燃效果的基础上还可在溶胶内部添加其他组
氨甲基-五(甲基磷酸)（ATPMPA），TIAN 等 [49] 将
分，来实现织物的抗菌、疏水、抗紫外等多功能性。
二甘醇膦酸铵盐（ADGP）阻燃剂成功地接枝到棉
2 接枝改性法 纤维表面。经质量分数 40%的 ADGP 水溶液处理的
棉纤维的 LOI 为 43.7%，PHRR 下降了约 93.5%，
接枝改性法是通过阻燃剂与纤维素分子中的基 阻燃效果明显。上述纤维素纤维及其织物的接枝原