Page 76 - 《精细化工》2022年第1期
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·66· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷
合成，而且对涤纶的物理性能影响较大。相比传统 由碳源、酸源和气源组成。生物质大分子体系中的
的涤纶用阻燃剂，生物高分子阻燃剂的开发与使用 CS、淀粉可作为生物基碳源；PA、AA 可作生物基
可有效缓解资源匮乏，避免石油基材料应用中的环 酸源；蛋白质常作生物基气源；而 DNA 本身可构成
境污染问题 [6-8] 。图 1 为生物大分子的来源及分类。 完整的 IFR 体系。目前，越来越多的研究致力于生
生物质原料，如植酸（PA）、海藻酸（AA）、壳聚糖 物大分子的提取、改性和应用。在涤纶阻燃领域，
（CS）、蛋白质、脱氧核糖核酸（DNA）等在构建 生物质大分子配合功能分子材料，以涂层的形式构
阻燃体系中发挥重要作用。膨胀型阻燃（IFR）体系 建在涤纶织物表面，涤纶的阻燃性能得到有效提升。
图 1 生物大分子的来源及分类
Fig. 1 Sources and classification of biological macromolecules
阻燃涂层的厚度、层数、层间结合力及其与纤 氧自由基的产生，减缓聚酯的降解速率 [9-10] 。
维基体的结合能受不同构建方法的影响。常见的涂层 本文通过对比关键阻燃指标参数，如极限氧指
构建方法有浸渍/浸轧法、层层自组装（LBL）法和溶 数（LOI）、热释放速率峰值（PHRR）、总热释放量
胶-凝胶（Sol-gel）法。浸渍/浸轧法制备的涂层形式 （THR）、垂直燃烧实验及织物燃烧后的残炭量等数
单一，厚度较薄，与纤维基体的结合力较差。LBL 据，综述了最新的生物基阻燃剂阻燃涤纶的研究成
技术选用两种及两种以上的化合物为原料构建涂 果，探究了不同生物阻燃剂改性的阻燃机理及耐久
层，可通过不同化合物间的交联提高层间结合力， 性问题，为生物基阻燃涤纶的后续研究提供参考。
也可通过控制原料、沉积周期构筑不同厚度和层数
1 PA
的阻燃涂层。Sol-gel 法能加强涂层与纤维基体的粘
结，可与 LBL 法搭配使用来提高涂层与涂层、涂层 PA 是一种从谷物、种子等天然植物中提取出的
与基体间的结合力。 有机磷化合物，具有生态友好性、无毒性和生物相
受生物质大分子结构的限制，单一的某种生物质 容性等优势 [11] 。PA 富含的 6 个高活性磷酸基团脱水
只能发挥 IFR 体系中的一种或两种作用，阻燃效果有 炭化能力极强。PA 燃烧时生成的磷酸或多磷酸等物
限。但通过对生物大分子进行化学结构修饰，或复配 质能催化涤纶脱水成炭，促进形成致密稳定的炭层。
一些在气相和凝聚相均可发挥作用的协效剂，使得 覆盖在涤纶基体上的炭层能有效隔绝燃烧过程中的
多种阻燃元素集合于同一涂层中，完善并协同参与 热交换和可燃气体的流动，防止涤纶基体的深入燃
IFR 体系，可强化生物大分子单一结构的阻燃功效， 烧。因此，PA 可作 IFR 体系中的酸源并发挥出色的
加强屏蔽火源与涤纶间的热量传递，抑制活泼氢、 凝聚相阻燃作用。以 PA 为原料制备阻燃涤纶纺织
