Page 81 - 《精细化工》2022年第1期

第 1 期 赵文靖，等: 生物质阻燃涂层在涤纶纺织品上的研究进展 ·71·

酸胺的含量分别为 5%、10%和 10%时，由浸轧工艺 作用的官能团不同，因此，这 4 类生物质大分子的
制备的阻燃涤纶织物与纯涤纶织物相比，PHRR 和 阻燃机理不同，阻燃效果也有差异。表 2 归纳并比
THR 分别降低了 19.48%、31.58%。涂覆法是将 APP 较了不同生物质大分子改性的涤纶纺织品的燃烧性
包覆于 COL 与乙烯类物质共聚生成的胶体中，在涤 能，列举了阻燃样相比原始样的相关燃烧参数的变
纶织物表面形成耐久的阻燃水凝胶涂层。这种方法 化，如热释放速率峰值变化（ΔPHRR）、总热释放
制备的涤纶具有良好的阻燃耐久性。 率变化（ΔTHR）、热释放能力变化（ΔHRC）等。
结合表 2 可知，PA 基涂层可有效提升涤纶纺织品的

LOI；CS 阻燃体系对降低涤纶纺织品的 PHRR 效果
最佳；海藻酸盐类阻燃剂也能有效降低涤纶纺织品
的 PHRR 和 THR；而蛋白质类阻燃剂的阻燃效果并
不显著。
4 类生物质大分子在涂层制备方法及工业化进

a—被超细羊毛粉体改性后的长丝截面；b—被超细羊毛粉体改性 展方面也表现出一定的差异。PA 和 CS 作为聚电解
后的长丝表面 质可通过 LBL 技术构建阻燃体系。蛋白质类阻燃剂

图 7 改性涤纶长丝的截面和表面形貌图 [50] 一般通过浸渍或涂覆法附着在涤纶织物上。LBL 技
Fig. 7 Cross section and surface morphology of modified 术环保简捷，操作简单；浸渍或涂覆法往往要先对
PET filament [50]
生物分子进行化学改性，具有一定的难度。CS 基、
许多农业或食品工业中的副产品、废弃品可提 PA 基涂层在涤纶纺织品上的应用研究最多，工艺比
取出蛋白质，如在废旧羊毛中提取出角蛋白。此举 较成熟，解决耐久性和熔滴问题也有一定的技术突
措能实现资源的回收和重新利用。随着生物基阻燃 破，若合理控制成本，未来有望进一步向工业化生
剂的发展，蛋白质的回收利用不仅提供了制备绿色 产迈进。蛋白质类涤纶织物用阻燃剂能有效解决涤
环保阻燃涤纶织物的研究思路，同时拓展了农业及 纶的熔滴问题，但阻燃效果并不理想，未来可通过
食品工业中废弃物的应用领域 [52] 。 改性蛋白质的空间结构进一步加强其阻燃性能。
纵比 PA、CS、海藻酸盐和蛋白质四大类生物 除 PA、CS、海藻酸盐、蛋白质外，其他的生物质
质大分子，由于其分子结构中阻燃元素、发挥阻燃 分子如淀粉、DNA 也可用于涤纶织物的阻燃研究中。

表 2 生物质阻燃涂层阻燃效果比较
Table 2 Comparison of flame retardant effect of biomass flame retardant coatings
ΔPHRR/% ΔTHR/% ΔHRC/% ΔLOI/%
PA 浸渍法 [13-15] –52.5 ~ –32.0 –39.5 ~ –6.4 –54.3 ~ –32.0 28.6 ~ 51.0
LBL 法 [27,21-22,24] –65.3 ~ –29.0 –59.3 ~ –42.3 — 30.2 ~ 61.4
CS [26-28,31,33] –81.3 ~ –22.0 –92.7 ~ –11.2 — —
海藻酸盐 [39-40,42-43] –77.0 ~ –37.6 –75.0 ~ –16.5 — —
蛋白质 [49,51] –19.5 ~ –15.0 — — 10.5 ~ 23.8
注：“—”代表文献未说明燃烧参数。

5 其他生物质大分子 的酸源和发泡剂，分子中的脱氧核糖又为该阻燃体
系增加了碳源，这使 DNA 成为一个完整的 IFR 体
淀粉是一种富含羟基的天然多糖，具有生物相 系 [56] 。DNA 受热时形成的焦炭 [57] 能阻断火焰和聚合
容性和亲水性等优良的特性，可用作 IFR 体系中的 物之间热量和氧气的传递，起到良好的物理屏蔽作
碳源 [53-54] 。AMANI 等 [55] 通过一步法将淀粉/玉米须 用 [58] 。皮婷婷等 [59] 将涤棉织物浸渍在改性蒙脱土与
双重水凝胶引入到纳米氧化锌功能化的涤纶织物 DNA 的复合凝胶中，当复合溶胶中改性蒙脱土和
中，赋予涤纶织物阻燃抗熔滴、自清洁及抗菌功能， DNA 的添加量分别为 0.9 和 0.2 g 时，整理后的涤
阻燃织物的燃烧长度比纯涤纶织物减少了 71.4%， 棉织物的炭化面积比原始样减少了 88.76%，断裂拉
燃烧时无熔滴。 伸强力增加了 10.25%。蒙脱土和 DNA 复配制得的
DNA 分子含碱基、脱氧核糖和磷酸基体，是天 绿色环保型复合溶胶，可通过较小的涂敷量使涤棉
然的膨胀型阻燃剂。磷酸基团和碱基可作 IFR 体系 织物达到较好的阻燃效果，符合绿色环保的生态理念。