棉纤维阻燃整理技术
阻燃整理技术主要有传统的浸渍烘干法、浸轧焙烘法以及一些研究较多的新兴绿色阻燃整理方法，如微胶囊技术、溶胶?凝胶技术、纳米粒子吸附、层层自组装、生物大分子沉积技术和紫外光接枝等。在对织物进行阻燃整理的过程中，不同的整理方法对织物的阻燃性能有较大的影响，因此对阻燃整理技术进行研究具有重要意义。浸渍烘干法是传统阻燃整理技术之一，工艺流程为：浸渍→烘干→整理织物。此方法简单易操作，但是在整理过程中，织物与阻燃剂的交联反应较弱，大部分阻燃剂附着在织物表面，因此阻燃织物的耐久性较差。浸轧焙烘法是在浸渍烘干法的基础上，增加了高温焙烘的过程，工艺流程为：浸渍→烘干→高温焙烘→整理织物。在整理过程中，焙烘使得阻燃剂以及其他助剂在高温下与织物发生了化学反应，产生交联，从而使得织物具有较好的耐久阻燃性。随着阻燃研究的日新月异，不仅各种绿色环保的阻燃剂被研究开发，各种绿色阻燃技术也应运而生。微胶囊是指一种将固体、液体或气体包封形成微小粒子的保护技术，可以在保留芯材物质原有特性的前提下实现其缓慢释放、瞬间释放或持久保存的功能，在功能材料领域具有较为广泛的应用。詹永宝等制备了以含硅材料为壁材，水溶性含磷阻燃剂为内核材料的微胶囊阻燃剂，并通过与 Sb2O3和 Al（OH）3的协效阻燃应用于棉织物的整理；结果表明：该阻燃剂对棉织物表现出了较好的阻燃效果 ，且对织物的手感及强力影响较小。微胶囊技术的优势在于减少了气、液态阻燃剂在纤维等材料内部的流动，也降低了阻燃剂挥发造成的损失，并有效抑制阻燃剂中有毒成分的释放。但是，微胶囊化阻燃整理存在囊化材质的选择较为复杂、壁厚的控制较为困难、制备成本较高等缺点。溶胶?凝胶技术是将金属有机化合物、金属无机化合物或两者形成的混合物在液相条件下进行水解、缩合反应，形成稳定透明的溶胶体系，然后经过陈化使得胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络 结 构 的 凝 胶。VASILJEVIC J 等通过溶胶 ?凝胶技术，采用杂化聚倍半硅氧烷对棉织物进行涂层，不仅增强了织物的热氧化稳定性，也提高了棉纤维的耐洗性，并使得织物具有一定的拒水拒油和抗菌性能。溶胶?凝胶技术可以在织物表面引入有效的绝热和炭形成系统，是具备良好前景的阻燃整理技术。但该方法会影响整理织物的手感、舒适性、透明度以及耐磨性。层层自组装过程与纳米粒子吸附过程类似。纳米粒子吸附是一种利用纳米粒子进行表面改性的方法，将织物浸渍在纳米粒子的悬浮溶液中，进行纤维表面吸附。其原理主要是带有相反电荷的聚电解质在静电吸引力、范德华力、氢键、共价键等作用下自发组装成具有特殊层状结构和形状的聚合物薄膜。LAUFER G 等采用阳离子壳聚糖 CH 和阴离子植酸 PA，通过层层自组装沉积在棉织物上，讨论了溶液的 pH 值对 CH ?PA 膜的影响；当 pH 值为 6 时得到的 CH?PA 膜较厚；当pH 值为 4 时得到的膜最薄；当织物上的 PA 含量较高时，织物具有自熄行为，涂层织物相较于未涂层织物的热释放率减少了 50 %以上。尽管层层自组装技术在棉织物上的阻燃整理也取得了突出的成果，但仍然存在一些未解决的问题，例如耐久性较差，织物洗涤超过 10 次后难以保证阻燃性，手感较差会造成织物发硬等。生物大分子一般指存在于生物体细胞内的有机多分子体系，如蛋白质、核酸、多糖等大分子，其 分子质量高、结构复杂。脱氧核糖核酸（以下简称DNA）是一种常见的生物大分子，其包含膨胀型阻燃剂中存在的 3 个主要成分，即能够产生磷酸的磷酸基团、充当碳源的脱氧核糖单元和发泡剂（多糖受热脱水形成炭和水）、可能释放氨的含氮碱（鸟嘌呤 、腺嘌呤 、胸腺嘧啶和胞嘧啶）。ALONGI J 等首次采用 DNA 作为新型阻燃剂体系用于增强棉织物的热稳定性和阻燃性；研究发现：经DNA 处理过的棉织物在水平方向于甲烷火焰中燃烧3s，其不会燃烧，棉织物极限氧指数由18% 提高至 28%。生物大分子沉积技术为新型阻燃纺织材料开辟了一条可持续发展路线。尽管生物大分子类阻燃剂因其生态友好性与阻燃性引起了科研工作者的广泛兴趣 ，但在耐久性方面仍然需要进一步研究。 对于纤维素纤维的阻燃研究最早始于18世纪，迄今已有两百多年历史。最早应用于织物阻燃的大部分为非耐久性阻燃剂，如硼酸、硼砂、磷酸铵等，这类阻燃剂具有较好的阻燃性能，但是遇水即失去阻燃性能。后来经研究采用半耐久阻燃整理剂对织物进行处理，如采用尿素与磷酸对纤维素纤维进行磷酰化处理。直到 1953 年，美国发现经四羟甲基氯化磷整理的棉织物具有耐久阻燃性能，掀起了纤维素纤维用阻燃剂的研究热潮，各国对织物的阻燃整理进行了大量研究，不断地开发一些新型耐久阻燃剂以及阻燃整理方法，使织物的阻燃工作推向一个新阶段。随着社会的发展，我国对于阻燃织物的需求量不断增大，阻燃织物不仅应用于冶金、消防、化工等部门的防护服，而且随着人们对于生活质量要求的不断提高，阻燃窗帘、阻燃地毯等家纺用品的需求量也不断增加。同时，对阻燃产品的安全性要求不断提高，继含卤素阻燃剂被禁用以后，市场上阻燃棉纤维产品所用的阻燃剂多为有机磷系阻燃剂，但大多数有机含磷阻燃剂在生产过程中或者服用过程中会释放出甲醛。另外，最近颇受关注的是生态友好型生物大分子阻燃剂，尽管该类阻燃剂表现出较好的阻燃性，但是经其阻燃整理的织物的耐久性仍然需要进一步改善。因此，开发无甲醛、低烟无毒、无污染的环境友好型阻燃剂是阻燃剂发展的一个新趋势。另外，随着生活水平的提高，多功能纺织品的需求日益增加，阻燃抗菌等多功能棉织物的开发也是一个发展趋势。 |
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