无卤阻燃棉织物的制备工艺与阻燃特性的深度剖析与应用拓展.docxVIP

无卤阻燃棉织物的制备工艺与阻燃特性的深度剖析与应用拓展

一、引言

1.1研究背景与意义

棉织物作为一种天然纤维织物，凭借其优良的生物降解性、生物相容性、透气性以及亲水性，与肌肤接触无任何刺激，在纺织领域中备受青睐，被广泛应用于服装、家纺、装饰等多个领域。然而，棉纤维的极限氧指数仅为18%，这一特性使其极易燃烧，在遇到火源时，火焰能够迅速在棉织物上蔓延，这不仅对人们的生命安全构成了严重威胁，还可能导致巨大的经济损失。据统计，在众多火灾事故中，相当一部分是由棉织物着火引发的，如商场内的棉质窗帘、酒店的棉质地毯、家庭中的棉质床上用品等一旦起火，往往会迅速发展为大规模火灾，造成惨重的人员伤亡和财产损失。因此，棉织物的易燃问题成为了其在一些对防火安全要求较高领域应用的一大阻碍，迫切需要对其进行阻燃处理。

在过去，卤系阻燃剂凭借其效率高、价格低廉、制备工艺成熟和热稳定好等优点，成为全球用量最大的阻燃剂之一，被广泛应用于棉织物的阻燃处理。卤系阻燃剂主要包括溴系阻燃剂和氯系阻燃剂两大类，它们在棉织物阻燃中能发挥一定作用。但是，卤系阻燃剂存在严重弊端。随着人们对环境和健康问题的关注度不断提高，卤系阻燃剂的缺陷日益凸显。其热裂解产物具有毒性甚至致癌，在受热时会产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性卤化氢气体，这些气体不仅会对人体造成直接伤害，引发呼吸道疾病、皮肤过敏等问题，长期接触还可能增加患癌风险；而且会对环境造成严重污染，腐蚀周围的设备和建筑，对生态系统的平衡产生破坏。如在一些火灾现场，因卤系阻燃剂释放的有毒气体，导致救援人员难以靠近，被困人员也因吸入这些有害气体而生命垂危。因此，卤系阻燃剂的使用受到了越来越多的限制，开发无卤阻燃剂及无卤阻燃棉织物成为了必然趋势。

无卤阻燃棉织物的研究具有至关重要的意义。从防火安全角度来看，提高棉织物的阻燃性能，能够有效降低火灾发生的概率和危害程度，为人们在火灾发生时争取更多的逃生时间，减少人员伤亡和财产损失，保障公共场所和家庭的安全。在建筑装饰领域，使用无卤阻燃棉织物作为窗帘、地毯等装饰材料，可以大大提高建筑物的防火安全性；在航空航天、汽车内饰等领域，无卤阻燃棉织物的应用也能有效提升这些领域的防火安全水平。从环保角度出发，无卤阻燃剂燃烧时发烟量小，不产生有腐蚀性、有毒气体，符合当今社会对绿色环保的追求，有助于减少对环境的污染和对人体健康的潜在危害，推动纺织行业的可持续发展。因此，开展无卤阻燃棉织物的制备及其阻燃特性研究，对于解决棉织物易燃问题、满足环保要求以及拓展棉织物的应用领域都具有重要的现实意义。

1.2国内外研究现状

在无卤阻燃棉织物的制备和阻燃特性研究方面，国内外学者开展了大量工作，取得了一系列成果。

国外对无卤阻燃棉织物的研究起步较早，技术和理论相对成熟。在阻燃剂的研发上，众多研究聚焦于磷系、氮系、硅系以及它们之间的协同阻燃体系。美国科研人员深入探究了磷系阻燃剂在棉织物上的作用机理，发现磷系阻燃剂在高温下分解产生的磷酸和聚磷酸，能够促使棉织物脱水炭化，形成的炭层可以有效阻隔热量和氧气，从而达到阻燃目的。并且在实际应用中，通过与其他助剂复配，显著提高了阻燃剂在棉织物上的耐久性和稳定性。欧洲的研究团队则致力于开发新型的氮系阻燃剂，这类阻燃剂具有低毒、低腐蚀性、烟释放少等优点，通过分解吸热及生成不燃气体以稀释可燃物来发挥阻燃作用。他们还关注到氮系阻燃剂与其他阻燃元素协同使用时的增效作用，通过实验发现氮系与磷系阻燃剂复配后，棉织物的阻燃性能得到大幅提升。日本的科研人员在含硅阻燃剂领域成果显著，他们开发的有机硅系阻燃剂，不仅能赋予棉织物良好的阻燃性能，还能改善其加工性能、机械性能及耐热性能。并且，日本学者对硅系阻燃剂的分子结构进行优化，提高了其分子量，从而增强了阻燃效果和被阻燃材料的成炭性能。在制备工艺上，国外研究了多种新型方法，如层层自组装技术，将具有阻燃性能的纳米粒子或聚合物通过层层自组装的方式沉积在棉织物表面，形成均匀且致密的阻燃涂层，有效提高了棉织物的阻燃性能；还有等离子体处理技术，利用等离子体的活性，在棉织物表面引入阻燃基团，实现对棉织物的阻燃改性。

国内在无卤阻燃棉织物研究方面发展迅速，在多个领域取得了突破性进展。在阻燃剂的研发与应用上，对磷-氮协效阻燃剂的研究成果突出。研究表明，当磷元素和氮元素结合用于棉织物阻燃时，二者产生的协同增效作用能够大大提升棉织物的阻燃性能，同时减少发烟量和有毒气体的生成。如通过实验发现，在棉织物阻燃整理中，磷-氮协效阻燃剂体系中的磷元素热解生成的磷酸及聚磷酸类化合物，能促使棉织物快速脱水炭化，氮化物受热分解产生的不可燃气体则稀释氧气浓度并带走部分热量，二者相互配合，显著提高了棉织物的阻燃效果。在硅-磷-氮协效阻燃剂的研究上也取得了一定成果，