棉花因其舒適、環(huán)保、廉價等優(yōu)點，是最受歡迎的天然纖維之一，廣泛應用于服裝、家用、工業(yè)紡織等領域。盡管它有許多優(yōu)點，但易燃性、易滋生細菌和需要電解質染色仍是棉織物的棘手問題。當它用于特殊場所時，如汽車紡織品、室內(nèi)裝飾、或用于公共場所的紡織品，如醫(yī)院和軍隊，對其阻燃性有很高的要求。

含鹵化合物是常用的阻燃劑（FRs），由于在燃燒過程中會釋放出有毒氣體，含有鹵素的阻燃劑產(chǎn)品正在減少。基于磷FRs的商業(yè)開發(fā)已有很長時間。氮元素被認為對FR有積極作用。長期以來，人們觀察并證實了氮在含磷FRs中的促進作用。當與含磷FR共同使用時，N、P的協(xié)同作用能顯著降低幾乎所有氣體的生成量，且含N、P的FRs處理的棉花在燃燒過程中，不產(chǎn)生有毒氣體丙烯醛等產(chǎn)物。硅是目前研究最為活躍的元素。硅在復合材料中的作用是在襯底表面形成硅基保護層。這種硅基材料可影響氧氣屏障和熱屏蔽。

超支化聚合物（HBPs）是一種具有三維樹狀結構的高度支化大分子。由于它獨特的性質以及廣泛的應用而吸引了越來越多的關注。HBPs在FR中的應用也得到了開發(fā)，人們對PAMAM在無鹽染色、抗菌、固色、穩(wěn)定等方面的應用也進行了較詳細的研究。但關于其在紡織產(chǎn)品FR中的應用尚不多見。由于PAMAM與纖維素纖維之間缺乏共價鍵結合，因此必需對棉織物進行氧化或交聯(lián)處理。這些方法的缺點是會造成強度降低或操作時間延長，該難題可通過HBPs和溶膠-凝膠技術得以解決。

南京工業(yè)大學的孫戒等人合成了一種新型超支化含磷聚酰胺胺-有機硅阻燃劑（P@PAMAMOSi），并采用FT-IR、NMR對其結構進行了表征。然后用溶膠-凝膠法制備了用P@PAMAMOSi包覆的棉織物。通過FT-IR和掃描電鏡（SEM）對改性棉織物進行了驗證。測試結果表明，改性棉織物具有良好的熱穩(wěn)定性，經(jīng)A30處理后的棉織物焦炭長度為13.7cm，LOI值達到26.7%；B30處理后的棉織物焦炭長度為11.5cm、C30處理棉的長度為12.1cm，LOI值分別為27.8%、27.4%。TGA分析結果表明，引入P@PAMAMOSi可提高棉織物的熱穩(wěn)定性。在700℃氮氣氛下，A30、B30、C30處理棉花的焦炭殘留分別為29.5%、34.5%、28.8%。對處理后棉織物進行了錐體量熱分析，結果表明，整理后棉織物的峰值放熱速率（PHRR）分別為143.4、111.6、121.1 kW/m2，顯著低于空白棉（208.6 kW/m2）。采用FTIR、XPS、SEM、EDS分析了處理后棉織物的阻燃機理。處理后的棉織物通過釋放不可燃氣體，形 成 穩(wěn) 定 的 炭 層 ， 表 現(xiàn) 出 冷 凝 相 和 氣 相 阻 燃 機 理 。 與 氮 、 磷 或 硅 相 比 ，P@PAMAMOSi更容易改善棉織物的燃燒性能。此外，經(jīng)處理后的棉織物具有良好的效果，可用于建筑行業(yè)和工業(yè)防火服裝。

圖. 超支化含磷聚酰胺胺-有機硅阻燃劑的制備示意圖

文獻來源：Zhen Zhang, Qingbiao Yang, Jinlan Li, Hui Yu, Tianyu Zhu, Zhenjiang Li, Jie Sun*, Kai Guo. Progress in Organic Coatings 2024, 188, 108188.