北京服装学院：具有环保、阻燃、疏水、耐用的多功能棉织物

摘要：棉花因其优异的可生物降解性、舒适性和透气性，是人类最基本的生活必需品，作为一种天然纺织品，被广泛应用于服装、家居等领域。然而，高可燃性是其主要缺陷，如易点燃、极限氧指数低（17-19%），这可能会导致生命和财产损失。对于应用于各种场景的棉制品，如消防服、日常服

棉花因其优异的可生物降解性、舒适性和透气性，是人类最基本的生活必需品，作为一种天然纺织品，被广泛应用于服装、家居等领域。然而，高可燃性是其主要缺陷，如易点燃、极限氧指数低（17-19%），这可能会导致生命和财产损失。对于应用于各种场景的棉制品，如消防服、日常服装和床上用品的防火需求不断增加。因此，迫切需要提高棉织物的阻燃性，扩大其应用范围。

与合成纤维不同，天然棉纤维无法通过在其骨架中掺入添加剂或反应型阻燃剂进行改性。通过化学键合（如UV固化工艺、表面接枝）或物理附着（喷涂、垫干技术）制备功能性棉织物是一种简单且广泛应用的方法。在这些方法中，层层沉积是一种基于静电相互作用、氢键、金属配位等简单且环保的表面改性方法。根据涂层溶液的成分、离子强度和PH值等因素，可以调整涂层材料与织物的结合强度和涂层厚度。生物质基阻燃剂，如木质素钠、植酸（PA）、多巴胺、壳聚糖等因其可降解和绿色特性而得到广泛研究。目前，功能化织物的耐久性是织物长期使用的主要问题之一。因此，开发生物安全、高效、耐用的阻燃织物在学术和工业研究中迫在眉睫。

赋予织物疏水性能有助于在复杂的洗涤条件下保护阻燃涂层，防止其损失，这对于亲水性棉织物尤为重要。传统的含氟剂赋予织物优异的疏水性能，但也带来了严重的环境问题。因此，开发出简单、环保、耐用的多功能棉织物仍然是一个挑战。

近期，北京服装学院王锐/张婧团队开发了一种简单高效的方法，制备出具有优异阻燃性、疏水性和耐洗性的多功能棉织物。

在室温下仅使用乙醇作为溶液，利用1,4-共轭加成和水解缩合反应，实现聚乙烯亚胺（PEI）、两种硅烷偶联剂（TMPSA和DTMS）和β-环糊精（β-CD）中的羟基之间的交联，获得含有疏水阳离子溶液（PEI-CD）；然后通过层层组装技术，在棉织物表面构建出由PEI-CD和植酸（PA）组成的膨胀型阻燃涂层。该涂层织物具有出色的阻燃、疏水和耐洗性能。

该涂层织物的水接触角达到137.6°，润湿速率显著降低，极限氧指数提高至28%，自熄性能显著提高，点火时间显著延迟（65s）。经过20次洗涤后，该织物仍具有阻燃性，极限氧指数（LOI）保持在24%。该涂层使织物的热释放率峰值（pHRR）降低了25%，火灾性能指数（FPI）提高了3倍以上。因此，这种环保、易用、多功能涂层，在高性能棉织物的应用中具有很大的潜力，同时在未来的消防安全领域也具有广阔的前景。

阻燃棉织物制备方案