含磷/硅烯类单体对真丝的协效阻燃技术及机理研究

多数发达国家立法要求纺织品具有阻燃性能，丝绸行业历来是我国的优势产业，研究真丝的阻燃科学技术意义重大。目前纺织品阻燃剂仍以磷系为应用重点，尚缺环保耐久型阻燃整理技术。鉴于磷系的环境问题，目前以开发磷系与氮系、与硅系阻燃剂协效阻燃的体系。我们已经合成了系列新型含磷烯类单体并通过接枝共聚法将其应用于真丝进行阻燃处理，得到了无甲醛释放，耐水洗至少30次，手感柔软的真丝产品，但阻燃真丝燃烧后发烟量较大，本项目拟将含硅烯类单体与自制新型含磷烯类单体复配，以期发挥磷-硅协效作用，降低含磷阻燃剂的用量并在燃烧时提高成炭量、减少烟量的生成。具体将研究两种单体与真丝聚合次序与反应性的关系；不同磷/硅配比与阻燃性能的关系；阻燃处理后对真丝结构及物理机械性能、阻燃性能、染色性能的影响；磷/硅组分协效阻燃抑烟的作用机理，从而为真丝乃至蛋白质纤维的耐久阻燃科学提供有益的理论及技术基础。

多数发达国家立法要求纺织品具有阻燃性能，丝绸行业是我国的优势产业，研究真丝的阻燃科学技术意义重大。目前纺织品阻燃剂以磷系为主，尚缺环保耐久阻燃改性技术。鉴于磷系的环境问题，目前磷-氮、磷-硅协效阻燃体系成为研究热点。本项目拟将含硅烯类单体与自制新型含磷烯类单体复配，以期发挥磷-硅协效作用，降低含磷阻燃剂的用量并在燃烧时提高成炭量、减少烟量的生成。.本项目经由结构表征，成功制备了水溶性甲基丙烯酰氧乙基二甲基磷酸酯（DMMEP）。研究了低毒性的乙烯基三乙氧基硅烷与真丝织物的反应性与阻燃性能，发现单独采用该硅类化合物对真丝织物的进行接枝改性，并不能提高真丝织物的阻燃性能，当接枝率从3.8%提高到32.7%，极限氧指数仅从24.8%提高到26.1%，而未处理真丝织物的极限氧指数为23.1%，但燃烧后炭质残渣量明显增加，相应从5.1%增加 到23.2%（未处理真丝为1.0%），而且接枝真丝织物拒水性大幅提高，可达4～5级。而以DMMEP与乙烯基三乙氧基硅烷复配对真丝接枝改性时，考察了两种化合物的接枝次序，先磷后硅，先硅后磷，混合施加，通过单因素分析，得出阻燃性能较好的反应条件。DMMEP与硅组分质量比为1∶1时且为先磷后硅的两浴分步接枝时可获得最佳的协同阻燃效果。硅化合物与DMMEP复配后，降低DMMEP用量，燃烧时促进炭渣生成，起到了协效阻燃作用。当两组分的浓度均为50%(对织物的质量分数)时，真丝织物的极限氧指数为29.7%，炭长为6.1 cm，可通过垂直燃烧试验。经20次水洗后，极限氧指数仍有26.9%。红外光谱、能谱测试表明阻燃剂接枝到了真丝织物上，阻燃改性后真丝织物燃烧后形成的炭渣更为致密；经热分析及裂解气质联谱分析，复配接枝改变了真丝织物的热裂解模式，热释放速率大大降低，添加硅化合物后，燃烧较只含磷组分时发烟量下降，表明硅组分的加入对磷组分起到协同阻燃及抑烟的作用。本项目还考察了接枝改性后织物的物理机械性能，改性后真丝织物的白度、强力、透气性、吸湿性、柔软性稍有下降，但不会影响织物的服用性能。本项目得到一种环保协效耐久的真丝阻燃整理技术，及磷硅化合物复配的阻燃机理，即真丝织物燃烧时，磷组分催化织物脱水，而硅组分主要起隔绝氧的作用，从而阻止燃烧的进一步进行，起到抑烟成炭的作用。本成果可为蛋白质纤维的阻燃科学提供有益的理论及技术基础。