聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)織物因其高強度、彈性和優異的耐熱性、耐光性和耐化學性,被用于紡織、建筑內飾和汽車內飾等多個領域。然而,PET織物的高易燃性帶來了重大的安全隱患。當PET織物燃燒時,會產生大量熔融液滴,會迅速將火焰蔓延到其他可燃材料上。此外,在燃燒過程時還會釋放出大量的煙霧,這很容易導致火災中被困人員煙霧中毒甚至死亡。因此,提高PET織物的阻燃性能對于保障應用中的消防安全至關重要。
為了解決這一問題,研究人員已經開發了兩種主要方法:共聚,將阻燃劑通過化學手段結合到PET分子鏈中,以及共混,將阻燃劑通過物理手段分散到聚合物基質中。盡管通過這些方法獲得的PET織物表現出良好的阻燃性和耐用性,但存在工藝復雜、對原料細度要求嚴格和成本高等缺點。另一種廣泛使用的方法是對PET織物進行阻燃表面整理,這種方法相對簡單,成本效益高,適應多種市場規格。在各種表面整理劑中,水性聚氨酯(WPU)是一種以水為分散介質的新型聚氨酯,因其優異的成膜能力、強粘附性和高度可調的功能性而脫穎而出。然而,WPU也高度易燃,燃燒時會產生熔融液滴和有毒煙霧。已有研究表明,在WPU合成過程中加入無鹵阻燃劑,可以顯著提高阻燃性,減少燃燒過程中的煙霧和毒性,并保持WPU的獨特屬性,引起了研究人員越來越多的關注。
近年來,無鹵阻燃劑在提高WPU和表面處理PET織物的阻燃性能方面取得了重大進展。然而,仍有一些挑戰需要進一步關注。首先,WPU涂層和PET織物的炭化性能都不佳,WPU涂層PET織物燃燒過程中的熔滴問題尚未得到充分解決。其次,WPU涂層易受外力影響,削弱了WPU涂層PET織物的阻燃性。如果WPU涂層在機械損傷后能夠自修復,將有助于保持WPU涂層PET織物的完整性和功能性。然而,目前報道的大多數用于WPU涂層的無鹵阻燃劑都沒有考慮自修復能力。
近期,浙江理工大學張先明/張濤團隊成功開發了一種具有阻燃和自修復性能的WPU涂層PET織物。
通過在主鏈中加入環氧化大豆油基含磷多元醇(ESO-DOPO)和二甲基乙肟(DMG)制得FRWPU/DMG涂層,然后將PET織物浸入其中,獲得涂層PET織物。 該涂層PET織物在點火后2s內自行熄滅,整個垂直火焰試驗過程中沒有熔融液滴,損傷長度僅為7.6cm。經過砂紙磨損后,該涂層PET織物可在24h內自修復。此外,該涂層提高了PET織物在經緯方向上的抗拉強度,并表現出良好的耐洗性能。因此,本研究為阻燃和自修復性能PET織物的設計和制備策略提供了寶貴的見解。
合成路線 ESO−DOPO的合成路線。
合成路線及凝膠含量 (a)FRWPU/DMG合成路線;(b)數字圖像;(c)粒徑和ζ−電位;(d)FRWPU2、FRWPU4、FRWPU6、FRWPU2/DMG、FRWPU5/DMG和FRWPU6/DMG的凝膠含量;(e)FRWPU2、FRWPU6和FRWPU6/DMG的ATR-FTIR光譜。
數據來源與出處 相關研究成果以“Epoxidized soybean oil-based waterborne polyurethane coated polyethylene terephthalate fabrics with high flame-retardant, self-healing and wash-resistant properties”為標題發表在《Progress in Organic Coatings》上。
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