紡織品的阻燃及多功能化研究進(jìn)展

徐英俊， 王 芳， 倪延朋， 陳 琳， 宋 飛， 王玉忠

(1. 青島大學(xué) 功能紡織品與先進(jìn)材料研究院， 山東 青島 266071； 2. 四川大學(xué) 高分子科學(xué)與工程學(xué)院，四川， 成都 610064； 3. 四川大學(xué) 化學(xué)學(xué)院， 四川 成都 610064)

隨著紡織品的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，特別是產(chǎn)業(yè)用紡織品在特定領(lǐng)域得到迅速發(fā)展，具有阻燃和抗菌、疏水、疏油、抗紫外線、防靜電、導(dǎo)電、自清潔等功能的紡織品需求快速增長。通過本體(包括共聚引入功能單體或共混加入功能助劑)或表面處理技術(shù)，可獲得功能性、高附加值的纖維及織物，但是，固有特性(如手感、舒適性、顏色、透氣性等)保持優(yōu)良的阻燃多功能紡織品及其制備技術(shù)的報道較少。通過功能分子、助劑及多尺度結(jié)構(gòu)的設(shè)計構(gòu)建，調(diào)控功能高分子材料和助劑與基材間的相互作用，使紡織品的多種功能之間相互協(xié)調(diào)、相互促進(jìn)且兼顧舒適性、透氣性、耐洗滌及耐候性等，對發(fā)展多功能紡織品至關(guān)重要。多年來，本文作者團(tuán)隊致力于紡織品的阻燃及多功能化技術(shù)的研發(fā)，通過對功能高分子材料設(shè)計及本體功能化、表面處理技術(shù)等體系的創(chuàng)新性設(shè)計與優(yōu)化調(diào)控，開發(fā)出了一系列多功能阻燃紡織品，涵蓋了棉、滌綸、滌/棉、錦綸和粘膠等材料，涉及阻燃與抗菌、超疏水、超疏油、自清潔、抗結(jié)冰、耐腐蝕、自修復(fù)或/和形狀記憶等功能，所得功能性紡織品在服裝、家紡和交通等各類產(chǎn)業(yè)用紡織品領(lǐng)域具備良好的應(yīng)用前景。本文以本文作者團(tuán)隊近幾年的工作為例，介紹紡織品的阻燃及多功能化相關(guān)研究進(jìn)展，同時分析該領(lǐng)域目前面臨的挑戰(zhàn)，并展望未來的發(fā)展趨勢。

1 紡織品的阻燃及多功能化方法

紡織品種類多樣，性能各異，但對其阻燃化處理方式類似。阻燃體系的構(gòu)建通常涉及到鹵素、磷、氮、硅等阻燃元素。根據(jù)不同紡織品的物化特性，優(yōu)選阻燃手段及體系，可兼顧阻燃及其他性能。發(fā)展多功能阻燃紡織品不能簡單地理解為多種基團(tuán)或助劑的疊加，應(yīng)在阻燃基團(tuán)和助劑的基礎(chǔ)上做設(shè)計，優(yōu)選多功能基元進(jìn)行構(gòu)建，使紡織品的多種功能相互協(xié)調(diào)，相互促進(jìn)。比如，殼聚糖、氟硅烷、納米氧化鋅分別兼具阻燃與抗菌、疏水及抗紫外線等功能。因“材”制宜地設(shè)計功能高分子材料與助劑，使之兼具阻燃及其他功能，發(fā)揮“一石二鳥”甚至“一石多鳥”的效果，再以高效的技術(shù)手段將之引入紡織品中，是發(fā)展阻燃多功能紡織品的重要途徑。功能性纖維及紡織品的制備手段主要包括以下2種[1-2]。

1)制備本體功能性纖維。將功能基團(tuán)引入大分子鏈中或在合成及加工成形過程中將功能性助劑加入材料基體中，通過紡絲制得功能性纖維。用功能纖維制得的紡織品具有優(yōu)良的耐久性，在日常服用及軍用品等高耐久性要求領(lǐng)域具有優(yōu)勢。例如，在聚酯和聚酰胺等合成纖維材料的制備過程中，引入阻燃第三單體或通過熔融共混摻入阻燃劑，可制得阻燃聚酯和聚酰胺等材料。考慮到成纖聚合物的設(shè)計制備要兼顧可紡性、力學(xué)性能、可染性、成本及工藝適配性等因素，共聚方法本體阻燃纖維設(shè)計合成的限制性較大，步驟繁瑣，適用基材單一。與之相比添加阻燃劑制得本體阻燃纖維較共聚法靈活得多。但是試圖在阻燃基團(tuán)、助劑的設(shè)計上推陳出新，發(fā)展出多功能的本體阻燃纖維難度更大。

2)纖維、紡織品功能化表面處理。通過物理或化學(xué)的方式在纖維、紡織品的表面引入功能結(jié)構(gòu)或構(gòu)筑功能涂層。通過表面處理技術(shù)將紡織品多功能化，使之具有阻燃、抗菌、疏水、疏油、抗紫外線和自清潔等性能，工藝簡單，操作方便，適用性強(qiáng)。然而，往往存在功能性織物的耐久性不好，外觀、手感和透氣性等受影響等問題。

2 多功能阻燃紡織品及其制備技術(shù)

2.1 本體阻燃抗熔滴多功能聚酯

聚對苯二甲酸乙二酯(PET，以下稱為聚酯)是用途最廣、產(chǎn)量最大的成纖聚合物，約占所有合成纖維產(chǎn)量的90%，但是聚酯極易燃燒，且燃燒過程伴有嚴(yán)重的熔滴現(xiàn)象，因而聚酯的阻燃化對聚酯纖維及紡織品的耐火安全性顯得至關(guān)重要。本文作者團(tuán)隊自20世紀(jì)80年代開始研究開發(fā)的含磷阻燃劑及其阻燃共聚酯因阻燃效率高、綜合性能好、性價比高，至今仍是國內(nèi)外阻燃聚酯纖維的主流應(yīng)用產(chǎn)品[3-4]。然而，現(xiàn)有高效含磷聚酯的阻燃機(jī)制是以促進(jìn)熔滴、增加聚酯表面的物質(zhì)損耗和熱損耗的方式來達(dá)到阻燃效果的，因而在燃燒時會發(fā)生比聚酯更嚴(yán)重的熔滴現(xiàn)象，易引發(fā)二次災(zāi)害。另外，聚酯的促熔滴阻燃機(jī)制與棉的燃燒炭化機(jī)制“相克”，導(dǎo)致滌/棉混紡織物難以阻燃。為改善含磷聚酯的抗熔滴性，通過原位聚合引入層狀磷酸鋯、納米硫酸鋇和有機(jī)改性蒙脫土等[3-5]，制得了多種含磷阻燃共聚酯納米復(fù)合材料，利用納米粒子對聚酯熔體的增黏作用及阻隔效應(yīng)，以提升含磷共聚酯的阻燃性能與抗熔滴性能，但其基本原理仍是依靠抗熔滴起到阻燃效果，不能從根本上解決聚酯易熔滴的問題。

針對聚酯阻燃與抗熔滴相矛盾的難題，本文作者團(tuán)隊開展了一系列探索研究，并取得了突破：提出了“高溫自交聯(lián)炭化”“物理相互作用”及“高溫重排-端基捕捉”等阻燃抗熔滴新原理和方法，先后設(shè)計合成了主鏈或側(cè)鏈含偶氮苯、苯乙炔、苯乙炔-苯酰亞胺、苯基席夫堿和苯基馬來酰亞胺等基團(tuán)的功能單體，將之引入共聚酯中[6-7]。所得共聚酯在燃燒時通過苯乙炔、苯酰亞胺、苯基馬來酰亞胺、苯基席夫堿和偶氮苯等的“高溫自交聯(lián)炭化”，苯醚和雙酚F等的“高溫重排”，鄰羥基苯酰亞胺等的“高溫重排-端基捕捉”及“離子聚集”和“氫鍵-π-π堆積”等的“物理相互作用”等機(jī)制，可形成穩(wěn)定的物理或化學(xué)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)且促進(jìn)成炭，同時提高聚酯的熔體強(qiáng)度和成炭能力，實(shí)現(xiàn)聚酯真正的阻燃和不產(chǎn)生熔滴，且熱釋放和煙毒釋放都顯著降低。基于以上原理和方法，本文作者團(tuán)隊近年來成功開發(fā)出較低第三單體引入量、低成本且可紡性良好的阻燃抗熔滴共聚酯。設(shè)計合成了側(cè)基苯酰亞胺苯乙炔共聚酯P(ET-co-PN)n(見圖1(a))，燃燒時二苯乙炔結(jié)構(gòu)不僅發(fā)生自交聯(lián)反應(yīng)，且可捕獲苯酰亞胺異構(gòu)化生成的芳腈結(jié)構(gòu)，進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)楹憝h(huán)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，達(dá)到協(xié)同交聯(lián)、高效阻燃效果(見圖1(b))[8]。所含二苯乙炔單元間能形成π-π堆積作用，不僅可以增強(qiáng)分子鏈間相互作用力，提高共聚酯的拉伸強(qiáng)度，還可以作為形狀記憶的固定相和自修復(fù)過程中的動態(tài)交聯(lián)點(diǎn)，賦予共聚酯優(yōu)異的形狀記憶和自修復(fù)性能(見圖1(c)～(d))。由于同時具備阻燃性能與高溫(140 ℃以上)下的形狀記憶功能，所得共聚酯可作為響應(yīng)材料應(yīng)用于火災(zāi)預(yù)警。另外，由于合適的結(jié)晶速率、可控的熔體流變性能和較強(qiáng)的層級黏附力，P(ET-co-PN)n可用于3D打印技術(shù)制備出高強(qiáng)度且具有形狀記憶性能的精細(xì)零部件，可為聚酯等合成纖維材料的智能化與高性能化開拓一種新途徑。

圖1 側(cè)基苯酰亞胺苯乙炔共聚酯P(ET-co-PN)n的制備及其性能測試示意圖

基于“離子交聯(lián)”策略，通過將阻燃的含磷或含氮雜環(huán)離子單體共聚到聚酯分子鏈中開發(fā)出多種阻燃抗熔滴聚酯，由于離子聚集具備熱可逆交聯(lián)作用及成炭促進(jìn)作用，使所得共聚酯表現(xiàn)出高效的阻燃抗熔滴性能和極高的抑煙效率，耐火安全性能突出。而且，阻燃離子單體的引入有效改善了聚酯親水性和染色性差的不足，所得共聚酯纖維還具有與陽離子染料可染聚酯(CDP)相似的吸濕性、染色性和抗靜電性等性能，可為多功能聚酯纖維的開發(fā)提供一種新思路[9-12]。開發(fā)的新型含磺酸鹽及苯并咪唑結(jié)構(gòu)的阻燃離子單體(BIS-Na)，當(dāng)BIS-Na引入量為8 mol%時，共聚酯(PETB-Na)的極限氧指數(shù)(LOI)值高達(dá)33.0%，參照UL-94《設(shè)備和器具部件材料的可燃性能試驗》測試通過V-0級且不產(chǎn)生熔滴，燃燒過程中的熱釋放量及煙釋放量都大幅降低，而且共聚酯可紡性良好，所得纖維對陽離子染料的竭染率達(dá)99.6%[12]。

2.2 表面阻燃及多功能紡織品

2.2.1 軋烘焙

“軋烘焙”是紡織品功能化處理常用的工藝，其操作簡便，對設(shè)備要求低，可根據(jù)紡織品與功能助劑的性質(zhì)，調(diào)整設(shè)備溫度、時間等條件以賦予紡織品阻燃及多種功能。本文作者團(tuán)隊設(shè)計合成的一種多羥基超支化磷酰胺(HPAE)，以丁烷四羧酸(BTCA)為交聯(lián)劑，通過“軋烘焙”工藝將HPAE分別整理到棉織物與粘膠織物上，所得阻燃織物的LOI值均可提升至29.0%以上，且在經(jīng)25次循環(huán)洗滌后LOI值保持在25.0%左右[13-14]。另設(shè)計合成了一種阻燃抗菌劑N, N-二(磷酸乙酯)雙胍(DPG)[15]，通過“軋烘焙”工藝將之整理到棉織物表面。DPG中含磷、氮的基團(tuán)發(fā)揮阻燃作用，使織物的LOI值提升至31.2%，胍基可使織物具備優(yōu)良的抗菌功能，所得織物對金黃色葡萄球菌(S.aureus)和大腸桿菌(E.coli)的抗菌率分別達(dá)到96.4%和99.2%。

聚硅氧烷是一種常見的紡織品助劑(柔軟劑、拒水劑、穩(wěn)定劑等)，含氨基或環(huán)氧基的衍生物在功能上具備較強(qiáng)拓展性。通過將螺環(huán)磷酸酯等高效阻燃基團(tuán)或高效抗菌基團(tuán)叔胺等接枝到含氫硅油、硅烷偶聯(lián)劑低聚物中，合成了多種含磷、氮等基團(tuán)的硅氧烷衍生物，再將之作為棉、粘膠等纖維素纖維織物的阻燃抗菌或疏水多功能助劑，通過“軋烘焙”技術(shù)將助劑整理到織物上，獲得阻燃多功能織物，且具備較優(yōu)良的耐水洗效果[16-19]。另外，三聚氯氰是活性染料的原料之一，可控制溫度發(fā)生分級取代，因此在分子設(shè)計上具有較高的靈活性。本文作者團(tuán)隊設(shè)計合成了多種三聚氯氰衍生的反應(yīng)型阻燃抗菌助劑[20-21]，某些體系能與活性紅K等染料同浴處理，簡化纖維素纖維織物的染色與功能化工藝。

2.2.2 層層自組裝法

層層自組裝法是一種功能可調(diào)且能夠精確控制涂層厚度的表面處理技術(shù)，通過調(diào)控涂層中的物質(zhì)結(jié)構(gòu)及功能組分，可制備得到兼具多種功能的織物。該法通常借助分子間的靜電等作用力，使層與層之間能自驅(qū)動地形成結(jié)構(gòu)和性能可控的分子簇團(tuán)，被大量用于構(gòu)筑功能多樣的薄膜、涂層和塊體材料[22-23]。通過將聚電解質(zhì)包括殼聚糖(CS)、聚乙烯亞胺(PEI)和聚磷酸銨(APP)等以及無機(jī)納米粒子比如蒙脫土(MMT)、層狀氫氧化物(LDH)和二氧化硅(SiO2)等作為構(gòu)筑基元，有研究獲取了一系列阻燃紡織品[24-25]。當(dāng)構(gòu)筑基元具備多功能性時，如鋅、銅等金屬離子兼具阻燃和抗菌性能，可制得阻燃多功能紡織品。但若將功能組分通過簡單疊加，所得改性材料的性能往往不能達(dá)到最佳，還需考慮調(diào)控層與層之間的相互作用及功能適配性等。

滌/棉織物因滌、棉纖維之間存在的“支架效應(yīng)”在燃燒時火焰蔓延迅速，且煙、熱的釋放量較大，是一種極為易燃又難于阻燃的材料。現(xiàn)有的棉或滌綸用阻燃助劑都難以有效阻燃滌/棉織物，膨脹型阻燃體系是阻燃滌/棉織物的高效體系之一。本文作者團(tuán)隊以APP及GP-108硅膠體作為構(gòu)筑基元，通過層層自組裝技術(shù)，制備了一種含磷、氮、硅的膨脹型阻燃涂層(APP/GP108)[26]。APP/GP108在遇火后可形成帶有大量膨脹氣泡的致密炭層，該炭層可作為屏障限制熱量、燃料及氧氣的傳遞，從而克服滌/棉織物的“支架效應(yīng)”，高效提升滌/棉紡織品阻燃性能，僅使用15%的量即可使之在垂直燃燒測試中離火自熄(損毀長度約15 cm)。這種表面阻燃體系制備簡單，所用原料低毒易得，阻燃效率突出，可為其他阻燃混紡織物的制備提供一種可行的解決方案。

近年來，本文作者團(tuán)隊致力于以CS、植酸(PA)、木質(zhì)素等生物基材料為原料構(gòu)筑高效阻燃體系[27-30]，分別以氨基硅烷偶聯(lián)劑、哌嗪基硅烷偶聯(lián)劑、PEI等作為電正性組分，以聚磷酸鹽、植酸鹽、海藻酸鹽及木質(zhì)素磺酸鹽(LS)等作為電負(fù)性組分，通過層層自組裝法在織物表面構(gòu)筑了多種功能涂層，獲得各項性能保持優(yōu)良的阻燃織物。其中，CS作為層層自組裝法常用的構(gòu)筑基元，除具有阻燃功能外，還是一種天然抗菌劑。Li等[27-28]以CS和植酸銨(AP)為基元，開發(fā)了一種“全生物質(zhì)”的層層自組裝阻燃涂層，以較低層數(shù)即可將之高效沉積于棉及粘膠織物表面，所得阻燃棉織物與粘膠織物都具有突出的阻燃性能，且棉織物對E.coli的抗菌率達(dá)到99.83%，粘膠纖維則對S.aureus和E.coli的抗菌率均達(dá)到99.99%。

2.2.3 溶膠-凝膠法

溶膠-凝膠技術(shù)是將高化學(xué)活性的無機(jī)鹽或金屬醇鹽等作為前驅(qū)體，在溶劑中經(jīng)水解、縮合化學(xué)反應(yīng)形成穩(wěn)定的溶膠體系，陳化后膠粒間緩慢聚合形成凝膠，再經(jīng)干燥、固化，可在不同的基材上形成均相薄膜。通過調(diào)節(jié)前驅(qū)體比例、pH值、反應(yīng)溫度或引入摻雜劑等，可獲取性質(zhì)或功能不同的溶膠凝膠體系[31-32]。溶膠-凝膠技術(shù)可控性強(qiáng)、條件溫和、環(huán)境友好且與不同基材之間都具有較強(qiáng)結(jié)合力，被廣泛用于開發(fā)功能紡織品。通常，金屬醇鹽與烷氧基硅烷形成的金屬/非金屬氧化物涂層的阻燃效率不高，而通過磷酰氯等化學(xué)改性合成含磷硅氧烷前驅(qū)體或通過成鹽引入含磷酸鹽(酯)等含磷、氮的小分子，可極大地提高溶膠-凝膠體系的阻燃效率[33-34]。

以亞磷酸酯和氨基硅烷偶聯(lián)劑為原料通過Atherton-Todd反應(yīng)及Mannich反應(yīng)，或利用磷酰氯與氨基硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)，合成了一系列含磷螺環(huán)(TPTP、SPSP-PTMS)、苯磷酰基(PPD-PTES)及磷酸酯(TTPBD、DTSP及TSPDP)等功能化氨基硅氧烷[35-40](見圖2)。將之作為前驅(qū)體制備阻燃溶膠凝膠涂層，可通過促進(jìn)纖維素成炭，形成膨脹型炭層，抑制紡織品煙、熱釋放，實(shí)現(xiàn)棉、粘膠、滌綸及混紡紡織品等的高效阻燃。其中，所設(shè)計合成的DTSP阻燃效率突出，且耐水洗效果良好，當(dāng)DTSP負(fù)載量為16%時，阻燃棉織物在垂直燃燒中離火自熄(損毀長度11.8 cm)，LOI值高達(dá)30.3%，錐形量熱測試中煙釋放和熱釋放受到顯著抑制；在經(jīng)20次循環(huán)洗滌后，阻燃棉織物的LOI值仍保持27.0%[35]。

圖2 本文作者團(tuán)隊近幾年報道的阻燃溶膠-凝膠體系概覽

為了以更簡便高效和環(huán)境友好的途徑獲取阻燃溶膠凝膠涂層，將含磷無機(jī)酸(次磷酸、亞磷酸及磷酸等)通過簡單快速的酸堿反應(yīng)修飾氨基硅烷偶聯(lián)劑[41]。這種含磷溶膠凝膠僅以水作為溶劑，能夠長時間保持穩(wěn)定、貯存穩(wěn)定期超過半年。受益于硅烷偶聯(lián)劑的成膜性能，所得凝膠薄膜(涂層)連續(xù)均相、透明性好，遇火或受熱后形成高膨脹炭層，膨脹倍率可達(dá)近百倍，對高比表面積材料(纖維、織物、紙張、泡沫等)具備突出的阻燃性能。另外，可用含磷酸種類、水與醇比例及與硅烷偶聯(lián)劑的摩爾比、反應(yīng)溫度或引入納米助劑等，調(diào)控此種凝膠薄膜(涂層)的力學(xué)性能及膨脹行為等，可為發(fā)展性能優(yōu)良的高效阻燃的纖維素纖維、合成纖維織物及混紡織物提供一種簡單易控制、環(huán)保經(jīng)濟(jì)的途徑。

將植酸和9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO)衍生酸等與氨基硅烷偶聯(lián)劑按一定比例進(jìn)行反應(yīng)，制得含磷酸摻雜/修飾的溶膠凝膠體系，并將之作為纖維素及聚酯等紡織品的高效阻燃阻燃劑。通過植酸與哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅氧烷硅溶膠間的成鹽反應(yīng)，制備了一種聚硅氧烷磷酸鹽(GPA)，當(dāng)GPA負(fù)載量為14.3%和11.1%時，棉織物和滌綸織物在垂直燃燒測試中離火自熄(損毀長度分別為11 cm和13.2 cm)，LOI值分別為29.0%和27.0%[42-43]。將DOPO衍生酸引入溶膠凝膠中獲得了高效阻燃體系(PAPS-DOPA)，僅8%的PAPS-DOPA負(fù)載量即可使滌綸織物的LOI值提升至32%，在垂直燃燒測試中離火自熄、不熔滴，且不影響織物的熱穩(wěn)定性[44]。拓展摻雜劑的種類，合成新功能前驅(qū)體，發(fā)揮功能協(xié)同作用，發(fā)展多功能、耐水洗的溶膠凝膠紡織品將是今后的工作重點(diǎn)之一。

2.2.4 浸涂/噴涂法

浸涂與噴涂法是涂層制備技術(shù)之一，其具有簡單、靈活等特點(diǎn)，通常不需要使用復(fù)雜的儀器和設(shè)備，也不需要復(fù)雜的操作過程，不受基材種類和性質(zhì)的限制，是一種簡單且可大規(guī)模制備多功能表面材料的方法，已被廣泛用于制備各種多功能材料，但缺點(diǎn)是較難以控制涂層與基材之間的黏附力及涂層處理的均勻程度，在環(huán)境友好和耐久性方面也存在著不足。為提高織物阻燃涂層的耐久性，通常在涂層與基材之間引入氫鍵、靜電、共價鍵，以增強(qiáng)配位作用及多種協(xié)同作用。

受傳統(tǒng)織物染整固色工藝啟發(fā)，以水為溶劑，利用吐酒石(TE)通過類似的染料固色作用將生物質(zhì)單寧酸(TA)穩(wěn)定固定于棉織物表面，并進(jìn)一步絡(luò)合Fe2+離子，制得了耐水洗阻燃棉織物(見圖3)[45]。該涂層組分與棉織物間的氫鍵和配位協(xié)同作用可賦予阻燃棉織物耐水洗和耐摩擦性能，所得織物經(jīng)過100次洗滌或摩擦循環(huán)后，仍能保持良好的阻燃性能。通過改變金屬離子種類，可調(diào)控改性棉織物阻燃性能，使用Co2+/Zn2+絡(luò)合后，所得棉織物在經(jīng)過20次洗滌之后可通過垂直燃燒測試且LOI值仍高達(dá)30%以上。該涂層既不含Cl、Br、P等傳統(tǒng)阻燃元素，也不使用有毒有害的有機(jī)溶劑，是一種新型環(huán)保生物基阻燃劑，可通過Oeko-Tex?生態(tài)紡織品標(biāo)準(zhǔn)，為制備綠色環(huán)保的耐久阻燃織物提供一種新的解決方案。

圖3 環(huán)保耐久阻燃織物的制備及涂層組分間相互作用示意圖

2020年初，新冠疫情肆虐，各地對醫(yī)療物資的需求激增，導(dǎo)致前期防護(hù)服供應(yīng)量的嚴(yán)重短缺，大量醫(yī)護(hù)人員每天穿著同一件防護(hù)服8 h以上，防護(hù)服的長時間使用致使其防護(hù)質(zhì)量無法保證。針對市售醫(yī)用一次性防護(hù)服使用時效短、防護(hù)性能薄弱以及易被液滴黏附且無法直接滾落使其利于細(xì)菌、病毒繁衍等問題，基于以上技術(shù)，制備了能對水、油、血液、唾沫及其他分泌物無黏附的超雙疏(疏水、疏油)多功能醫(yī)用防護(hù)服面料，可使防護(hù)服表面的增效防護(hù)，提升對醫(yī)護(hù)人員的防護(hù)作用。多種未達(dá)到醫(yī)用防護(hù)服標(biāo)準(zhǔn)的普通紡織面料，包括滌/棉、聚丙烯非織造布、聚酯織物、滌/棉/TPU復(fù)合布等，經(jīng)該方法處理后可達(dá)到醫(yī)用一次性防護(hù)服的相關(guān)技術(shù)要求，其中，經(jīng)改性的滌/棉/TPU復(fù)合布可完全達(dá)到甚至優(yōu)于GB 19082—2009《醫(yī)用一次性防護(hù)服技術(shù)要求》(見表1)。此外，該方法在高鐵與民航飛機(jī)的坐墊與靠背的免洗、防污、防火阻燃處理，公共場所的紡織用品的功能化與高性能化改性，電子設(shè)備表面防污等領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用前景。

表1 按GB 19082—2009測試的改性復(fù)合布結(jié)果

鑒于表面化學(xué)成分及微納米多級結(jié)構(gòu)是影響材料表面潤濕性的關(guān)鍵因素，利用納米級二氧化硅與微米級APP顆粒作表面粗糙結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑基元，以含氟硅氧烷作為低表面能修飾劑，通過噴涂法在多種基材(包括棉、麻織物與非織造布等)表面構(gòu)筑了微納米多級粗糙結(jié)構(gòu)(見圖4(a)～(c))，可使紡織品兼具阻燃、超疏水/油及自清潔等功能，避免了因織物表面被油污等表面張力較低物質(zhì)的污染而造成的外觀缺陷以及火災(zāi)、爆炸等危險加劇的問題[46]。例如，多功能阻燃棉織物可通過垂直燃燒測試(損毀長度為8 cm)(見圖4(d))，且同時對多種液滴保持疏液性，比如正十六烷、食用油、石蠟油、甘油、柴油和水等(見圖4(e))，甚至耐受王水、濃硫酸與濃堿等高腐蝕性物質(zhì)(見圖4(f))。通過該法制備的多功能阻燃棉手套，在保持透氣性的前提下，可耐受極端環(huán)境，保護(hù)皮膚免受濃硫酸等腐蝕。

圖4 阻燃超雙疏表面的制備及其性能測試示意圖

3 結(jié)束語

紡織品的阻燃多功能化面臨著與織物固有特性保持相矛盾、功能化技術(shù)局限性較大及效率不夠高等問題。為此，提出和發(fā)展了紡織品阻燃及多功能化的新思路和新體系：設(shè)計合成了多種功能單體，將之引入共聚酯中，共聚酯通過“高溫自交聯(lián)炭化”“物理相互作用”及“高溫重排-端基捕捉”等作用同時實(shí)現(xiàn)了阻燃與抗熔滴，且熱釋放和煙毒釋放顯著降低，某些體系具備3D打印、形狀記憶和抗靜電等功，能且力學(xué)性能突出、可染性高、可紡性佳；設(shè)計合成了一系列阻燃多功能助劑、研發(fā)優(yōu)化了多種阻燃多功能體系，通過軋烘焙、溶膠-凝膠、層層自組裝、噴涂/浸涂等表面處理技術(shù)，制得多種阻燃多功能紡織品，包括具有阻燃與抗菌、超疏水、超雙疏(疏水、疏油)、耐腐蝕和自清潔等功能的棉、滌/棉、滌綸、粘膠等織物,但是，紡織品的阻燃及多功能化仍有許多問題需要解決。

阻燃多功能助劑及纖維和紡織品的制備過程仍要繼續(xù)降低成本,減少有毒與有害物質(zhì)的使用與排放，簡化制備流程，縮短工藝時間，提升產(chǎn)率及選擇綠色環(huán)保溶劑體系和便捷的制備條件，以利于產(chǎn)品的大規(guī)模推廣。針對民航飛機(jī)、高鐵等典型受限空間的特定環(huán)境，各國陸續(xù)推出了嚴(yán)苛的耐火安全標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了所用材料的熱釋放、煙釋放、煙毒性及其他性能具體量化指標(biāo)，要達(dá)到極低的熱釋放和煙毒釋放。為服務(wù)高鐵、民航飛機(jī)等高端制造領(lǐng)域，發(fā)展?jié)M足相關(guān)要求的耐火安全性和多功能紡織品及其制備技術(shù)迫在眉睫。一些通用纖維及紡織品的阻燃仍存在問題，比如商業(yè)化的滌綸、錦綸等仍存在熔滴嚴(yán)重的問題，Lyocell等再生纖維素纖維的高效、低煙毒阻燃體系有待開發(fā)，滌/棉、錦/棉等混紡體系的高效耐久阻燃難度頗大，相關(guān)體系的多功能化則更具挑戰(zhàn)。

功能紡織品的制備及使用過程中帶來的環(huán)境問題逐漸受到重視，但相關(guān)工作仍處在基礎(chǔ)研究探索階段，充滿了機(jī)遇與挑戰(zhàn)。例如，針對聚酯產(chǎn)業(yè)對無銻綠色合成、多功能差別化及循環(huán)利用的重大需求，本文作者團(tuán)隊提出聚酯的無重金屬自催化聚合新原理，設(shè)計合成了具有自催化聚合活性的多功能單體，將之引入聚酯體系中，無傳統(tǒng)催化劑即能催化合成高分子量多功能共聚酯。所得的共聚酯具備阻燃、抗靜電和易染色等功能，且在適宜條件下，能發(fā)生可控自解聚反應(yīng)，由此可實(shí)現(xiàn)聚酯及其纖維、紡織品等制品的高效化學(xué)回收。多功能共聚酯兼具自催化本體縮聚、阻燃多功能性及自解聚化學(xué)回收功能，可從源頭上消除重金屬催化劑與功能助劑造成的環(huán)境與健康危害，為解決聚酯的綠色合成與化學(xué)循環(huán)技術(shù)提供了一種新的解決思路，對其他成纖聚合物體系也具有指導(dǎo)意義。