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为解决棉织物易燃且阻燃处理耐久性不足的问题，研究人员以 3 - 羟基苯基次膦酰基丙酸（3HPP）为阻燃剂、1,2,3,4 - 丁烷四羧酸（BTCA）为交联剂、双氰胺（DCDA）为催化剂开展研究。结果显示 LOI 提升至 31.5%，耐洗性良好，为棉织物阻燃提供新路径。
在纺织领域，棉织物因柔软舒适、透气性佳等优点被广泛应用，但其高易燃性却成为显著隐患。普通棉织物在氧气浓度低至 17%-18% 时即可燃烧，这使其在对防火有较高要求的场景，如家居装饰、工业纺织品等领域的应用受到极大限制。尽管传统卤代阻燃剂曾被用于提升棉织物阻燃性能，但因其燃烧时释放有毒气体，对人体健康和环境危害较大，逐渐被淘汰。近年来，以磷、氮等元素为基础的无卤阻燃剂成为研究热点，其中磷氮协同作用可产生优异的阻燃效果，但如何实现阻燃剂与棉纤维的有效结合并保证耐久性，仍是亟待解决的关键问题。
为攻克上述难题，印度相关研究机构的研究人员开展了一项针对棉织物阻燃处理的研究。该研究以商业化的 3 - 羟基苯基次膦酰基丙酸（3HPP）作为阻燃剂，1,2,3,4 - 丁烷四羧酸（BTCA）作为交联剂，双氰胺（DCDA）作为酯化催化剂，通过优化工艺条件，探索提升棉织物阻燃性能及耐久性的新方法。研究成果发表在《International Journal of Biological Macromolecules》。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：
- 极限氧指数（LOI）测试（ASTM 2863 方法）：用于评估处理前后棉织物的阻燃性能。
- 傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析：验证阻燃剂与棉纤维及交联剂的结合情况。
- X 射线光电子能谱（XPS）分析：进一步确认元素结合状态。
- 热重分析（TGA）：研究棉织物的热降解行为。
- 锥形量热仪测试：分析热释放速率、总热释放量及点燃时间等参数。
- 耐洗性测试：考察处理后棉织物经多次洗涤后的阻燃性能保持情况。
研究结果
阻燃性能显著提升
通过调整浸轧浴中 3HPP 的浓度（1%-10%）并优化 pH 值，未处理棉织物的极限氧指数（LOI）从 17.4% 提升至 29.5%。经大气等离子体处理后，LOI 进一步提高至 31.5%，表明等离子体处理可增强阻燃剂与棉纤维的结合，显著提升阻燃效果。
热稳定性明显增强
热降解研究表明，未处理棉在 350°C 时失重约 80%，而处理后的样品在相同温度下失重仅 40%，说明 3HPP 与 BTCA 的交联作用有效改善了棉织物的热稳定性，使其在高温下更难分解燃烧。
燃烧行为改善
锥形量热仪测试显示，处理后的棉织物热释放速率和总热释放量均降低，且点燃时间延迟。这意味着在火灾发生时，经处理的棉织物能够延缓火势蔓延，减少热量释放，为人员疏散和灭火争取更多时间。
良好的耐洗耐久性
耐洗性测试结果表明，即使经过 20 次洗涤循环，处理后的棉织物仍能保持 28.1% 的 LOI，显示出该阻燃处理具有良好的耐久性，能够满足实际应用中对织物多次洗涤的需求。
研究结论与讨论
本研究成功将常用于聚酯纤维的 3HPP 阻燃剂应用于棉织物，通过 BTCA 交联和 DCDA 催化酯化作用，实现了磷基团与棉纤维及交联剂的有效结合。大气等离子体处理进一步增强了界面结合力，显著提升了阻燃性能和耐洗性。研究结果表明，该阻燃处理体系不仅解决了传统含甲醛阻燃工艺的毒性问题，还克服了部分阻燃处理耐洗性差的缺陷，为棉织物的阻燃处理提供了一种安全、高效且可持续的新方法。
该研究的重要意义在于，其开发的无甲醛阻燃工艺符合环保和健康要求，拓展了磷基阻燃剂在天然纤维中的应用范围，为家居、交通、航空等对防火有严格要求的领域提供了优质的棉织物阻燃解决方案。同时，研究中采用的等离子体处理与化学交联相结合的技术思路，为其他纤维材料的功能化改性提供了借鉴，有望推动纺织行业向安全、环保的方向进一步发展。
