棉籽粕基阻燃剂规模化制备及其棉纤维表面改性研究：机械研磨驱动的绿色阻燃策略

《Applied Nursing Research》：Scalable preparation of cottonseed meal-based flame retardants via mechanical grinding for surface modification of cotton fibers

本文推荐一种基于棉籽粕的生物质阻燃剂（PmC）规模化制备及棉纤维表面改性新策略。通过机械研磨实现磷/氮（P/N）富集功能化，PmC与棉纤维形成氢键/共价键结合，赋予织物高极限氧指数（LOI=38.4%）、低热释放率（THR降38.7%，pHRR降82.9%）及持久耐洗性。该技术突破传统阻燃剂毒性局限，为绿色纺织材料开发提供新范式。

　　

亮点

材料

本研究所用试剂均为分析纯，购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司。具体包括：二甲苯（99%）、磷酸（85%）、双氰胺（DICY）、尿素、氨水（AMW，25%–28%）和氢氧化钠。这些试剂均直接使用，无需进一步纯化。此外，棉籽粕由郑州裕康饲料技术有限公司提供。棉织物为平纹织物，重量为152.2 g/m²。

阻燃性能

如图1和表S2所示，展示了经不同浓度PmC处理的阻燃织物的燃烧性能。在图1a中，经过阻燃整理的PmCC的增重率（WG）和极限氧指数（LOI）随着PmC浓度的增加而增加。当PmC浓度低于150 g/L时，WG和LOI呈线性增长，并在200 g/L时达到最大值。从WG数据来看，PmC可以很好地接枝到棉纤维上，最大接枝率达到27.9%。LOI分析表明，经110 g/L PmC处理的棉纤维LOI值高达38.4%，损毁长度仅为50 mm，显示出优异的自熄特性。锥形量热仪测试进一步揭示，PmC处理棉纤维的总热释放量（THR）和峰值热释放速率（pHRR）分别显著降低了38.7%和82.9%。

结论

富含磷/氮的生物质基棉籽粕阻燃剂（PmC）能通过表面改性显著增强棉纤维的阻燃性能。阻燃棉织物PmCC的极限氧指数（LOI）达到38.4%，损毁长度为50毫米，具备自熄性。PmC由棉籽粕和磷酸制备，未引入卤素或甲醛衍生物，被归类为环境友好、可持续的阻燃剂。综合热重-红外联用（TG-IR）、残炭X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜-能谱分析（SEM-EDS）表明，PmC主要通过作用于棉织物的凝聚相来发挥其阻燃效应。