基于氯代三嗪植酸酯共价键合的丝织物阻燃改性及其耐洗性提升研究

苏州大学团队受X型活性染料启发，设计合成氯代三嗪植酸酯(CTPE)，通过共价交联实现丝绸高效阻燃(FR)改性。改性织物极限氧指数(LOI)达33.7%，热释放峰值(PHRR)和总烟产量(TSP)分别降低49.7%和77.7%，经20次洗涤仍保持性能，为生物基FR材料开发提供新范式。

　　

丝绸作为历史悠久的天然蛋白纤维，以其独特的光泽感和亲肤性成为高端纺织品的代表。然而其23%的极限氧指数(LOI)意味着遇火极易燃烧，且燃烧时释放大量有毒烟雾，严重制约了在航空、家居等安全敏感领域的应用。传统阻燃技术多依赖含卤素或重金属的化学制剂，不仅环境危害大，且通过物理吸附的阻燃剂易因洗涤流失。如何开发兼具高效性、耐久性和环境友好性的阻燃方案，成为纺织功能化领域的重大挑战。

苏州大学研究团队从生物仿生角度出发，创新性地将X型活性染料分子设计理念引入阻燃剂开发。通过植酸(phytic acid)、乙醇胺和氰尿酰氯的三步反应，构建了具有活性氯原子的氯代三嗪植酸酯(CTPE)。这种仿生分子巧妙融合了植酸的生物基磷源优势与三嗪环的热稳定性特征，其活性氯原子能在温和条件下与丝绸纤维的羟基/氨基形成共价键，从而突破传统阻燃剂依赖静电吸附的局限性。相关成果发表于《Polymer Degradation and Stability》。

研究采用核磁共振(¹³
C/¹
H NMR)和傅里叶红外光谱(FTIR)确证CTPE结构，通过浸渍-吸附工艺处理丝绸织物。热重分析(TGA)、锥形量热(CONE)和垂直燃烧测试评估性能，结合残炭形貌分析阐明阻燃机制。

结构表征
¹
H NMR显示3.74 ppm和3.06 ppm处的三重峰对应乙醇胺亚甲基质子，³¹
P NMR证实植酸六元酯结构。FTIR中1240 cm^-1
处P=O特征峰和1550 cm^-1
处三嗪环振动峰验证了目标结构。

阻燃性能
100 g/L CTPE处理使丝绸LOI从23.4%提升至33.7%，损伤长度由30 cm降至8.7 cm。锥形量热显示峰值热释放率(PHRR)下降49.7%，总烟产量(TSP)降低77.7%，表明显著抑制了燃烧过程中的热辐射和烟雾毒性。

耐久性机制
X射线光电子能谱(XPS)检测到处理后丝绸表面P元素含量增加，且经20次标准洗涤后P保留率达85%，证实通过-C-NH-和-C-O-共价键实现了持久锚定。这种类活性染料的键合方式解决了植酸直接处理易洗脱的缺陷。

热行为分析
TGA显示改性丝绸在700°C时残炭量从15.3%增至28.9%，差示扫描量热(DSC)观察到燃烧前期吸热峰，表明CTPE通过促进成炭和吸热分解实现凝聚相阻燃。扫描电镜(SEM)显示残炭形成连续致密层，有效隔绝氧气和热量传递。

该研究开创性地将染料化学的分子设计策略应用于生物基阻燃剂开发，不仅解决了丝绸易燃的安全隐患，更建立了"结构仿生-共价固定-性能协同"的材料功能化新范式。CTPE处理后的丝绸保持原有力学性能和色泽，特别适用于对美学要求严苛的装饰纺织领域。研究为生物质资源的高值化利用提供了创新思路，推动纺织工业向绿色可持续发展转型。