近年来，人们对合成织物，特别是PET织物的需求不断增加，以及人们对消防安全认识的不断提高，推动了高效阻燃纺织品的发展。常用的方法是使用基于磷-氮协同效应的阻燃剂（FR），以实现所需的阻燃效果。然而，PET在燃烧时会产生熔融液滴和大量浓烟，极大地限制了FR化学物质和可成功应用的处理技术。因此，迫切需要为PET开发高效且可持续的阻燃方法。
在此背景下，层层组装技术（LbL）被认为是一种有价值且可持续的方法，用于制备具有优异阻燃性能的多层涂层。组装过程通过多步吸附不同相互作用的物质，利用静电引力、氢键和范德华力来实现。此外，通过调节沉积参数，如pH值、离子强度和温度，可以轻松控制涂层厚度。这种多功能性使LbL能够制备出具有几乎无限组成可能性的多层膜。实际上，对于任何给定的聚电解质/纳米颗粒对，都可以找到适合稳定组装的条件。从可持续性的角度看，LbL技术也非常有吸引力，因为它在室温下使用稀释的水基悬浮液/溶液。尽管这种方法在天然织物上得到了广泛应用并取得了巨大的成功，但在PET等合成基材上实现高性能和高效的FR解决方案仍然是一个挑战。事实上，现有的PET织物阻燃涂层往往存在高能耗（如沉积周期长、工艺复杂、辐射处理）、生产成本高和阻燃效果有限（如高烟雾释放）的问题。
聚电解质复合物（PECs）是一种新兴的LbL衍生方法，旨在克服现有限制，实现高效和工业上可行的FR处理。PECs是一种多功能材料，由至少两种带相反电荷的化合物组成，通过在水环境中络合而成。通过控制溶液的浓度、离子强度和pH值，可以很容易制备出稳定的PECs。通过这种方式，可以用很少的沉积步骤制备出LbL类涂层，因为LbL涂层的典型结构在络合过程中已经预先形成。实际上，PECs方法避免了传统LbL所需的多循环浸泡和大量水冲洗。使用PECs可以显著提高木材、聚氨酯泡沫和天然织物的阻燃性能。
目前，对聚电解质/纳米颗粒PECs的关注有限。这种组合具有巨大的潜力。实际上，水基聚合物分层纳米复合材料的纳米结构能够产生显著的阻氧和阻燃性能。这与纳米颗粒可以完全剥离并均匀嵌入聚合物中，形成所谓的“砖和砂浆”或珍珠层状结构有关。在燃烧过程中，蒙脱石（MMT）等无机粘土纳米片通常会增强产生的碳质炭，使其能够作为热和质量屏障，从而减缓为火焰提供燃料的易燃挥发物的释放。
近期，武汉纺织大学任学宏团队和意大利都灵理工大学联合开发了一种新型有机-无机杂化阻燃涂层，能够赋予PET织物优异的阻燃和抑烟性能。
以明胶、植酸（PA）和钠蒙脱石为原料，支化聚乙烯亚胺（BPEI）作为粘合剂，制备出有机-无机杂化阻燃涂层。该涂层能够显著提升PET织物的阻燃性能，其极限氧指数（LOI）值高达32.4%，并且能够在几秒内自我熄灭。该涂层的热释放率峰值（pkHRR）和总烟释放量（TSR）分别降低了58%和63%。此外，该涂层制备工艺简单，易于大规模生产。因此，本研究为开发高效、环保的阻燃涂层提供了一种新的有效策略，在实际工业应用上具有巨大的潜力。
阻燃涂层
PET织物上粘土-膨胀型阻燃涂层示意图。
防火作用
涂层防火作用示意图。
数据来源与出处
相关研究成果以“Flame retardant behavior and smoke suppression of gelatin/phytic acid/clay complexes on PET fabric”为标题发表在《Progress in Organic Coatings》上。
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