棉花因其舒適、環(huán)保、廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)，是最受歡迎的天然纖維之一，廣泛應(yīng)用于服裝、家用、工業(yè)紡織等領(lǐng)域。盡管它有許多優(yōu)點(diǎn)，但易燃性、易滋生細(xì)菌和需要電解質(zhì)染色仍是棉織物的棘手問題。當(dāng)它用于特殊場(chǎng)所時(shí)，如汽車紡織品、室內(nèi)裝飾、或用于公共場(chǎng)所的紡織品，如醫(yī)院和軍隊(duì)，對(duì)其阻燃性有很高的要求。

含鹵化合物是常用的阻燃劑（FRs），由于在燃燒過程中會(huì)釋放出有毒氣體，含有鹵素的阻燃劑產(chǎn)品正在減少?；诹譌Rs的商業(yè)開發(fā)已有很長(zhǎng)時(shí)間。氮元素被認(rèn)為對(duì)FR有積極作用。長(zhǎng)期以來(lái)，人們觀察并證實(shí)了氮在含磷FRs中的促進(jìn)作用。當(dāng)與含磷FR共同使用時(shí)，N、P的協(xié)同作用能顯著降低幾乎所有氣體的生成量，且含N、P的FRs處理的棉花在燃燒過程中，不產(chǎn)生有毒氣體丙烯醛等產(chǎn)物。硅是目前研究最為活躍的元素。硅在復(fù)合材料中的作用是在襯底表面形成硅基保護(hù)層。這種硅基材料可影響氧氣屏障和熱屏蔽。

超支化聚合物（HBPs）是一種具有三維樹狀結(jié)構(gòu)的高度支化大分子。由于它獨(dú)特的性質(zhì)以及廣泛的應(yīng)用而吸引了越來(lái)越多的關(guān)注。HBPs在FR中的應(yīng)用也得到了開發(fā)，人們對(duì)PAMAM在無(wú)鹽染色、抗菌、固色、穩(wěn)定等方面的應(yīng)用也進(jìn)行了較詳細(xì)的研究。但關(guān)于其在紡織產(chǎn)品FR中的應(yīng)用尚不多見。由于PAMAM與纖維素纖維之間缺乏共價(jià)鍵結(jié)合，因此必需對(duì)棉織物進(jìn)行氧化或交聯(lián)處理。這些方法的缺點(diǎn)是會(huì)造成強(qiáng)度降低或操作時(shí)間延長(zhǎng)，該難題可通過HBPs和溶膠-凝膠技術(shù)得以解決。

南京工業(yè)大學(xué)的孫戒等人合成了一種新型超支化含磷聚酰胺胺-有機(jī)硅阻燃劑（P@PAMAMOSi），并采用FT-IR、NMR對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。然后用溶膠-凝膠法制備了用P@PAMAMOSi包覆的棉織物。通過FT-IR和掃描電鏡（SEM）對(duì)改性棉織物進(jìn)行了驗(yàn)證。測(cè)試結(jié)果表明，改性棉織物具有良好的熱穩(wěn)定性，經(jīng)A30處理后的棉織物焦炭長(zhǎng)度為13.7cm，LOI值達(dá)到26.7%；B30處理后的棉織物焦炭長(zhǎng)度為11.5cm、C30處理棉的長(zhǎng)度為12.1cm，LOI值分別為27.8%、27.4%。TGA分析結(jié)果表明，引入P@PAMAMOSi可提高棉織物的熱穩(wěn)定性。在700℃氮?dú)夥障?，A30、B30、C30處理棉花的焦炭殘留分別為29.5%、34.5%、28.8%。對(duì)處理后棉織物進(jìn)行了錐體量熱分析，結(jié)果表明，整理后棉織物的峰值放熱速率（PHRR）分別為143.4、111.6、121.1 kW/m2，顯著低于空白棉（208.6 kW/m2）。采用FTIR、XPS、SEM、EDS分析了處理后棉織物的阻燃機(jī)理。處理后的棉織物通過釋放不可燃?xì)怏w，形 成 穩(wěn) 定 的 炭 層 ， 表 現(xiàn) 出 冷 凝 相 和 氣 相 阻 燃 機(jī) 理 。 與 氮 、 磷 或 硅 相 比 ，P@PAMAMOSi更容易改善棉織物的燃燒性能。此外，經(jīng)處理后的棉織物具有良好的效果，可用于建筑行業(yè)和工業(yè)防火服裝。

圖. 超支化含磷聚酰胺胺-有機(jī)硅阻燃劑的制備示意圖

文獻(xiàn)來(lái)源：Zhen Zhang, Qingbiao Yang, Jinlan Li, Hui Yu, Tianyu Zhu, Zhenjiang Li, Jie Sun*, Kai Guo. Progress in Organic Coatings 2024, 188, 108188.