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棉织物凭借柔软舒适、吸湿性和透气性好等特点备受人们青睐,成为当今最为广泛应用的纺织材料之一。然而,棉纤维的极限氧指数(LOI)仅为18%,在天然纤维中最低,极易引起燃烧,因而棉织物的阻燃整理十分必要。随着人们对材料功能性的关注,棉纺织品越来越朝着多功能性方向发展,多功能化已成为当前纺织产品研究和开发的主流。若在阻燃棉织物的基础上,赋予其导电、抗菌等多功能性,能够更好满足市场需求。目前,在棉用阻燃剂中,生物基阻燃剂植酸因其分子中含磷量高、生物相容性好、可电离质子和优越的络合性等特点备受关注。棉织物的植酸阻燃整理通常利用其带有负电荷的特点而采用层层组装方法,该方法节能减排,但需要多次循环组装,耗时长,而且整理品的耐水洗性能不足。本论文针对上述生物基植酸在棉织物阻燃整理中存在的水洗性差和功能性单一的问题,通过棉织物改性为特点的两步法植酸阻燃整理方法,改善阻燃棉织物的耐洗性;利用植酸可提供质子的性能,在阻燃棉织物上原位聚合苯胺,制备阻燃导电多功能棉制品;根据植酸优越的络合性能,在阻燃棉织物表面原位还原纳米银,进而通过络合作用制备纳米银分布均匀的阻燃抗菌多功能棉制品。系统研究植酸整理工艺和机理、整理品的结构性能和调控手段、植酸基多功能整理的协调性,为生物基植酸的棉织物生态阻燃及其多功能整理提供理论和应用基础。主要研究内容和结论有以下四个方面。(1)两步法进行棉织物的植酸阻燃整理。通过环氧基交联剂EH在棉织物表面接枝聚乙烯亚胺(PEI),进而利用交联剂EH接枝植酸(PA),改善阻燃棉织物的耐水洗性能,并对阻燃织物结构、物理性能、热学性能和阻燃机理进行研究,构建棉纤维表面吸附PA或PEI的分子动力学模型。结果表明,初始交联剂EH和PEI质量浓度均为10%,PA浓度0.4 mol/L,pH=2优化条件下的整理织物,可获得温和水洗30次仍具有自熄效果的阻燃棉织物,且织物的强力保留率为75%。PEI和PA可形成膨胀型阻燃体系。阻燃织物热解初期易于降解,中后期因致密炭层存在降解缓慢,总释放热、平均热释放速率和平均有效燃烧热分别降低了 17.8%、36.9%和33.3%,可燃气体强度与不可燃气体强度的比值明显降低(同一个热解体系),阻燃织物的屏蔽效应和炭化效应相对于未阻燃织物分别提高84.94%和11.35%,阻燃效果提升了 33.08%。PEI分子中氨基在纤维表面出现的概率大于PA分子中羟基出现的概率,改性棉纤维表面对PA分子的吸附速率大于未改性棉纤维。(2)植酸阻燃棉织物的复合导电功能整理。利用植酸可提供质子的性能,以阻燃棉织物为基底,原位聚合植酸掺杂苯胺,制备pH响应型阻燃导电多功能纺织品(PPC-44,44表示植酸和苯胺的浓度均为0.4 mol/L),并对阻燃导电织物的制备工艺、掺/脱杂特性、结构和热学性能进行研究。结果表明,整理织物的阻燃和导电性能随着苯胺浓度的增加而增加。C-44(以空白棉织物为基底制备的阻燃导电织物)和PPC-44两种织物的颜色、阻燃和导电性能随着脱/掺杂出现规律性变化:脱杂状态下,织物均为黑紫色,C-44织物无阻燃和导电性能,PPC-44织物阻燃无导电性;掺杂状态下,织物均为祖母绿,C-44织物的阻燃和导电性能因掺杂剂不同存在差异,PPC-44织物掺杂盐酸时具有阻燃和导电性能。织物上磷(P)元素的结合能、燃烧后表观形态和起始分解温度(Ti)、外推起始温度(Te)、最大失重速率温度(Tmax)等热学参数随着脱/掺杂发生规律性变化。PPC-44织物可燃气体强度与不可燃气体强度的比值(同一个热解体系)低于未整理织物,略高于阻燃织物。植酸掺杂聚苯胺阻燃导电织物可实现阻燃导电性能的可逆变化,为酸碱pH响应型阻燃导电纺织品的开发提供新思路。(3)植酸阻燃棉织物的复合抗菌功能整理。利用植酸优越的络合性能(6个磷酸根基团),以阻燃棉织物中植酸为软模板,吸附溶液中的Ag+并在阻燃织物表面形成多配价结构的络合物前驱体,进而在其表面原位还原纳米银,制备阻燃抗菌纺织品,探讨P含量和pH值与织物LOI之间关系,并对阻燃抗菌织物结构和热学性能进行研究。结果表明,在相同pH溶液中整理得到的织物,其LOI值随着植酸浓度的增加而提高,P元素结合能无明显变化;P元素摩尔数相同时整理的织物,其LOI值和P结合能随pH的降低而逐渐提高,阻燃性能相应提高(酸碱体系)。阻燃抗菌织物的起始分解温度(Ti)、外推起始温度(Te)和最大失重速率温度(Tmax)等热学参数相对于阻燃织物提高,LOI值有所降低,但仍保持良好的阻燃效果;阻燃抗菌织物对大肠杆菌和金色葡萄球菌的抑菌作用明显,且对大肠杆菌的抑菌效果优于金色葡萄球菌。阻燃抗菌织物表面纳米银分布均匀,其颗粒尺寸在20 nm左右,晶格条纹明显,条纹间距d=0.238 nm。(4)基于两种无模型动力学微分法Kissinger和积分法F-W-O,评估棉织物、阻燃棉织物、阻燃导电棉织物和阻燃抗菌棉织物的热稳定性。对比四种织物可知,织物热解阶段发生变化,且阻燃效果好,热解参数低。对于四种织物自身来说,不同升温速率对织物质量损失影响较小,但对热解区间有一定的影响,升温速率增加,热解温度呈现向高温移动趋势。通过F-W-O积分法计算织物的表观活化能,3种整理织物的表观活化能高于未整理织物,热解速率降低,热稳定性提高。Kissinger微分法求解的3种整理织物的表观活化能随着转化率的增加呈现不规则锯齿状上升,在0.2~0.6转化率区间,表观活化能稳定;在低转化率和高转化率时,表观活化能起伏较大。对于四种织物本身,Kissinger微分法得到的表观活化能总体高于F-W-O积分法;对于四种不同织物,两种方法得到的活化能变化规律基本一致,进一步证实四种棉织物在热解过程中变化规律的一致性,为棉织物热解行为提供科学的理论依据。