本發(fā)明屬于紡織新材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種基于植酸酯化納米纖維素纖維的高效阻燃織物及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、棉、滌等織物在家居裝飾和服裝等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，尤其是棉織物因其獨特的吸濕、透氣、柔軟、衛(wèi)生等特點更受歡迎。然而，棉、滌織物均易燃，一旦遭遇火災(zāi)將嚴(yán)重威脅人們的生命安全并可能造成巨大財產(chǎn)損失，因此，開發(fā)阻燃織物具有重要意義和應(yīng)用價值。

2、織物的阻燃功能主要通過后整理實現(xiàn)。目前市售阻燃后整理劑可分為鹵系、氮系和磷系三類。其中，鹵系阻燃劑在燃燒時產(chǎn)生大量有毒氣體。氮系阻燃劑在高溫條件下易分解，降低了其阻燃性能，在高溫環(huán)境中表現(xiàn)不佳。相比之下，磷系阻燃劑具備高效、無煙、低毒和無污染等優(yōu)點，發(fā)展前景良好。

3、植酸（pa）可由植物中提取，因其生物相容性、環(huán)境友好性、可再生性和可降解性良好，并富含磷元素，近年來被廣泛用作阻燃劑。例如，中國發(fā)明專利cn110524657a采用植酸處理木材試樣，利用植酸在高溫下的催化作用，誘導(dǎo)致密保護(hù)炭層形成，實現(xiàn)高效阻燃效果；中國發(fā)明專利?cn108314951a?采用層層自組裝方法在二硒化鉬（mose2）納米片表面構(gòu)建三聚氰胺-植酸阻燃層，所得二硒化鉬納米片填充到環(huán)氧樹脂中可產(chǎn)生高效防火效果。然而，植酸具有強(qiáng)酸性，用作織物阻燃劑時會滲入纖維內(nèi)部，并誘發(fā)纖維中高分子降解，導(dǎo)致織物機(jī)械性能顯著降低。因此，植酸在織物功能整理領(lǐng)域的應(yīng)用受限，迄今未見單獨使用植酸做為織物阻燃劑的公開報道。中國發(fā)明專利?cn115772235a公開了聚乙烯醇植酸酯的合成方法，但作為阻燃劑用于織物，無法防止植酸組分滲入到纖維內(nèi)部。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的植酸誘發(fā)織物纖維中高分子降解的問題，本發(fā)明提供了一種限制植酸分子滲入纖維內(nèi)芯，以確保植酸成分僅附著在纖維表面，從而抑制織物機(jī)械強(qiáng)度降低，同時又可以賦予織物高效阻燃性能的方法。其具體技術(shù)方案如下：

2、一種基于植酸酯化納米纖維素纖維的高效阻燃織物，所述植酸酯化納米纖維素纖維的磷元素含量為4~6%，其特征在于：所述植酸酯化納米纖維素纖維通過共價鍵附著在織物纖維表面形成多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層，該多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層構(gòu)成阻燃層。所述植酸酯化納米纖維素纖維通過共價鍵吸附在纖維表面，賦予織物優(yōu)異的阻燃性能和耐洗性能。同時，其改性織物的力學(xué)性能、柔軟性、透氣性無明顯劣化，且吸濕率有顯著提高。

3、一種基于植酸酯化納米纖維素纖維的高效阻燃織物的制備方法，所述織物為棉織物，包括如下步驟：

4、步驟一、將納米纖維素纖維分散在水中，加入植酸溶液，加熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束洗除未反應(yīng)植酸小分子，得到植酸酯化納米纖維素纖維；

5、步驟二、將所述植酸酯化納米纖維素纖維分散在去離子水中制配得到分散液，將棉織物浸漬在分散液中，取出后控制濕重，熱壓下進(jìn)行加熱反應(yīng)，洗除未接枝植酸酯化納米纖維素纖維，烘干后得到阻燃棉織物。

6、首先，通過酯化反應(yīng)將植酸共價接枝到納米纖維素纖維，獲得植酸酯化納米纖維素纖維，植酸酯化納米纖維素纖維上的磷酸基團(tuán)進(jìn)一步與棉纖維表面的羥基發(fā)生酯化反應(yīng)，實現(xiàn)大量植酸成分在棉纖維表面的化學(xué)吸附。植酸酯化納米纖維素纖維作為阻燃劑賦予織物阻燃性能。

7、進(jìn)一步的，步驟一中所述納米纖維素纖維分散后的溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2~3%，植酸溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4~6%，反應(yīng)溫度為80~100℃，反應(yīng)時間為4~5小時。

8、進(jìn)一步的，步驟二中所述分散液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4~6%，浸漬處理時間為2~3分鐘，控制濕重為170~200%，反應(yīng)溫度為170~200℃，時間為2~7分鐘。

9、一種基于植酸酯化納米纖維素纖維的高效阻燃織物的制備方法，所述織物為滌綸織物。包括如下步驟：

10、步驟一、使用有機(jī)胺溶液改性滌綸織物，得到胺化滌綸；

11、步驟二、將納米纖維素纖維分散在水中，加入植酸溶液，加熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束洗除未反應(yīng)植酸小分子，得到植酸酯化納米纖維素纖維；

12、步驟三、將所述植酸酯化納米纖維素纖維分散在去離子水中制配得到分散液，將所述胺化滌綸浸漬在分散液中，取出后控制濕重，熱壓下進(jìn)行加熱反應(yīng)，洗除未接枝植酸酯化納米纖維素纖維，烘干后得到阻燃滌綸織物。

13、首先，采用有機(jī)胺溶液霧化改性滌綸織物，再通過酰胺化反應(yīng)將上述植酸酯化納米纖維素纖維接枝到纖維表面，賦予其阻燃性能。

14、進(jìn)一步的，步驟一中所述有機(jī)胺溶液為氨基丙基三乙氧基硅烷溶液，溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2~4%，將滌綸織物浸泡其中，浸泡時間為2~3分鐘，控制濕重為140~160%，升溫至70~90℃，反應(yīng)5~10分鐘。

15、進(jìn)一步的，步驟二中所述納米纖維素纖維分散后的溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2~3%，植酸溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4~6%，反應(yīng)溫度為80~100℃，反應(yīng)時間為4~5小時。

16、進(jìn)一步的，步驟三中所述分散液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4~6%，浸漬處理時間為2~3分鐘，控制濕重為170~200%，反應(yīng)溫度為170~200℃，時間為2~7分鐘。

17、實驗數(shù)據(jù)表明，植酸濃度增加，所得植酸酯化納米纖維素纖維可以提升棉織物的阻燃性能；當(dāng)濃度超過6%時，織物力學(xué)性能下降。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

19、（1）本發(fā)明合成植酸酯化納米纖維素纖維，以此為高效阻燃劑通過共價鍵連接到織物纖維表面，在賦予織物優(yōu)異阻燃性能的同時，克服了植酸強(qiáng)酸性對纖維化學(xué)結(jié)構(gòu)的不良影響，有效保持了織物的機(jī)械性能。

20、（2）本發(fā)明選用的植酸及納米纖維素纖維均為生物基原材料，綠色環(huán)保，符合可持續(xù)發(fā)展理念。

21、（3）本發(fā)明所涉及的阻燃劑通過共價鍵與織物連接，可使阻燃織物具有優(yōu)異的耐久性能。

22、（4）本發(fā)明的阻燃織物可保留原始棉織物良好的透氣性、柔軟性和吸濕性。

技術(shù)特征：

1.一種基于植酸酯化納米纖維素纖維的高效阻燃織物，所述植酸酯化納米纖維素纖維的磷元素含量為4~6%，其特征在于：所述植酸酯化納米纖維素纖維通過共價鍵附著在織物纖維表面形成多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層，該多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層構(gòu)成阻燃層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于植酸酯化納米纖維素纖維的高效阻燃織物，其特征在于：所述織物為棉織物。

3.一種根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于植酸酯化納米纖維素纖維的高效阻燃織物的制備方法，其特征在于包括如下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于：步驟一中所述納米纖維素纖維分散后的溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2~3%，植酸溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4~6%，反應(yīng)溫度為80~100℃，反應(yīng)時間為4~5小時。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于：步驟二中所述分散液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4~6%，浸漬處理時間為2~3分鐘，控制濕重為170~200%，反應(yīng)溫度為170~200℃，時間為2~7分鐘。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于植酸酯化納米纖維素纖維的高效阻燃織物，其特征在于：所述織物為滌綸織物。

7.一種根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于植酸酯化納米纖維素纖維的高效阻燃織物的制備方法，其特征在于包括如下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于：步驟一中所述有機(jī)胺溶液為氨基丙基三乙氧基硅烷溶液，溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2~4%，將滌綸織物浸泡其中，浸泡時間為2~3分鐘，控制濕重為140~160%，升溫至70~90℃，反應(yīng)5~10分鐘。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于：步驟二中所述納米纖維素纖維分散后的溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2~3%，植酸溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4~6%，反應(yīng)溫度為80~100℃，反應(yīng)時間為4~5小時。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于：步驟三中所述分散液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4~6%，浸漬處理時間為2~3分鐘，控制濕重為170~200%，反應(yīng)溫度為170~200℃，時間為2~7分鐘。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于植酸酯化納米纖維素纖維的高效阻燃織物及其制備方法，植酸酯化納米纖維素纖維通過化學(xué)鍵附著在纖維表面，相互交錯形成堆疊多孔網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成阻燃層。該阻燃織物采用植酸酯化纖維素纖維的分散液對織物進(jìn)行浸漬處理，并經(jīng)過烘培加熱促使植酸酯化納米纖維素纖維與織物纖維發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成共價鍵。由于植酸酯化納米纖維素纖維不易滲透入纖維內(nèi)芯，可避免植酸引起的纖維內(nèi)高分子降解，從而有效保證織物的機(jī)械性能。本發(fā)明采用生物基原材料，綠色環(huán)保，符合可持續(xù)發(fā)展理念。

技術(shù)研發(fā)人員：鄭忍,劉向東,付飛亞,趙叔軍,向雙飛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2