浙江理工大学:具有高阻燃、自修复和耐水洗性能的水性聚氨酯涂层PET织物
2025-05-13 17:24:46 作者:涂料驿站 来源:涂料驿站 分享至:

 

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)织物因其高强度、弹性和优异的耐热性、耐光性和耐化学性,被用于纺织、建筑内饰和汽车内饰等多个领域。然而,PET织物的高易燃性带来了重大的安全隐患。当PET织物燃烧时,会产生大量熔融液滴,会迅速将火焰蔓延到其他可燃材料上。此外,在燃烧过程时还会释放出大量的烟雾,这很容易导致火灾中被困人员烟雾中毒甚至死亡。因此,提高PET织物的阻燃性能对于保障应用中的消防安全至关重要。

为了解决这一问题,研究人员已经开发了两种主要方法:共聚,将阻燃剂通过化学手段结合到PET分子链中,以及共混,将阻燃剂通过物理手段分散到聚合物基质中。尽管通过这些方法获得的PET织物表现出良好的阻燃性耐用性,但存在工艺复杂、对原料细度要求严格和成本高等缺点。另一种广泛使用的方法是对PET织物进行阻燃表面整理,这种方法相对简单,成本效益高,适应多种市场规格。在各种表面整理剂中,水性聚氨酯(WPU)是一种以水为分散介质的新型聚氨酯,因其优异的成膜能力、强粘附性和高度可调的功能性而脱颖而出。然而,WPU也高度易燃,燃烧时会产生熔融液滴和有毒烟雾。已有研究表明,在WPU合成过程中加入无卤阻燃剂,可以显著提高阻燃性,减少燃烧过程中的烟雾和毒性,并保持WPU的独特属性,引起了研究人员越来越多的关注。

近年来,无卤阻燃剂在提高WPU和表面处理PET织物的阻燃性能方面取得了重大进展。然而,仍有一些挑战需要进一步关注。首先,WPU涂层和PET织物的炭化性能都不佳,WPU涂层PET织物燃烧过程中的熔滴问题尚未得到充分解决。其次,WPU涂层易受外力影响,削弱了WPU涂层PET织物的阻燃性。如果WPU涂层在机械损伤后能够自修复,将有助于保持WPU涂层PET织物的完整性和功能性。然而,目前报道的大多数用于WPU涂层的无卤阻燃剂都没有考虑自修复能力。

近期,浙江理工大学张先明/张涛团队成功开发了一种具有阻燃和自修复性能的WPU涂层PET织物

通过在主链中加入环氧化大豆油基含磷多元醇(ESO-DOPO)和二甲基乙肟(DMG)制得FRWPU/DMG涂层,然后将PET织物浸入其中,获得涂层PET织物。

该涂层PET织物在点火后2s内自行熄灭,整个垂直火焰试验过程中没有熔融液滴,损伤长度仅为7.6cm。经过砂纸磨损后,该涂层PET织物可在24h内自修复。此外,该涂层提高了PET织物在经纬方向上的抗拉强度,并表现出良好的耐洗性能。因此,本研究为阻燃和自修复性能PET织物的设计和制备策略提供了宝贵的见解。



合成路线













ESO−DOPO的合成路线。



合成路线及凝胶含量













(a)FRWPU/DMG合成路线;(b)数字图像;(c)粒径和ζ−电位;(d)FRWPU2、FRWPU4、FRWPU6、FRWPU2/DMG、FRWPU5/DMG和FRWPU6/DMG的凝胶含量;(e)FRWPU2、FRWPU6和FRWPU6/DMG的ATR-FTIR光谱。 


数据来源与出处


 

相关研究成果以“Epoxidized soybean oil-based waterborne polyurethane coated polyethylene terephthalate fabrics with high flame-retardant, self-healing and wash-resistant properties”为标题发表在《Progress in Organic Coatings》上。

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