陳 威， 關(guān)晉平， 陳國(guó)強(qiáng)， 匡小慧

(蘇州大學(xué) 紡織與服裝工程學(xué)院， 江蘇 蘇州 215006)

靜電層層自組裝法整理多巴胺改性滌/棉混紡織物的阻燃性能

陳 威， 關(guān)晉平， 陳國(guó)強(qiáng)， 匡小慧

(蘇州大學(xué) 紡織與服裝工程學(xué)院， 江蘇 蘇州 215006)

為了賦予滌/棉混紡織物良好的阻燃性能，以pH值為5、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%殼聚糖溶液和pH值為2、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%植酸鈉溶液，通過靜電層層自組裝法，對(duì)經(jīng)多巴胺改性后的滌/棉(65/35)混紡織物進(jìn)行阻燃整理。其中正負(fù)離子交替沉積1次記為組裝1層，第1層內(nèi)每次組裝15 min，第1層后各次組裝時(shí)間為5 min，共組裝15層。探討了整理后織物極限氧指數(shù)(LOI)、炭長(zhǎng)、熱重、熱釋放速率、炭渣形貌等性能。結(jié)果表明：多巴胺改性可以提高滌/棉混紡織物的反應(yīng)性，有利于阻燃整理；整理后織物阻燃性能顯著提高，LOI值從未整理時(shí)的18.8%提高到28.7%；熱分解溫度比未整理織物大幅提前，炭渣含量較未整理提高了5.7%；整理后織物點(diǎn)燃時(shí)間延長(zhǎng)，平均熱釋放速率(HRR)和峰值熱釋放速率(PHRR)分別為14.16 kW/m2和51.07 kW/m2，相較未整理滌/棉織物下降了84.62%和78.47%，織物燃燒危險(xiǎn)性顯著降低。

滌/棉混紡織物； 阻燃性能； 多巴胺； 改性； 靜電層層自組裝法； 殼聚糖

20世紀(jì)60年代Iler[1]首次提出經(jīng)過交替浸漬正負(fù)電性溶膠溶液，利用其靜電作用，可形成厚度統(tǒng)一溶膠膜的層層自組裝(LBL)技術(shù)。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，LBL技術(shù)已被廣泛應(yīng)用在阻燃[2]、隔氣膜[3]、傳感[4]、電致變色[5]、抗菌[6]、藥物緩釋[7]等領(lǐng)域。通過靜電作用，每次沉積的正負(fù)聚電解質(zhì)膜厚度通常在1～100 nm之間，其沉積厚度受溶液pH值[8]、相對(duì)分子質(zhì)量[9]、電荷密度[10]、溫度[11]等因素的影響。目前，LBL技術(shù)操作主要以浸漬和噴霧[12]法為主，具有工藝簡(jiǎn)單、綠色環(huán)保、不產(chǎn)生工業(yè)廢液和廢氣等優(yōu)點(diǎn)。

滌/棉混紡織物以其彈性、耐磨性較好，尺寸穩(wěn)定，不易皺折，易洗，快干等特性，被廣泛應(yīng)用于勞動(dòng)防護(hù)服、消防服、軍隊(duì)作戰(zhàn)服、床上用品和室內(nèi)裝飾等領(lǐng)域[13-14]。但其燃燒時(shí)特殊的“燭芯效應(yīng)”，使其相較于單一純滌、純棉織物燃燒更加劇烈。近年來，國(guó)內(nèi)外對(duì)于滌/棉混紡織物阻燃整理的研究[15-17]不少，但都存在阻燃效果提升不太明顯的問題，尚沒有一套可以大規(guī)模推廣和使用的整理工藝。究其根本原因，主要在于滌組分酯基官能團(tuán)的低反應(yīng)性使混紡織物不能與阻燃整理劑很好的結(jié)合。

海洋生物貽貝通過分泌黏附蛋白以黏附在水下各種物體表面，研究發(fā)現(xiàn)這種黏附蛋白(MAPs)主要組分是含有鄰苯二酚基團(tuán)的左旋多巴和含有氨基基團(tuán)的賴氨酸[18]。作為左旋多巴的兒茶酚衍生物，多巴胺(3,4-二羥基苯丙胺)由于與其具有相似的官能團(tuán)，也能自發(fā)氧化聚合，形成聚多巴胺結(jié)構(gòu)作用在各種基底表面。此外，聚多巴胺分子中含有的大量羥基、氨基等官能團(tuán)，提高了基底的反應(yīng)活性，因此，多巴胺作為改性劑，近年來被廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域[19-21]。

本文首先通過對(duì)滌/棉混紡織物進(jìn)行多巴胺改性處理，增加其反應(yīng)活性，然后再運(yùn)用LBL技術(shù)對(duì)織物進(jìn)行阻燃整理，以達(dá)到阻燃目的。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1材料與儀器

滌/棉(65/35)混紡織物(面密度為104 g/m2，河北龍馬紡織有限公司)。

多巴胺鹽酸鹽(98.5%，上海源葉生物有限公司)；三羥甲基氨基甲烷(TRIS，生工生物工程(上海)股份有限公司)；殼聚糖(99%，山東西亞化學(xué)工業(yè)有限公司)；植酸鈉(98%，上海源葉生物有限公司)；氫氧化鈉(江蘇強(qiáng)盛功能化學(xué)股份有限公司)；鹽酸(江蘇強(qiáng)盛功能化學(xué)股份有限公司)。

XW-2DR-25X12型低噪振蕩染樣機(jī)(靖江市新旺染整設(shè)備廠)；SK521OHP 型超聲波清洗器(上?？茖?dǎo)超聲儀器有限公司)；PHS-25 型精密酸度計(jì)(上海英格儀器有限公司)；FT0002 型氧指數(shù)測(cè)定儀(英國(guó) Fire Testing Technology 公司)；EL-400型小定型烘干機(jī)(上海朗高紡織設(shè)備有限公司)；LYF-26型垂直法織物阻燃性能測(cè)試儀(山東紡織科學(xué)研究院)；Diamond 5700型熱分析儀(美國(guó)PE公司)；Daul Analysis Calorimeter 2000 型錐形量熱儀(英國(guó) Fire Testing Technology 公司)；TM3030型臺(tái)式掃描電子顯微鏡(日本日立高新技術(shù)公司)；BSA 224S-CW型分析天平(賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司)。

1.2多巴胺表面改性

配制一定體積1 mol/L的TRIS溶液，用鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH值至8.5，將多巴胺鹽酸鹽溶解在上述TRIS-HCl 緩沖液中，配制成2 g/L多巴胺鹽酸鹽溶液。在35 ℃，浴比為1∶80條件下，將滌/棉織物浸漬在溶液中反應(yīng)24 h。結(jié)束后，用蒸餾水充分漂洗干凈，擠干，100 ℃烘干[18,22]。

1.3靜電層層自組裝

配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的殼聚糖溶液，用1 mol/L鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH值至5；配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的植酸鈉溶液，用鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH值至2。將經(jīng)過改性的滌/棉織物交替浸漬在帶負(fù)電荷的植酸鈉溶液和正電荷的殼聚糖溶液中，每次浸漬結(jié)束后，用蒸餾水將織物充分漂洗干凈，擠干，于100 ℃烘干。每完成1次正負(fù)電荷交替浸漬，記為組裝1層。第1層浸漬植酸鈉和殼聚糖時(shí)間均為15 min，第1層后每層二者的浸漬時(shí)間均為5 min，共組裝15層。具體工藝流程如圖1所示。

圖1 靜電層層自組裝工藝流程Fig.1 Schematic representation of electrostatic layer-by-layer self-assembly

1.4性能測(cè)試

1.4.1質(zhì)量增加率測(cè)試

將試樣于100 ℃烘2 h后，置于干燥器中干燥，待試樣質(zhì)量平衡后，按下式計(jì)算質(zhì)量增加率：

W=(m1-m0)/m0×100%

式中，m0、m1分別為整理前、后織物的質(zhì)量。

1.4.2極限氧指數(shù)測(cè)試

根據(jù)GB/T 5454—1997《紡織品 燃燒性能試驗(yàn) 氧指數(shù)法》，在氧指數(shù)測(cè)定儀上測(cè)試極限氧指數(shù)(LOI)，測(cè)5次取平均值。

1.4.3炭長(zhǎng)測(cè)試

根據(jù)GB/T 5455—1997《紡織織物燃燒性能試驗(yàn) 垂直法》的測(cè)試方法，在LYF-26型垂直法織物阻燃性能測(cè)試儀上對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)定。

1.4.4熱重分析

每份試樣稱取5 mg左右，在氮?dú)夥諊瑲怏w流量為100 mL/min，溫度為30～700 ℃條件下，測(cè)試樣品的熱學(xué)性能。

1.4.5熱釋放性能測(cè)試

根據(jù)ISO 5660-1—2002《對(duì)火反應(yīng)試驗(yàn)熱釋放、產(chǎn)煙量及質(zhì)量損失率：第1部分:熱釋放速率(錐形量熱儀法)》，利用錐形量熱儀，在輻射通量為35 kW/m2條件下測(cè)試試樣燃燒時(shí)熱釋放速率等參數(shù)。

1.4.6炭渣形貌觀察

將織物在垂直燃燒測(cè)試中產(chǎn)生的炭渣用掃描電子顯微鏡進(jìn)行觀察，分別觀察不同放大倍數(shù)下整理前后織物炭渣表面形貌，其中加速電壓為1.5 kV。

1.4.7耐洗性測(cè)試

根據(jù)GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐皂洗色牢度測(cè)試》，在浴比為1∶50，5 g/L皂片，40 ℃條件下，每次洗滌30 min。分別測(cè)試不同洗滌次數(shù)時(shí)織物L(fēng)OI值的變化。

2 結(jié)果與討論

2.1膜增長(zhǎng)與組裝層數(shù)關(guān)系

對(duì)多巴胺改性后滌/棉織物進(jìn)行層層自組裝整理，每次浸漬完植酸鈉或殼聚糖溶液后，稱取織物質(zhì)量。觀察植酸鈉和殼聚糖聚電解質(zhì)雙分子薄膜質(zhì)量增長(zhǎng)與組裝層數(shù)的關(guān)系，其結(jié)果如圖2所示。

圖2 質(zhì)量增加率與組裝層數(shù)關(guān)系Fig.2 Film growth versus deposition layers

由圖2可看出，在沒有外力介入的條件下，織物在浸漬植酸鈉和殼聚糖溶液后，質(zhì)量逐漸增加。表明帶負(fù)電荷的植酸根離子和帶正電荷的殼聚糖離子由于靜電引力作用，在織物表面完成自組裝。在第2層組裝時(shí)，織物表面裸露在最外側(cè)，帶正電的殼聚糖可與溶液中帶負(fù)電的植酸根離子由于靜電引力相互吸引；達(dá)到吸附平衡后，導(dǎo)致織物表面帶負(fù)電荷。當(dāng)繼續(xù)與帶正電殼聚糖接觸時(shí)，靜電引力作用可使殼聚糖組裝到織物上。以上過程，交替循環(huán)，隨著組裝層數(shù)的增加，逐步完成15層自組裝整理。由圖2還可看出，隨著組裝層數(shù)的增加，織物表面的膜增長(zhǎng)模型符合指數(shù)型生長(zhǎng)。Lavalle等[23]認(rèn)為，根據(jù)Debye-Huckel理論，并考慮唐南平衡作用，區(qū)別于線性增長(zhǎng)，呈指數(shù)型增長(zhǎng)的主要原因在于后續(xù)洗滌過程中，內(nèi)層部分未反應(yīng)的鏈段伸出到最外層，與異種電性離子發(fā)生靜電作用，進(jìn)而使結(jié)合的離子量增加。

2.2織物燃燒性能分析

分別對(duì)經(jīng)多巴胺改性及未改性滌/棉織物通過靜電層層自組裝法進(jìn)行阻燃整理。整理后的織物進(jìn)行垂直燃燒測(cè)試及極限氧指數(shù)測(cè)試，其結(jié)果如表1和圖3所示。

表1 阻燃整理后滌/棉織物的燃燒性能Tab.1 Flame retardancy properties of polyester/cotton fabric after flame-retardant finishing

圖3 滌/棉織物炭長(zhǎng)Fig.3 Char length of vertically oriented samples of polyester/cotton fabrics. (a) Untreated fabric; (b) Treated fabric; (c) Fabric modifed with dopamine

由表1和圖3可看出，經(jīng)過殼聚糖和植酸鈉靜電層層自組裝整理后的2種織物，其燃燒性能都獲得較大改善：相較于原織物，整理后織物續(xù)燃和陰燃現(xiàn)象消失，燃燒時(shí)具有較好的成炭性，且燃燒后殘?zhí)客暾?；炭長(zhǎng)由完全燃燒降到了17～18 cm；未改性滌/棉織物經(jīng)靜電層層自裝法整理后LOI值由18.8%提高到27.2%，而經(jīng)多巴胺改性后再組裝的滌/棉織物其LOI值提高到28.7%，表明多巴胺改性可以提高織物本身的反應(yīng)活性，有利于織物與阻燃劑結(jié)合。

2.3織物熱學(xué)性能分析

織物的TG和DTG曲線分別如圖4、5所示。可看出，與未整理滌/棉織物相比，經(jīng)靜電層層自組裝整理后的2種織物有3個(gè)分解峰。未整理織物的2個(gè)分解峰峰值分別在350 ℃和430 ℃左右，對(duì)應(yīng)棉組分和滌組分的分解；整理后織物3個(gè)分解峰峰值分別在246、300、435 ℃左右，且改性后再組裝織物比未改性組裝織物的峰值出現(xiàn)溫度稍微滯后，分別對(duì)應(yīng)殼聚糖植酸鈉組裝膜、棉組分、滌組分的分解。整理后織物在第1個(gè)分解階段從200 ℃開始分解，在246 ℃分解速率達(dá)到最大值，此時(shí)質(zhì)量損失率為12%；在第2個(gè)分解階段棉組分從265 ℃開始分解，與未整理織物相同，300 ℃質(zhì)量損失變化率達(dá)到最大值，此時(shí)質(zhì)量損失為27%，而未整理織物最大質(zhì)量損失速率對(duì)應(yīng)的質(zhì)量損失為14%；在第3個(gè)分解階段，滌組分從340 ℃開始分解，未整理織物則在380 ℃時(shí)開始分解，于435 ℃時(shí)質(zhì)量損失變化率達(dá)到最大值，此時(shí)質(zhì)量損失為65%，與未整理織物相同。600 ℃左右時(shí)未處理織物、未改性組裝織物、改性后組裝織物殘?jiān)史謩e為20.7%、27.7%、26.4%。

圖4 織物的TG曲線Fig.4 TG curves of fabrics

圖5 織物的DTG曲線Fig.5 DTG curves of fabrics

綜上可知，殼聚糖和植酸鈉通過靜電層層自組裝法對(duì)織物進(jìn)行阻燃整理，其組裝膜提前分解吸收大量熱量，可減少高溫對(duì)織物的損傷；膜中有效阻燃部分植酸鈉中磷成分高溫催化織物脫水成炭[24]，因此，阻燃整理后滌/棉組分分解溫度均提前，分解后織物炭渣含量明顯升高。

2.4熱釋放性能分析

Babrauskas等[25]認(rèn)為，盡管火災(zāi)致命的原因是有毒氣體的釋放，但用來評(píng)價(jià)火災(zāi)危險(xiǎn)性最好的指標(biāo)是熱釋放速率[26-27]。本文實(shí)驗(yàn)采用錐形量熱儀來測(cè)定織物熱釋放速率(HRR)及其他熱釋放數(shù)據(jù)，結(jié)果如圖6和表2所示。

圖6 織物熱釋放速率曲線Fig.6 Heat release rate curve of fabrics

由圖6和表2可看出，相較于未整理織物，未經(jīng)改性及經(jīng)多巴胺改性后通過殼聚糖和植酸鈉靜電層層自組裝法阻燃整理的織物，點(diǎn)燃時(shí)間(TTI)延長(zhǎng)，由4 s延長(zhǎng)到最高8 s，到達(dá)峰值熱釋放速率的時(shí)間(TTP)也由69 s縮短到了24 s和27 s，其熱釋放速率(HRR)及總熱釋放量(THR)都大幅降低，且經(jīng)多巴胺改性后織物的降幅更大。峰值熱釋放速率(PHRR)由237.25 kW/m2分別降到了103.76 kW/m2和51.07 kW/m2，平均熱釋放速率由92.08 kW/m2分別降到16.53 kW/m2和14.16 kW/m2?？傖尫艧?THR)由19.08 MJ/m2分別降到16.53 MJ/m2和1.48 MJ/m2。

表2 織物熱釋放性能Tab.2 Heat release properties of fabrics

以上結(jié)果說明，整理后織物比原織物難以點(diǎn)燃，且燃燒過程中熱釋放速率大大下降，殼聚糖和植酸鈉靜電層層自組裝整理可顯著降低織物熱釋放性能，提高織物的阻燃性能，進(jìn)而降低織物的火災(zāi)危險(xiǎn)性。

2.5織物燃燒后炭渣形貌分析

對(duì)織物在垂直燃燒測(cè)試中產(chǎn)生的炭渣進(jìn)行掃描電鏡測(cè)試，分別觀察不同放大倍數(shù)下炭渣形貌，結(jié)果如圖7所示。

由圖7可看出，未整理滌/棉織物炭渣輕薄易脆裂，靜電層層自組裝法整理后織物燃燒的炭渣能夠保持織物原來的織造結(jié)構(gòu)，經(jīng)緯交錯(cuò)明顯。組裝整理后織物表面都有一層覆蓋物，且經(jīng)多巴胺改性后的織物比未改性整理織物表面覆蓋程度更好，說明多巴胺改性可增加阻燃劑的組裝量。由圖還可看出，整理后織物的炭渣都有明顯的球泡狀凸起，推測(cè)植酸鈉與殼聚聚電解質(zhì)組裝膜的阻燃機(jī)制與膨脹型阻燃體系[28-29]類似：即殼聚糖充當(dāng)炭源和氣源，植酸鈉充當(dāng)酸源?？椢镌谌紵^程中，組裝膜中植酸鈉含有的磷元素在高溫作用下形成磷酸及其衍生物，促進(jìn)殼聚糖和織物脫水生成不易燃燒的空間三維炭層，而非生成焦油等可燃物質(zhì)；殼聚糖在受熱分解時(shí)，還能生成抑制燃燒作用的二氧化碳、一氧化碳等氣體。這些氣體在揮發(fā)過程中，不僅可以使得炭層膨脹變大，還能稀釋燃燒氛圍中需要的氧氣。膨脹的炭層除了不支持燃燒，還可繼續(xù)充當(dāng)物理屏障，隔絕氧氣和熱量傳遞。以上阻燃過程，通過固相氣相共同作用，進(jìn)而達(dá)到阻燃目的。

2.6阻燃耐洗性能分析

對(duì)層層自組裝整理后的織物進(jìn)行耐洗性測(cè)試。其結(jié)果如表3所示。

表3 洗滌次數(shù)對(duì)織物極限氧指數(shù)的影響Tab.3 Influence of washing times on LOI %

由表3可看出，隨著洗滌次數(shù)的增加，整理后織物的LOI值逐漸降低。經(jīng)過相同的洗滌次數(shù)，多巴胺改性后阻燃整理織物的LOI值略高于未改性阻燃整理織物。但10次洗滌以后，無論是改性還是未改性織物，其阻燃效果基本消失。這說明殼聚糖和植酸鈉層層自組裝整理后的織物，不耐堿洗，洗滌效果有待提高。

3 結(jié) 論

1)多巴胺改性可提高滌/棉混紡織物反應(yīng)性，有利于對(duì)其進(jìn)行阻燃整理，且通過植酸鈉和殼聚糖溶液靜電層層自組裝法阻燃整理可以顯著提高多巴胺改性后織物的阻燃性能。

2)多巴胺改性后的滌/棉織物通過靜電層層自組裝法阻燃整理，其LOI值由18.8%提升到28.7%；炭渣含量為26.4%，提高了5.7%；平均熱釋放速率和峰值熱釋放速率分別為14.16 kW/m2和51.07 kW/m2，下降了84.62%和78.47%，織物燃燒危險(xiǎn)性顯著降低；但耐洗性有待提高。

3)殼聚糖和植酸鈉靜電層層自組裝法阻燃整理，其阻燃機(jī)制類似于膨脹型阻燃體系，主要通過固相成炭作用達(dá)到阻燃目的。

FZXB

[1] ILER R. Multilayers of colloidal particles[J]. Journal of Colloid & Interface Science, 1966, 6(21): 569-594.

[2] CAROSIO F, DI B A, ALONGI J, et al. Green DNA-based flame retardant coatings assembled through layer by layer[J]. Polymer, 2013, 54(19): 5148-5153.

[3] LAUFER G, KIRKLAND C, CAIN A A, et al. Oxygen barrier of multilayer thin films comprised of polysaccharides and clay[J]. Carbohydrate Polymers, 2013, 95(1): 299-302.

[4] AOKI P, VOLPATI D, JR R, et al. Layer-by-layer technique as a new approach to produce nanostructured films containing phospholipids as transducers in sensing applications.[J]. Langmuir, 2009, 25(4): 2331-2338.

[5] YONG T, GRUNLAN J. Fast switching electrochromism from colloidal indium tin oxide in tungstate-based thin film assemblies[J]. Electrochimica Acta, 2010, 55(9): 3257-3267.

[6] DVORACEK C, SUKHONOSOVA G, BENEDIK M, et al. Antimicrobial behavior of polyelectrolyte-surfactant thin film assemblies[J]. Langmuir the Acs Journal of Surfaces & Colloids, 2009, 25(17): 10322-10328.

[7] MACDONALD M, RODRIGUEZ N, SMITH R, et al. Release of a model protein from biodegradable self assembled films for surface delivery applications[J]. Journal of Controlled Release, 2008, 131(8): 228-234.

[8] SHIRATORI S S, RUBNER M F. pH-Dependent thickness behavior of sequentially adsorbed layers of weak polyelectrolytes[J]. Macromolecules, 2000, 33(11): 4213-4219.

[9] SUI Z, SALLOUM D, SCHLENOFF J B. Effect of molecular weight on the construction of polyelectrolyte pultilayers: stripping versus sticking[J]. Langmuir, 2003, 19(6): 2491-2495.

[10] STEITZ R, JAEGER W, KLITZING R V. Influence of charge density and ionic strength on the multilayer formation of strong polyelectrolytes[J]. Langmuir, 2001, 17(15): 4471-4474.

[11] TAN H L, MCMURDO M J, Pan G, et al. Temperature dependence of polyelectrolyte multilayer assembly[J]. Langmuir, 2003, 19(22): 9311-9314.

[12] IZQUIERDO A, ONO S S, VOEGEL J C, et al. Dipping versus spraying: exploring the deposition conditions for speeding up layer-by-layer assembly[J]. Langmuir, 2005, 21(16): 7558-7567.

[13] 陳威，關(guān)晉平，陳國(guó)強(qiáng). 滌/棉混紡織物的阻燃整理研究現(xiàn)狀與進(jìn)展[J]. 成都紡織高等專科學(xué)校學(xué)報(bào), 2016(2): 148-153. CHEN Wei, GUAN Jinping, CHEN Guoqiang. The studies status and progress of flame retardanty of polyester-cotton blended fabric[J]. Journal of Chengdu Textile College, 2016(2): 148-153.

[14] 公安部消防局. 中國(guó)消防年鑒2014[M].昆明:云南人民出版社, 2014: 422. Fire Department. China Fire Services of 2014[M]. Kunming: Yunnan People′s Publishing House, 2014:422.

[15] 金銀山，任元林，董二瑩，等. 光接枝丙烯酰胺滌/棉織物的阻燃性能[J]. 紡織學(xué)報(bào), 2013，34(10): 48-51. JIN Yinshan, REN Yuanlin, DONG Erying, et al. Flame retardant property of polyester/cotton fabric photografted with acrylamide[J]. Journal of Textile Research, 2013,34(10): 48-51.

[16] ALONGI J, CAROSIO F, MALUCELLI G. Influence of ammonium polyphosphate/poly(acrylic acid)-based layer by layer architectures on the char formation in cotton, polyester and their blends[J]. Polymer Degradation and Stability, 2012, 97(9): 1644-1653.

[17] ALONGGI J, CAROSIO F, MALUCELLI G. Layer by layer complex architectures based on ammonium polyphosphate, chitosan and silica on polyester-cotton blends: flammability and combustion behaviour[J]. Cellulose, 2012, 19(3): 1041-1050.

[18] LEE H, DELLATORE S M, MILLER W M, et al. Mussel-inspired surface chemistry for multifunctional coatings[J]. Science, 2007, 318(5849):426-430.

[19] SA R, YAN Y, WEI Z, et al. Surface modification of aramid fibers by bio-inspired poly(dopamine) and epoxy functionalized silane grafting[J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2014, 6(23): 21730.

[20] SHI J, YANG C, ZHANG S, et al. Polydopamine microcapsules with different wall structures prepared by a template-mediated method for enzyme immobi-lization[J]. ACS Appl Mater Interfaces, 2013, 5(20): 9991-9997.

[21] LI F, DU M, ZHENG Q. Dopamine/silica nanoparticle assembled, microscale porous structure for versatile superamphiphobic coating[J]. Acs Nano, 2016,10(2):2910-2921.

[22] LEE H, LEE B P, MESSERSMITH P B. A reversible wet/dry adhesive inspired by mussels and geckos[J]. Nature, 2007, 448(7151): 338-341.

[23] LAVALLE P, PICART C, MUTTERER J, et al. Modeling the buildup of polyelectrolyte multilayer films having exponential growth[J]. The Journal of Physical Chemistry B, 2004, 108(2): 635-648.

[24] REEVES W, PERKINS R, PICCOLO B, et al. Some chemical and physical factors influencing flame retardancy[J]. Textile Research Journal, 1970, 40(3): 223-231.

[25] BABRAUSKAS V, PEACOCK R. Heat release rate: the single most important variable in fire hazard [J]. Fire Safety Journal, 1992, 18(3): 255-272.

[26] NAZARé S, KANDOLA B, HORROCKS A R. Use of cone calorimetry to quantify the burning hazard of apparel fabrics[J]. Fire and Materials, 2002, 26(4/5): 191-199.

[27] BABRAUSKAS V, GANN R G, LEVIN B C, et al. A methodology for obtaining and using toxic potency data for fire hazard analysis[J]. Fire Safety Journal, 1998, 31(4): 345-358.

[28] KOZLOWSKI R, WESOLEK D, WLAYKA P M, et al. Intumescent Flame-retardant Treatments for Flexible Barriers[M]. Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2007: 97, 39-61.

[29] CHEN X, ZHUO J, SONG W, et al. Flame retardant effects of organic inorganic hybrid intumescent flame retardant based on expandable graphite in silicone rubber composites[J]. Polymers for Advanced Technologies, 2014, 25(12): 1530-1537.

Flameretardantpropertiesofdopaminemodifiedpolyester/cottonblendedfabrictreatedbyelectrostaticlayer-by-layerself-assembly

CHEN Wei， GUAN Jinping, CHEN Guoqiang, KUANG Xiaohui

(CollogeofTextileandClothingEngineering,SoochowUniversity,Suzhou,Jiangsu215006,China)

In order to impart excellent flame retardant property, 1% chitosan solution with pH value of 5 and 1.5% sodium phytate solution with pH value of 2 were alternatively deposited on dopamine modified polyester/cotton 65/35 fabric by electrostatic layer-by-layer self-assembly method. The deposited time for the first bilayer was 15 min, after that, it was 5 min. In this treatment, 15 bilayers were deposited. Limiting oxygen index(LOI), char length, thermal gravimetric analysis, heat release rate and morphology of char residue were discussed. The results show that dopamine modification can increase the reactivicy of flame retardant components. The treated polyester/cotton fabric significantly improved its flame retardancy compared with control fabrics. LOI of the treated polyester/cotton fabric is 28.7% while 18.8% of control fabrics. The modified polyester/cotton 65/35 fabric decomposed earlier and char residue increased by 5.7% compared with control fabrics. Average heat release rate (HRR) and peak HRR(PHRR) are 14.16 kW/m2and 51.07 kW/m2, decrease by 84.62% and 78.47%,respectively, compared with control fabric. Flame retardant treatment can reduce the fire hazard during combustion.

polyester/cotton blended fabric; flame retardant property; dopamine; modification; electrostatic layer-by-layer self-assembly; chitosan

TS 195.5

：A

2017-01-03

：2017-05-25

蘇州市科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(SS201422)；江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)二期項(xiàng)目(蘇學(xué)科辦(2014)9號(hào))

陳威(1990—)，男，碩士生。主要研究方向?yàn)樯鷳B(tài)印染技術(shù)。關(guān)晉平，通信作者，E-mail：guanjinping@suda.edu.cn。

10.13475/j.fzxb.20170100407