Preparation and application of durable flame retardant antimicrobial finishing agent for cotton fabrics
Cette étude rapporte la synthèse d'un agent de finition ignifuge et antimicrobien à liaison covalente et durable (FRA-PHMG) qui améliore significativement la sécurité incendie et la résistance microbienne des tissus en coton tout en maintenant les propriétés mécaniques et en résistant à plus de 50 cycles de lavage.
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Le coton est l'un des matériaux les plus appréciés sur Terre, prisé pour sa douceur, sa respirabilité et sa capacité à absorber l'humidité. C'est le tissu de choix pour tout, des chemises d'été aux blouses d'hôpital. Pourtant, cette fibre naturelle présente deux faiblesses importantes qui limitent son utilisation dans les environnements à haut risque. Premièrement, il brûle facilement. Lorsqu'il est exposé au feu, le coton s'enflamme rapidement et continue de brûler, libérant des gaz inflammables qui alimentent les flammes. Deuxièmement, sa capacité à retenir l'eau crée un environnement chaud et humide où les bactéries et les champignons peuvent prospérer, posant des risques pour la santé dans les milieux médicaux ou les espaces publics. Pendant des décennies, des scientifiques ont tenté de résoudre ces problèmes en enduisant le coton de produits chimiques pour stopper le feu ou tuer les germes. Cependant, un obstacle majeur est resté : la plupart des traitements s'éliminent au lavage. Si un produit chimique repose sur la surface du tissu plutôt que de se lier à lui, quelques cycles de machine à laver suffisent pour le décaper, laissant le coton vulnérable à nouveau.
Des chercheurs de l'Institut de technologie de Shanghai ont développé une nouvelle approche qui traite ces deux problèmes à la fois tout en résolvant le problème du lavage. Ils ont créé un agent de finition unique qui se lie chimiquement aux fibres de coton, rendant le tissu résistant au feu et hostile aux microbes sans s'éliminer au lavage. L'équipe est partie d'un polymère antimicrobien courant, connu pour sa capacité à tuer les bactéries en perturbant leurs parois cellulaires. Ils ont modifié ce polymère en y attachant un groupe chimique capable de réagir avec le coton lui-même. Ils ont ensuite ajouté du phosphore et de l'azote, des éléments connus pour interférer avec le processus de combustion. Le résultat fut un nouveau composé qui, lorsqu'il est appliqué au coton et chauffé, forme un bouclier invisible et permanent. Ce bouclier ne se contente pas de reposer sur les fibres ; il fusionne avec elles, créant une barrière durable qui survit aux lavages répétés.
Les chercheurs ont testé ce nouveau traitement sur du tissu de coton ordinaire en le trempant dans une solution de l'agent, puis en le cuisant à haute température pour le fixer en place. Les résultats furent frappants. Le coton non traité brûle avec force, ne laissant presque aucun résidu et prenant feu en quelques secondes. Le tissu traité, en revanche, se comporte de manière totalement différente. Lorsqu'il est exposé à une flamme, il ne soutient pas la combustion. Au lieu de se consumer, il forme une couche carbonisée épaisse qui protège le matériau en dessous. Dans un test mesurant la quantité d'oxygène dont le tissu a besoin pour continuer à brûler, le coton traité nécessitait plus du double d'oxygène par rapport au coton non traité pour rester allumé. Lorsque la flamme était retirée, le tissu cessait immédiatement de brûler, sans laisser de braises ardentes. La chaleur dégagée pendant le processus de combustion a chuté de manière spectaculaire, l'intensité de pointe du feu étant réduite de plus de quatre-vingt-dix pour cent par rapport au témoin non traité.
Au-delà de l'arrêt du feu, le tissu s'est avéré très efficace pour tuer les germes. Les chercheurs ont exposé le coton traité à trois types de microbes courants : deux types de bactéries et un type de levure souvent impliqué dans les infections. Le tissu en a tué presque tous, avec des taux d'efficacité atteignant cent pour cent pour la levure et quatre-vingt-dix-neuf pour cent pour les bactéries. Crucialement, le traitement ne reposait pas sur la libération de produits chimiques dans l'air ou l'eau pour tuer ces germes. Au lieu de cela, les agents antimicrobiens restaient fixés à la surface du tissu, tuant les microbes uniquement lorsqu'ils touchaient le matériau. Cette action par contact est plus sûre et empêche la libération de substances toxiques dans l'environnement.
Le véritable test de cette nouvelle technologie fut sa capacité à résister aux rigueurs de la vie quotidienne. Les chercheurs ont lavé le tissu traité cinquante fois dans une machine, un processus conçu pour simuler des années d'utilisation. Après ces cycles, le tissu conservait la majeure partie de ses propriétés protectrices. Il résistait toujours efficacement au feu, nécessitant nettement plus d'oxygène pour brûler que le coton non traité, et continuait de tuer plus de quatre-vingt-cinq pour cent des microbes rencontrés. Les liaisons chimiques maintenant le traitement au coton étaient assez fortes pour empêcher l'agent de s'infiltrer, garantissant que la protection reste intacte. Le traitement avait également un impact minimal sur la sensation physique et la résistance du tissu, préservant la douceur et la durabilité qui font le charme du coton.
Ce travail démontre qu'il est possible de donner au coton une double défense permanente contre le feu et l'infection sans compromettre ses qualités naturelles. En liant chimiquement les agents protecteurs directement à la fibre, les chercheurs ont créé un tissu qui reste sûr et propre, même après des lavages intensifs. Cette approche offre une voie prometteuse pour la création de textiles qui sont non seulement confortables, mais aussi intrinsèquement plus sûrs pour une utilisation dans les hôpitaux, les bâtiments publics et les foyers où la sécurité incendie et l'hygiène sont primordiales. Le tissu s'impose comme une solution durable, prouvant qu'avec la conception chimique appropriée, le coton peut être transformé en un matériau capable de protéger contre les menaces qui ont longtemps limité son potentiel.
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