Preparation and application of durable flame retardant antimicrobial finishing agent for cotton fabrics
本研究报道了一种具有耐久性的共价键合阻燃抗菌整理剂（FRA-PHMG）的合成，该整理剂在保持机械性能并能经受50次洗涤循环的同时，显著增强了棉织物的防火安全性与微生物抵抗力。
原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 这是对下方论文的AI生成解释。它不是由作者撰写或认可的。如需技术准确性，请参阅原始论文。 阅读完整免责声明
棉花是地球上最受喜爱的材料之一，因其柔软、透气和吸湿能力而备受青睐。从夏季衬衫到医院病服，它都是首选的面料。然而，这种天然纤维有两个显著的弱点，限制了它在高风险环境中的应用。首先，它极易燃烧。当暴露在火中时，棉花会迅速起火并持续燃烧，释放出的易燃气体还会助长火焰。其次，它持水的能力会创造一个温暖潮湿的环境，使细菌和真菌得以滋生，从而在医疗场所或公共空间造成健康风险。几十年来，科学家们一直试图通过在棉花上涂抹阻燃或杀菌化学物质来解决这些问题。然而，一个主要的障碍始终存在：大多数处理剂会被洗掉。如果一种化学物质只是停留在织物表面而非与其结合，那么经过几次洗衣机的洗涤循环后，它就会被剥离，使棉花再次变得脆弱。
上海理工大学的研究人员开发出一种新方法，同时解决了这两个问题以及洗涤失效的问题。他们创造了一种单一的整理剂，这种整理剂能与棉纤维发生化学键合，使织物具有耐火性且对微生物具有敌意，且不会被洗掉。团队从一种常见的抗菌聚合物入手，这种聚合物以通过破坏细胞壁来杀死细菌而闻名。他们通过添加一个能与棉纤维本身发生反应的化学基团，对这种聚合物进行了改性。随后，他们加入了磷和氮，这些元素以干扰燃烧过程而著称。结果是一种新的化合物，当应用于棉花并加热时，会形成一层永久性的、透明的保护层。这层屏蔽层不仅仅是停留在纤维表面；它与纤维融合在一起，形成了一个持久的屏障，能够经受住反复的洗涤。
研究人员将这种新处理剂应用于普通棉织物，通过将织物浸泡在整理剂溶液中，然后进行高温烘烤以将其锁定到位。结果令人瞩目。未经处理的棉花燃烧剧烈，几乎不留残渣，并在数秒内起火。然而，经过处理的织物表现得完全不同。当暴露在火焰中时，它不会持续燃烧。它并没有烧掉，而是形成了一层厚厚的炭化层，保护了下方的材料。在一项测量织物维持燃烧所需氧量的测试中，处理后的棉花维持燃烧所需的氧气量是未经处理棉花的两倍多。当火焰移除时，织物立即停止燃烧，没有留下任何余烬。燃烧过程中释放的热量大幅下降，其燃烧峰值强度与未经处理的对照组相比降低了百分之九十以上。
除了阻止火灾，该织物在杀灭病菌方面也表现出了极高的效率。研究人员将处理后的棉布暴露在三种常见微生物中：两种类型的细菌和一种常出现在感染中的酵母菌。该织物几乎杀死了所有这些微生物，对酵母菌的有效率达到百分之百，对细菌的有效率达到百分之九十九。至关重要的是，该处理并不依赖于向空气或水中释放化学物质来杀灭这些病菌。相反，抗菌剂固定在织物表面，仅在接触材料时杀灭微生物。这种基于接触的作用方式更安全，并防止了有毒物质向环境中的释放。
这项新技术的真正考验在于其承受日常生活磨损的能力。研究人员将处理后的织物在洗衣机中洗涤了五十次，这一过程旨在模拟数年的使用情况。经过这些循环后，织物保留了大部分的防护特性。它仍然能有效地抵御火灾，比未经处理的棉花需要更多的氧气才能燃烧，并且继续杀灭了它遇到的超过百分之八十五的微生物。将处理剂固定在棉纤维上的化学键足够强大，可以防止药剂流失，确保了防护效果的完整。该处理对织物的物理手感和强度影响极小，保留了使棉花如此受欢迎的柔软度和耐用性。
这项工作证明，在不损害棉花天然特性的情况下，赋予其永久性的双重防御（防火与防感染）是可能的。通过将防护剂直接与纤维进行化学键合，研究人员创造出了一种即使经过大量洗涤仍能保持安全和清洁的织物。这种方法为创造既舒适又具有内在安全性的纺织品提供了一条充满前景的路径，适用于医院、公共建筑以及对防火安全和卫生要求极高的家庭环境。这种织物是一种持久的解决方案，证明了通过正确的化学设计，棉花可以转化为一种能够抵御长期限制其潜力的威胁的材料。
您所在领域的论文太多了？
获取与您研究关键词匹配的最新论文每日摘要——附技术摘要，使用您的语言。