近日,理集团陈明军团队在棉其混纺织物阻燃研究取得新进展。相关成果先后发表在ACS Applied Materials & Interfaces(材料科学领域TOP期刊,二区,IF=10.383)和ACS Sustainable Chemistry & Engineering(化学领域TOP期刊,一区,IF=9.224)。论文的第一作者分别为理集团材料科学与工程专业硕士研究生何佳璘及理集团青年教师汪婷博士,通讯作者均为陈明军教授。
论文封面
化学纤维和棉纤维混纺之后既能充分发挥化学纤维强度高、弹性好、耐磨等特点,又能兼具棉纤维的吸湿性、透气性、染色性优异等优点,因此,化纤/棉纤混纺织物被广泛应用于家纺、军服等领域。以常用的涤/棉和锦/棉混纺织物为例,棉纤维燃烧时会形成炭支架,涤纤维或锦纤维熔融后覆盖在炭支架上不能滴落,熔融物的聚集会导致热量和燃料的聚集,从而加剧混纺织物的燃烧,形成“支架”效应(也称为“烛芯”效应),表现出极高的易燃性,因此,对化纤/棉纤混纺织物进行阻燃以提高其安全性具有重要研究价值。
对混纺织物表面进行阻燃处理是最常用的阻燃方法,发展绿色环保、操作方便的涂层阻燃技术是当前研究的热点。陈明军教授课题组致力于发展基于水相的环保型聚电解质凝聚体阻燃技术,汪婷博士等人在此基础上研发了以生物质和水处理剂为原料的环保型聚电解质凝聚体,通过pH调控可两步获得透明阻燃涂层,对棉织物、涤/棉二元混纺织物和涤纶/维纶/棉三元混纺织物均可实现阻燃,其极限氧指数值高达27.5%~28.5%,总释放烟气抑制率高于40%。该涂层阻燃技术不仅绿色环保、操作简单,还表现出一定范围的阻燃普适性,被发表在化学领域TOP期刊ACS Sustainable Chemistry & Engineering上,DOI: https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.3c00028。
然而,上述工作仍然难以实现锦/棉混纺织物的阻燃。何佳璘同学等人基于团队在过渡金属调控膨胀阻燃行为(Compos. Part B-Eng., 2023, 253, 110539; Compos. Part B-Eng., 2019, 175, 107189-107201; Ind. Eng. Chem. Res., 2015, 54, 12705-12713; RSC Adv., 2017, 7, 35619-35628.)的研究基础上,发展了一种新型的Cu2+掺杂聚电解质凝聚体,通过Cu2+实现对外在离子对和内在离子对的调控,获得粘度可调的聚电解质涂覆液,仅0.067 wt%的Cu2+含量即可实现对锦/棉混纺织物的阻燃。该项工作被发表在材料科学领域TOP期刊ACS Applied Materials & Interfaces上,DOI: https://doi.org/10.1021/acsami.2c16343。
以上工作得到国家自然科学基金面上项目(21975208)、四川省杰出青年基金项目(2020JDJQ0062)、湖北省三峡实验室开放创新基金项目(SK213005,SC213011及2022LF2011)的资金支持。
棉织物、涤/棉混纺织物以及涤纶/维纶/棉混纺织物未经阻燃处理时的燃烧测试照片(a-c)和经阻燃处理后的燃烧测试照片(d-f)
作者简介:
何佳璘,女,2021级betway必威理集团材料学科与工程专业硕士研究生。在betway必威攻读硕士学位期间,以第一作者身份在ACS Applied Materials & Interfaces(材料科学领域TOP期刊,2区,IF=10.383)发表SCI论文1篇,申请发明专利1项,授权专利1项,参加学术会议2次,获第八届四川省“互联网+”创新创业大赛铜奖1项。
汪婷,betway必威理集团讲师,2019年获四川大学理学博士学位,主要从事阻燃材料的制备研究,其中包括:高性能难燃气凝胶的设计制备、泡沫材料的阻燃研究、功能性涂层等。主持国家自然科学基金青年项目和湖北三峡实验室创新项目2项,参与国家自然科学基金联合基金(重点项目)1项;已在国际学术期刊发表SCI论文16篇,其中以第一作者发表在Journal of Materials Chemistry A(IF=14.511)上的文章被收录为该杂志“2020 Hot Paper集”,以第一作者发表在Chemistry of materials(IF=10.508)上的文章被收录为封面文章;已申请中国发明专利8项,授权专利5项,日本专利1项。在《大学化学》发表教改论文2篇,参编教材1部。
陈明军,男,博士,教授,硕士研究生导师,教务处副处长兼创新创业集团院长。2014年获四川大学应用化学专业工学博士学位,同年到betway必威任教,2019-2020年在Texas A&M University做访问学者(合作导师:Prof. Grunlan Jaime C.),2021年在betway必威组建功能高分子材料绿色制备与循环利用实验室,主要研究方向为:功能分子的设计与绿色合成,“阻燃+”功能高分子材料的绿色制备与应用,废弃材料的资源化利用。先后发表SCI论文30余篇,H-index 23;受邀在国际国内学术研讨会作学术报告10余次;主持和主研国家自然科学基金联合基金重点项目、面上项目和青年项目,四川省杰出青年基金项目等科研项目10余项;申请发明专利13项,授权专利6项,为企业中试生产产品2种。