棉织物因其柔软、透气、吸湿性好等优点，被广泛应用于服装及家居领域，但其高度易燃的本征特性使其在使用过程中存在显著的火灾安全隐患。相关统计表明，纺织品燃烧已成为全球火灾事故的重要诱因之一，对人员生命安全与社会经济造成严重损失。传统卤系阻燃剂虽具有较高阻燃效率，但在燃烧和使用过程中易释放有毒有害物质，已逐渐受到环境法规与健康风险的双重限制。在此背景下，开发高效、低毒、可持续的无卤阻燃体系，尤其是能够与纤维基体形成稳定化学结合、兼具耐洗性与长期服役性能的阻燃改性策略，成为纺织材料安全领域亟需解决的关键科学问题。近年来，以磷系阻燃剂为核心并引入氮、硼等元素构建多元协同体系，被证明在促进脱水成炭、抑制热释放及降低烟毒性方面具有显著优势，为棉织物阻燃改性提供了新的研究方向。
针对棉织物阻燃性能不足及绿色化改性需求，青岛大学的研究团队构建了一种无卤B/P/N三元协同阻燃体系，设计并合成了绿色、高效且可持续的阻燃剂BTPN，并通过化学接枝方式稳定引入棉纤维结构中。实验结果表明，在较高耐洗性的前提下，BTPN显著提升了棉织物的极限氧指数，且在多次水洗后仍保持优异阻燃性能；锥形量热测试显示，材料的峰值热释放速率和总热释放量大幅降低，燃烧蔓延得到有效抑制。热重分析与形貌表征进一步证实，BTPN在燃烧过程中可催化纤维快速脱水成炭，形成致密稳定的保护炭层，其中P–O–P、B–O–B等结构在凝聚相中发挥关键作用；同时，气相与凝聚相阻燃机制协同作用，共同提升了材料的整体防火安全性。相关成果以 Synthesis of a green, efficient and sustainable B/P/N ternary flame retardant 为题，发表在期刊 Sustainable Materials and Technologies 上，为棉织物阻燃改性的绿色化、可持续分子设计提供了重要参考。
图3、各步骤产物的 FT-IR 光谱 (a)；棉花和 C-15 的 FT-IR 光谱 (b)；C-15 在不同温度下的 FT-IR 光谱和物理图 (c)
图4、 Cotton、C-5、C-10 和 C-15 的 VFT 实时图像；LOI 和 WG 数据 (b)；不同 LC 后 LOI 的变化趋势 (c)
图5、 样品的 HRR (a)、THR (b)、TSP (c)、SPR (d)、质量 (e) 和二氧化碳 (f) 曲线；棉、C-5、C-10 和 C-15 在锥形物中的炭残留量 (g)；样品的综合性能 (h)、FIGAR (i) 和 TTI (j) 曲线
本研究成功合成了一种新型高效 B/P/N 三元无卤阻燃剂 BTPN，并通过化学接枝法将其应用于棉织物。BTPN 中三种元素在气相和凝聚相的双重作用机制显著提高了改性棉织物的阻燃性和热稳定性。此外，BTPN 分子中大量的-P(=O)(O- NH₄⁺ ) ₂ 基团使棉织物在反复洗涤后仍能保持较高的极限氧指数（LOI），但 BTPN 分子中大量的 P 元素也导致织物在阻燃过程中释放的烟雾量增加。未来，我们将致力于开发性能更优异的阻燃材料，以满足日益增长的市场需求。
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原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.susmat.2025.e01847
