Multifunktionales PET-Gewebe mit ausgezeichneter Flammhemmung, Tropffestigkeit, UV-Beständigkeit und antibakteriellen Eigenschaften

Derzeit wird PET aufgrund seiner hervorragenden Eigenschaften häufig in verschiedenen Branchen eingesetzt, darunter in der Textil-, Elektronik- und Automobilindustrie. Allerdings kann die Entflammbarkeit von PET unter bestimmten Bedingungen ein Sicherheitsrisiko darstellen. Wenn PET Flammen oder hohen Temperaturen ausgesetzt wird, entzündet es sich und zeigt starke Tropfenbildung, was nicht nur den Brand verstärkt, sondern auch schwere Folgeschäden für die Umgebung und Menschen verursacht. Um den Brandschutz von PET zu verbessern, ist es notwendig, dem Material flammhemmende und tropfhemmende Eigenschaften zu verleihen.

Herkömmliche Oberflächenbehandlungsmethoden weisen typischerweise eine schlechte Echtheit auf. In der Natur weisen Muscheln aufgrund ihres hohen Gehalts an Catecholgruppen eine hervorragende Haftung auf; Diese Gruppen gehen nicht nur eine Vielzahl dynamischer physikalischer Wechselwirkungen ein, sondern vernetzen sich auch, um eine bestimmte Menge an Restkohlenstoff zu erzeugen, was darauf hindeutet, dass Muscheln breite Anwendungsaussichten für die Funktionalisierung von Stoffoberflächen haben.

Das Färben ist eine gängige Veredelungsmethode für Textilien; Es verleiht Textilien nicht nur satte Farben und Muster , sondern ermöglicht bei Bedarf auch die Entwicklung weiterer zusätzlicher Eigenschaften. Porphyrine sind große heterozyklische Verbindungen, die aus lebenden Organismen stammen und nicht nur eine Schlüsselrolle bei der Katalyse und Energieumwandlung spielen, sondern auch ein einzigartiges Anwendungspotenzial in der Photodynamik aufweisen. Aufgrund ihrer hervorragenden thermischen Stabilität und UV-Absorptionseigenschaften können Porphyrinmoleküle die thermische Stabilität und UV-Beständigkeit von Polymermaterialien wie PET wirksam verbessern. Insbesondere Hämocyaninchlorid (HC), ein eisenhaltiges Porphyrin und ein natürlicher Farbstoff im tierischen Blut, kann als Ersatz für Nitrite und synthetische Farbstoffe in Fleischprodukten dienen. Die hochkonjugierten Porphyrinringe in der HC-Molekülstruktur können durch π-π-Stapelung starke Wechselwirkungen erzeugen. Das Vorhandensein dieser physikalischen Netzwerkstruktur schränkt die Bewegung der PET-Molekülketten wirksam ein und verbessert dadurch deren Widerstandsfähigkeit gegen Durchhängen. In den letzten Jahren wurden Biomakromoleküle aktiv zur flammhemmenden Modifizierung von Materialien eingesetzt, wobei Tanninsäure (TA) aufgrund ihrer einzigartigen chemischen Struktur große Beachtung fand. Seine wirksamen flammhemmenden Eigenschaften werden auf die bei der Pyrolyse durch phenolische Hydroxylgruppen und Benzolringstrukturen gebildete Kohleschicht zurückgeführt. Darüber hinaus können die phenolischen Hydroxylgruppen der Gerbsäure ultraviolette (UV) Strahlung effektiv absorbieren, wodurch UV-bedingte Schäden am Material reduziert werden und gleichzeitig das Wachstum verschiedener Bakterien gehemmt wird, was sich positiv auf die UV-Beständigkeit und die antibakterielle Leistung auswirkt.

Kürzlich entwickelte ein Team unter der Leitung von Ren Yuanlin an der Tianjin University of Technology einen multifunktionalen PET-Stoff mit hervorragenden flammhemmenden, tropfsicheren, UV-beständigen und antibakteriellen Eigenschaften, indem er Färbeprozesse mit Stoffveredelungstechniken kombinierte.

Zunächst wurde der PET-Stoff direkt mit Hämocyaninchlorid (HC) gefärbt, um gefärbten PET-Stoff (HC-PET) herzustellen. Das HC-PET wurde dann mit einem von Muscheln inspirierten, auf Gerbsäure basierenden Flammschutzmittel (TAPP) unter Verwendung eines Imprägnierungs-, Trocknungs- und Aushärtungsprozesses behandelt, um flammhemmendes PET-Gewebe (FR-PET) herzustellen.

Die Gesamtwärmefreisetzung (THR) und die Spitzenrauchproduktionsrate (PSPR) des Stoffes wurden um 22,8 % bzw. 49,7 % reduziert, während der Grenzsauerstoffindex (LOI) von 21 % auf 29,8 % anstieg, was hervorragende flammhemmende Eigenschaften zeigt. Der Stoff zeigte beim Zünden keine Schmelztröpfchen, was auf eine hervorragende Anti-Tropf-Leistung hindeutet. Darüber hinaus wurden auch die UV-Beständigkeit und die antimikrobiellen Eigenschaften des Stoffes deutlich verbessert. Daher bietet diese Studie eine praktikable Methode zur Herstellung multifunktionaler PET-Textilien mit färbenden, flammhemmenden, tropfhemmenden, UV-beständigen und antibakteriellen Eigenschaften.

Schematische Darstellung des Vorbereitungsprozesses

Schematische Darstellung der Herstellung von (a) HC-PET, (b) TAPP und (c) FR-PE.