种可有效提升皮革阻燃性能的新型多功能纳米复合材料

皮革材料被广泛应用于我们生活的各个方面，特别是防火制造业。其通常具有良好的透气性，绝热性和耐磨性。然而，皮革制品在鞣制，加脂，染色和整理过程中可能含有一些易燃和有害的有机化合物。在着火时，这些有机化合物很容易着火，释放大量有毒气体和烟雾。 因此，提高皮革的防火安全性非常重要。

皮革阻燃技术的关键是阻燃材料的开发。四川大学李立新教授致力于高性能，无毒，耐用的阻燃皮革研究，制备了一种专门针对于皮革的新型阻燃纳米复合材料，有效解决了传统添加型方式损害皮革自身性能的难题。

图1 OMMT-IFR纳米复合材料的复合机理流程图

在本研究中，李教授首先合成了一种新型的膨胀型阻燃剂（IFR）作为阻燃中间体，然后从IFR和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）修饰的蒙脱土和胶原中成功制备新型阻燃纳米复合材料。

图2 IFR材料的分子结构图

研究者用XRD和FT-IR对其结构和性质进行了表征；通过垂直燃烧试验，极限氧指数（LOI）试验和锥形量热计试验，研究了阻燃剂对皮革的阻燃性能及其对皮革阻燃性能的影响；并用TGA和SEM对阻燃皮革的热稳定性和形貌进行了表征。结果表明，该新型纳米复合材料具有良好的阻燃性能，能够有效提高皮革的阻燃性能。

图3 IFR和OMMT-IFR纳米复合材料的TG曲线

TGA测试了从100℃到350℃的各阶段（T5％，T10％，T15％和T20％）的是分解状态，与IFR相比，OMMT-IFR纳米复合材料的降解温度明显上升，在600℃热分解产物从41.3％增加到47.2％。热重结果表明，OMMT可有效提高IFR的热稳定性并减少其质量损失。因此，纳米复合材料与IFR相比，具有更好的阻燃效果。

表1 IFR与OMMT-IFR的不同质量损失下的降解温度

对材料的LOI进行测试分析，结果表明，OMMT-IFR纳米复合材料或IFR材料处理后的皮革样品的LOI值均有提升，但无论何种相同添加量，前者LOI提升都更明显。添加OMMT-IFR的皮革LOI最大可达到33.3％。上述结果表明，OMMT-IFR纳米复合材料添加到皮革中时具有比IFR更好的阻燃效果。

图4 普通皮革和阻燃皮革的HRR曲线

图5 普通皮革和阻燃皮革的THR曲线

最后，研究者对普通皮革与阻燃皮革进行CONE测试，结果表明后者的HRR与THR均有较明显的下降，表明了后者的低可燃性。该阻燃剂可以很好的满足皮革的阻燃要求，具有良好的阻燃效果。