由于聚酯纤维具有出色的机械强度、化学耐受性和尺寸稳定性[1]，它在服装、家居装饰、汽车内饰和防护纺织品领域占据了全球纤维市场的主导地位。然而，聚酯纤维的易燃性是一个重要的安全问题。由于其LOI值仅为20–22%，PET纤维及其制品容易点燃，并伴随剧烈的熔融滴落现象[2],[3]。这种熔融滴落不仅加速了火势蔓延，还可能导致二次烧伤，严重限制了聚酯基纺织品在高防火要求领域的应用[4]。因此，开发兼具阻燃性和抗滴落能力的有效技术已成为一项紧迫的研究课题。
由于聚酯基纺织品（如PET织物和微纤维合成革）具有较高的比表面积，适合通过表面改性来实现阻燃效果。作为溴系阻燃剂的理想替代品，基于磷的阻燃剂因其高效性和环境友好性而受到广泛关注[5]。近年来，9,10-二氢-9-氧-10-磷菲并-10-氧化物（DOPO）及其衍生物得到了深入研究。DOPO基体系主要通过气相释放含磷自由基来发挥阻燃作用，这些自由基能有效清除火焰区域的H·和OH·自由基，从而中断燃烧链反应[6]。然而，它们在凝聚相中的成炭能力有限，导致对聚酯基纺织品的熔融滴落抑制效果不足。
为了消除熔融滴落现象，人们开发了磷和硅的协同组合，并证明了其在提高阻燃性能方面的巨大潜力。研究发现，基于硅的化合物与基于磷的阻燃剂具有良好的相容性。在燃烧过程中，基于硅的物质迁移到材料表面，形成热稳定的二氧化硅屏障，从而增强了形成的炭的结构完整性[7]。结合磷基化合物在气相和凝聚相中的作用，阻燃性能和抗滴落特性得到了显著提升。此外，溶胶-凝胶技术为通过硅氧烷前体的水解和缩合将磷和硅结合到阻燃涂层中提供了通用平台，直接在纤维表面构建有机-无机杂化网络[8]。例如，通过溶胶-凝胶工艺制备的DOPO改性胶体二氧化硅使聚酯织物的LOI值达到了32%，并且完全消除了燃烧过程中的熔融滴落[9]。同样，将聚磷酸铵与硅氧烷溶胶-凝胶涂层结合也表现出增强的阻燃性和抗滴落能力[10]。
尽管取得了这些进展，现有的磷-硅协同涂层通常仅使用单一的磷氧化态。这些阻燃剂的阻燃效率较低，需要较高的化学添加量才能达到满意的阻燃效果。最新研究表明，磷的氧化态对其阻燃行为有显著影响。高氧化态的磷物种倾向于促进成炭并增强凝聚相的热稳定性[11]；相反，低氧化态的磷物种更易挥发，主要在气相中通过自由基淬灭机制发挥作用[12]。这种氧化态依赖性表明了一种潜在的“价态协同”策略。在单一阻燃体系中同时整合低氧化态和高氧化态的磷，可以同时增强气相自由基淬灭和凝聚相成炭作用，从而在减少阻燃剂使用量的同时提高阻燃效率。例如，设计了一种含有多价磷氧化态（-1和+5）的反应性化合物DHP，用于制备阻燃不饱和聚酯树脂，其阻燃性能显著提高，LOI值达到了29%，DPOD添加量仅为4.8%[13]。在之前的研究中，含有双磷氧化态的阻燃共聚物DPOD对聚酯织物表现出高效的阻燃效果，LOI值达到了32.3%，DPOD添加量仅为4.8%[14]。然而，多价磷结构与硅氧烷网络的结合潜力尚未得到充分探索。此外，由PET纤维和聚氨酯组成的微纤维合成革（MSL）比纯PET织物更难实现阻燃，这归因于这两种成分的燃烧特性差异。因此，MSL需要更高的阻燃添加量才能达到阻燃效果。在之前的研究中，发现低磷氧化态的溶胶-凝胶涂层可以有效抑制MSL的熔融滴落现象，但超过40%的阻燃添加量仅使LOI值达到25.5%[15]。因此，迫切需要开发更高效的MSL阻燃剂，多价磷氧化态与硅氧烷网络的协同效应被认为是一种有前景的替代方法。
因此，本研究旨在设计并合成一种含有双磷氧化态的新型阻燃剂（DPOSA），并与硅氧烷前体结合使用。该混合体系通过溶胶-凝胶技术应用于聚酯基纺织品（PET织物和微纤维合成革），构建了“磷-磷-硅”协同涂层，研究了其对阻燃性能、热稳定性和热释放的影响，揭示了气相和凝聚相中的协同阻燃机制。本研究的目的是为开发高效阻燃剂和高质量阻燃聚酯纺织品建立理论基础和实用方法。
