Empa公司開發的一種新的化學工藝將棉花變成了一種防火織物，但仍保留了棉花的親膚特性。最先進的阻燃棉織物存在着甲醛釋放的問題，而且穿起來很不舒服。Empa的科學家通過在纖維內部創建一個物理和化學上獨立的阻燃劑網絡，成功地規避了這個問題。
這種方法保留了棉纖維固有的積極特性，而棉纖維在服裝和家用紡織品中佔世界天然纖維需求的四分之三。棉花對皮膚友好，因為它可以吸收大量的水，並在皮膚上保持一個良好的微氣候。
對於消防員和其他從事緊急應對業務的人員來說，防護服提供了最重要的屏障。出於這種目的，棉花主要用作需要額外性能的內層紡織品。例如，它必須是防火的或可以防止生物污染物。然而，它不應該是疏水性的，否則會造成不舒服的皮膚微氣候，當然這些額外的特性可以通過適當的化學修飾在棉纖維中建立。
耐用性與毒性
在Empa先進纖維實驗室工作的化學家和聚合物專家Sabyasachi Gaan說：”直到現在，要使棉花防火總是需要一個妥協。工業上的耐洗阻燃棉是通過用阻燃劑處理織物來生產的，它與棉花中的纖維素髮生化學聯繫。目前，紡織業除了利用基於甲醛的化學品外沒有其他選擇–而甲醛被列為致癌物。幾十年來，這一直是一個未解決的問題。雖然基於甲醛的阻燃處理是持久的，但它們有額外的缺點。纖維素的-OH基團被化學封鎖，這大大降低了棉花吸水的能力，從而導致紡織品穿着不舒服。”
Gaan非常了解棉纖維的化學特性，他在Empa公司花了多年時間開發基於磷化學的阻燃劑，這些阻燃劑已經在許多工業領域得到應用。現在，他已經成功地找到了一種優雅而簡單的方法，將磷以獨立網絡的形式固定在棉花內部。
一種能釋放藥物的凝膠
新穎的磷化學也可用於開發其他材料，例如，製造可在pH值變化時釋放藥物的水凝膠。這種凝膠可以應用於治療癒合緩慢的傷口。在這種傷口中，皮膚表面的pH值增加，新的磷基凝膠可以被觸發，釋放藥物或染料，提醒醫生和護士注意這個問題。Empa還為這種水凝膠的生產申請了專利。
棉纖維之間的獨立網絡
Gaan和他的同事Rashid Nazir、Dambarudhar Parida和Joel Borgstädt利用了一種三功能的磷化合物（三乙烯基氧化膦），它具有隻與特別添加的分子（氮化合物，如哌嗪）反應的能力，在棉花內部形成自己的網絡。這使得棉花具有永久的耐火性，而不會阻擋有利的-OH基團。此外，三乙烯基氧化膦也有親水特性。這種阻燃處理不包括致癌的甲醛，而甲醛會在紡織品製造過程中危及紡織工人的健康。另外的優點是這樣形成的氧化膦網絡不會被洗掉，經過50次洗滌，95%的阻燃網絡仍然存在於織物中。
為了給Empa開發的阻燃棉提供額外的保護功能，研究人員還在織物內加入了原位生成的銀納米粒子。這與生成氧化膦網絡一起在一個步驟中很好地工作。銀納米粒子為纖維提供了抗菌性能，並且也能經受住50次洗衣循環。
一個來自高壓鍋的高科技解決方案
“我們使用了一種簡單的方法來固定纖維素內部的氧化磷網絡，”Gaan說。”在我們的實驗室實驗中，我們首先用磷和氮化合物的水溶液處理棉花，然後在一個現成的壓力鍋中蒸煮，以促進磷和氮分子的交聯反應”。該應用過程與紡織業使用的設備兼容。”在染色、印花和整理之後，蒸煮紡織品是紡織業的一個正常步驟。因此，應用我們的工藝不需要額外的投資，”Empa的化學家說。
同時，這種新開發的磷化學成分及其應用受到專利申請的保護。”還有兩個重要的障礙，”Gaan說。”為了將來的商業化，我們需要找到一個合適的化學製造商，能夠生產和供應三乙烯基氧化膦。此外，三氧化二磷必須在歐洲進行REACH註冊”。