一种大豆蛋白纤维的阻燃改性方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种大豆蛋白纤维的阻燃改性方法，属于纺织生物技术领域。
【背景技术】：
[0002] 大豆蛋白纤维是一种新型植物蛋白质纤维，它的生产是以浸出过油的大豆豆柏为 原料，利用生物工程新技术，把豆柏中的球蛋白提取提纯，通过助剂、生物酶的作用，使提取 的球蛋白改变空间结构，再添加羟基和睛基高聚物，配成一定浓度的蛋白纺丝液，经熟成 后，用湿法纺丝工艺纺成丝束，通过醛化稳定纤维的性能，再经过卷曲、热定型和切断而成。 由于大豆蛋白纤维主要生产原料为来自于自然界的大豆，而中国作为世界大豆的主要生产 国，因此大豆蛋白纤维的生产具有相当丰富的原料资源和低廉的原料成本，发展前景非常 广阔。大豆蛋白纤维既具有天然蚕丝的优良性能，又具有合成纤维的机械性能，被行内专家 誉为"新世纪的健康、舒适纤维"，又被称为"人造羊绒"，是世界上独一无二的在同一个纤维 上具备"三大舒适功能"和"五大保健功能"的纤维产品。
[0003] 材料的阻燃常通过气相阻燃、凝聚相阻燃、及中断热交换阻燃等机理实现:抑制促 进燃烧反应链增长的自由基而发挥阻燃功能的属气相阻燃;在固相中延缓或阻止高聚物热 分解起阻燃作用的属凝聚相阻燃:将聚合物燃烧产生的部分热量带走而导致的阻燃属于中 断热交换机理类的阻燃，在对不同材料进行阻燃整理时，会应用不同的阻燃体系或阻燃剂， 阻燃剂是阻止材料被引燃及抑制火焰传播的助剂，一个理想的阻燃剂应当高效，低毒，与被 阻燃材料的相容性好，不易迀移，具有足够的热稳定性，不致过多恶化基材料性能，对紫外 线及光的热稳定性优良，且价格适中，但同时满足上述条件几乎是不可能的，所以选择实用 的阻燃剂时，大多满足基本要求的前提下，在其他要求间折衷和求得最佳的平衡。
[0004] 赵晓珑在2006年6月申请河北大学硕士学位时候公布了一篇名为《大豆蛋白纤维 的阻燃改性研究》的硕士学位论文，文章公开了 ：采用四氯化钦、氟化氢按与有机二酸协同 体系对羊毛进行了阻燃处理，并通过极限氧指数、剩炭率、热分析、红外光谱和扫描电子显 微镜等对其阻燃性能和热降解行为进行了表征。对比未阻燃的样品，阻燃羊毛的极限氧指 数提高，剩炭率增加，热降解起始温度降低，第二热降解阶段活化能减小，第三热降解阶段 活化能增加，表明羊毛的阻燃性能得到有效改进;采用四嗅邻苯二甲酸配(TBPA)-有机二酸 体系、六氯环三磷睛和磷酸氢铵-卤化铵体系对新型纤维-大豆蛋白纤维进行了阻燃处理， 并通过极限氧指数和剩炭率对其阻燃性能进行了评判，通过热分析和扫描电子显微镜对其 阻燃机理进行了探讨。与未经阻燃处理的大豆蛋白纤维相比，阻燃大豆蛋白纤维有极限氧 指数和剩炭率明显提高，阻燃性能得到明显改善。
[0005] 中国发明专利CN201310328133.7涉及一种大豆蛋白纤维生产方法和其产品，产品 通过以下步骤生产:将大豆蛋白质粉溶于水，加入磷酸钠、氢氧化钠、乙酰胺并加热搅拌制 备大豆蛋白质溶液;将大豆蛋白质溶液与浸泡过的聚乙烯醇混合，并在不同温度下加入甲 醛、戊二醛、过氧化二苯甲酰以及尺寸不大于l〇〇nm的十溴二苯醚和三氧化二锑、活性染料、 硼酸、四硼酸钠并进行搅拌得到可纺溶液;对可纺溶液进行过滤和真空脱泡;采用常规湿法 纺丝工艺进行纺丝。该发明的纤维中，阻燃剂均匀分散在纤维内部，不易渗出、流失，具有很 好的阻燃作用，且纤维同时具有令人满意的干、湿断裂强度，干、湿断裂伸长率和色牢度，是 本发明的最接近现有技术，但是本发明方法使用大量甲醛、戊二醛、过氧化二苯甲酰等对人 体有害的有机溶剂，不利于人体健康。
【发明内容】
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[0006] 本发明所解决的技术问题：
[0007] 本发明针对现有技术的不足，提供一种大豆蛋白纤维的阻燃改性方法，减少有机 溶剂的使用，通过生物酶作用促进大豆蛋白纤维与十溴二苯醚和三氧化二锑的结合，环保 高效无污染，减少对环境和人体的伤害，具有极高的市场推广价值。
[0008] 本发明提供如下技术方案：
[0009] -种大豆蛋白纤维的阻燃改性方法，通过制备大豆蛋白溶液、制备可纺溶液、对可 纺溶液过滤和真空脱泡、纺丝工艺得到具有阻燃效果的大豆蛋白纤维，包括以下步骤：
[0010] 第一步：制备大豆蛋白溶液：
[0011] 将大豆蛋白质粉溶于水，制成质量分数为20%的蛋白溶液，加热并充分搅拌，升温 至50_60°C时加入以下组分：
[0012] 磷酸钠 2_4g/L，
[0013] 蛋白溶液质量0.1 -0.2 %的氢氧化钠固体，
[0014]蛋白溶液质量1-2%的乙酰胺，
[0015]将混合溶液在70°C下保持搅拌3_5h得到大豆蛋白溶液；
[0016]第二步:制备可纺溶液：
[0017]将第一步中制备得到的大豆蛋白溶液与含水量为85-90%的聚乙烯醇按照重量份 数1:3-4.5混合搅拌得到纺丝原液，将纺丝原液加热至60-701时添加纺丝原液重量0.1- 0.2 %的碱性蛋白酶，保持60-70°C温度搅拌反应2-3h后升温至90-95°C，添加以下重量份数 的组分，加入量相对于纺丝原液的质量为：
[0018] 十溴二苯醚:7-9%，
[0019] 三氧化二铺:6-7%，
[0020] 活性染料：1.0-1.4%，
[0021] 硼酸：0.2-0.3%，
[0022] 四硼酸钠:0.6-0.8%，
[0023]充分搅拌纺丝原液并加热使其温度保持为95°C，反应2_3h，得到可纺溶液；
[0024]其中，所述十溴二苯醚和三氧化二锑的颗粒尺寸为70-90nm;
[0025]第三步:过滤、真空脱泡、纺丝：
[0026] 使用340-360目的滤网对可纺溶液进行过滤，并真空脱泡;采用常规湿法纺丝工艺 进行纺丝。
[0027]优选的，所述第一步中加入以下组分：
[0028]磷酸钠 2_3g/L，
[0029] 蛋白溶液质量0.15 %的氢氧化钠固体，
[0030] 蛋白溶液质量1.5%的乙酰胺，
[0031]将混合溶液在70°C下保持搅拌4h得到大豆蛋白溶液。
[0032] 优选的，所述聚乙烯醇是聚合度为1200-1500、醇解度为87%-89%的纤维级聚乙 烯醇。
[0033]优选的，所述聚乙烯醇经过浸泡后的含水量为88%。
[0034]优选的，所述第三步中使用340目的滤网对可纺溶液进行5-6道的过滤。
[0035]优选的，所述第三步纺丝工艺的工艺参数为：
[0036] 喷丝板孔径0.07-0.10mm，长径比60，喷丝速度6.8-7.0毫米/秒，纺丝线速5.0毫 米/秒。
[0037]本发明的有益效果：
[0038] 1.本发明通过添加具有高效广谱添加剂阻燃剂，安全高效，并且阻燃剂十溴二苯 醚和三氧化锑能够产生协同阻燃作用，阻燃效果非常好。
[0039] 2.本发明通过添加碱性蛋白酶代替传统的有机溶剂，同时优化反应条件，使得具 有与原有技术想接近的阻燃效果，阻燃剂均匀分散在纤维内部，不易渗出、流失，阻燃作用 具有很好的可持久性。
[0040] 3.本发明添加酶制剂，高效、温和、绿色无污染同时操作简易，原料易得，具有较高 的经济效益。
[0041 ] 4.本发明的纤维织成的布料，穿着舒服，绿色环保，保证人体健康。
【附图说明】：
[0042]图1:碱性蛋白酶添加量对极限氧指数和炭长的影响；
[0043]图2:碱性蛋白酶反应温度对极限氧指数和炭长的影响；
[0044]图3:碱性蛋白酶反应时间对极限氧指数和炭长的影响。
【具体实施方式】：
[0045] 下面对本发明的实施例做详细的说明，本实施例在以发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但是本发明的保护范围不限于下述的实 施例。实施例中未注明具体条件的实验方案，通常按照常规条件或者制造商所建议的条件 实施。
[0046] 实施例一
[0047] -种大豆蛋白纤维的阻燃改性方法，包括以下步骤：
[0048]第一步:制备大豆蛋白溶液：
[0049]将大豆蛋白质粉溶于水，制成质量分数为20%的蛋白溶液，加热并充分搅拌，升温 至50°C时加入以下组分：
[0050]磷酸钠 2g/L，
[00511蛋白溶液质量0.1 %的氢氧化