基于丝胶蛋白的生物质席夫碱类阻燃改性织物的合成方法、阻燃改性织物技术

本技术方案公开了一种基于丝胶蛋白的生物质席夫碱类阻燃改性织物的合成方法、阻燃改性织物。本技术方案利用席夫碱反应合成以丝胶蛋白为原料的生物质阻燃剂，合成的阻燃剂含有膦酸铵和羧酸铵活性基团；然后利用80

【技术实现步骤摘要】
基于丝胶蛋白的生物质席夫碱类阻燃改性织物的合成方法、阻燃改性织物


[0001]本专利技术涉及一种生物质阻燃剂，具体的说是一种采用丝胶蛋白为原材料进行席夫碱反应得到一种生物质阻燃剂的合成方法，本专利技术同时涉及将上述阻燃剂应用在织物上。

技术介绍

[0002]涤棉织物由于兼具涤和棉的优异性能，手感爽滑、挺阔耐穿、易洗快干等特点，广泛地应用于服装、装饰、防护服等领域。但是由于涤棉混纺在燃烧过程中存在特殊的“支架效应”，使熔融纤维燃烧更加剧烈，涤棉织物的着火危险性更高，因此开发安全高效的阻燃技术非常重要。
[0003]阻燃剂一般包括有卤系阻燃剂及生物质阻燃剂；其中卤系阻燃剂是当前使用最广泛的阻燃剂，具有价格低廉、稳定性好的特点，但是其高温分解后会产生卤化氢等有毒有害物质，对人体和环境造成不可逆影响，逐渐被限制使用。生物质阻燃剂因其高生物相容性、无毒性、生物降解性得到广泛关注。近年来，研究者采用天然材料或生物提取物等对纺织品进行阻燃改性，包括多糖、核酸、蛋白质和各类植物提取酸等。其中，丝胶蛋白是由氨基酸组成的天然蛋白质，其来源于蚕茧，占蚕丝量的 20
‑
30 %，因其影响丝织品加工及性能而必须去除，是一种生物废弃物，有潜在的阻燃利用价值。
[0004]近年来，通过层层自组装的方式将织物交替浸渍在含有阴离子和阳离子的阻燃溶液中，依据静电吸附的方式将阻燃剂沉积在棉织物表面从而赋予织物较好的阻燃性，层层自组装因具有操作过程简单、适用范围广、环保无毒等特点常被用作纺织品阻燃改性。青岛大学李平等人[Carbohydrate Polymers. Volume 237, 1 June 2020, 116137]通过层层自组装的方式将壳聚糖和植酸铵沉积到棉织物表面，处理后的棉织物在垂直燃烧实验中可以达到自熄的效果，同时在锥形量热测试中，织物具有更低的产烟和产热。Carosio等人[ J.Mater. Chem. A, 2013,1, 4779
‑
4785]利用DNA和壳聚糖为阴阳离子，采用层层自组装技术对织物进行阻燃整理，当组装层达到20层时，其织物的PHRR和THR分别降低了40%和30%，LOI值增加到24，织物可达到自熄效果。虽然层层自组装技术简便易行，且不受材料形状限制，但以此来制备厚度可控的阻燃涂层存在结合力弱、易于脱落、成本高、阻燃耐久性差等明显缺点，且在实际制备过程中耗费劳动力多，溶液之间存在较大的交叉污染问题。因此亟需开发一种低碳环保、阻燃效率高、耐久性好的反应型阻燃剂。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于丝胶蛋白的生物质席夫碱类阻燃剂的合成方法，解决的技术问题是：提供一种阻燃效率高、耐久性好的反应型阻燃剂。
[0006]基于丝胶蛋白的生物质席夫碱类阻燃改性织物的合成方法，包括以下步骤：S1、将10
‑
20g丝胶、酸溶解在50mL去离子水中，加入到三口烧瓶中；所述的酸是磷酸、亚磷酸中的一种或两种混合，且含量为5
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40g；恒温油浴下持续搅拌，进而向混合液中滴
加醛类水溶液，所述的醛溶液是甲醛、香草醛中的一种或两种混合配制成10
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100g/L的溶液，加入5
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120mL配置好的溶液，使用分液漏斗在0.5
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3h内滴加完毕；待滴加结束后，持续反应3h；进一步升温，并向其中一次性加入尿素水溶液，恒温持续反应；结束后冷却浓缩，产生固体沉降，抽滤干燥得生物质阻燃剂淡黄色粉末，阻燃剂含有膦酸铵和羧酸铵活性基团，收集备用；S2、将织物在90
°
C的氢氧化钠溶液中恒温脱浆处理2h，用50
‑
80
°
C水洗至pH=7，60
°
C烘箱烘干备用，所述的氢氧化钠溶液浓度为80
‑
400g/L，所述脱浆处理是指去除织物表面的浆料、油酯、杂质的同时，破坏织物的晶区，降低结晶度，使纤维素上的
‑
OH更多的暴露在外面；取步骤S1中制备的阻燃剂，配置成不同浓度的水溶液，加入双氰胺和尿素做为催化剂，所述双氰胺的含量为10
‑
100g/L，尿素的含量为10
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100g/L；混合均匀；S3、将步骤S2中脱浆处理的织物分别浸渍在不同浓度的阻燃溶液中，恒温水浴，高温焙烘，在双氰胺、尿素的催化作用下，让阻燃剂上的膦酸铵和羧酸铵活性基团与织物表面的
‑
OH基团发生化学反应，形成P(=O)
‑
O
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C和C(=O)
‑
O
‑
C共价键，使得阻燃剂牢固地接枝到织物表面；洗涤干燥，最终获得一种阻燃改性织物。
[0007]步骤S1中，所述的恒温油浴下持续搅拌的恒温温度为70
‑
120
°
C。
[0008]步骤S1中，所述加入尿素水溶液，恒温持续反应是指将30
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70g尿素溶于40
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100mL离子水中，加入到三口烧瓶中，升温至110
‑
180
°
C恒温持续反应0.5
‑
3h。
[0009]步骤S2中，所述的织物是纯棉、90/10涤棉、80/20涤棉、75/25涤棉中的一种或几种。
[0010]步骤S2中，所述的阻燃液浓度是5
‑
200g/L，浴比为1：10。
[0011]步骤S3中，所述的恒温水浴的恒温温度为50
‑
140
°
C，时间为20
‑
120 min。
[0012]步骤S3中，所述的焙烘的温度为130
‑
200
°
C，时间为2
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60min。
[0013]阻燃改性织物，其按照上述合成方法制备而成。
[0014]本专利技术的有益效果是：一、相对于传统的合成类阻燃剂，本专利技术使用了环境友好型原料，本专利技术有效利用丝胶废弃物，原料易得、变废为宝，有效减少资源浪费、满足绿色环保可持续的发展要求，对环境保护和资源的循环利用具有重要的意义。
[0015]二、相对于传统阻燃剂的制备方法来说，本专利技术合成过程简单，且合成的阻燃剂是一种集酸源、气源、碳源为一体的膨胀型阻燃剂，耐久性好、使用方便、接枝率高、阻燃效果好，可以高效催化织物炭化，以此来提高织物的阻燃效果，所制备的阻燃纺织品可以广泛应用于服装、医疗、工业等领域，因此具有极佳的应用价值。
[0016]三、本专利技术使用化学接枝的整理方法，相对于层层自组装技术更加的简便易行，减少不同溶液之间相互污染的可能性，需要更少的人工成本，同时通过共价键使得阻燃剂有效的接枝到织物表面，使得阻燃织物的耐用性增加。
附图说明
[0017]图1是阻燃剂合成反应机理图；图2是阻燃改性前后的织物红外光谱图；图3 是阻燃改性前后织物的垂直燃烧测试图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于丝胶蛋白的生物质席夫碱类阻燃改性织物的合成方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、将10
‑
20g丝胶、酸溶解在50mL去离子水中，加入到三口烧瓶中；所述的酸是磷酸、亚磷酸中的一种或两种混合，且含量为5
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40g；恒温油浴下持续搅拌，进而向混合液中滴加醛类水溶液，所述的醛溶液是甲醛、香草醛中的一种或两种混合配制成10
‑
100g/L的溶液，加入5
‑
120mL配置好的溶液，使用分液漏斗在0.5
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3h内滴加完毕；待滴加结束后，持续反应3h；进一步升温，并向其中一次性加入尿素水溶液，恒温持续反应；结束后冷却浓缩，产生固体沉降，抽滤干燥得生物质阻燃剂淡黄色粉末，阻燃剂含有膦酸铵和羧酸铵活性基团，收集备用；S2、将织物在90
°
C的氢氧化钠溶液中恒温脱浆处理2h，用50
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80
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C水洗至pH=7，60
°
C烘箱烘干备用，所述的氢氧化钠溶液浓度为80
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400g/L，所述脱浆处理是指去除织物表面的浆料、油酯、杂质的同时，破坏织物的晶区，降低结晶度，使纤维素上的
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OH更多的暴露在外面；取步骤S1中制备的阻燃剂，配置成不同浓度的水溶液，加入双氰胺和尿素做为催化剂，所述双氰胺的含量为10
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100g/L，尿素的含量为10
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100g/L；混合均匀；S3、将步骤S2中脱浆处理的织物分别浸渍在不同浓度的阻燃溶液中，恒温水浴，高温焙烘，在双氰胺、尿素的催化作用下，让阻燃剂上的膦酸铵和羧酸铵活性基团与织物表面的
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OH基团发生化学反应，形成P(=O)
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O
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C和C(=O)
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【专利技术属性】
技术研发人员：张艳，陆嘉渔，戚栋明，张宏斌，高宗春，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：