一种阻燃纱线及其制备工艺的制作方法

1.本发明涉及纺织纱线的技术领域，尤其是涉及一种阻燃纱线及其制备工艺。


背景技术：

2.纱线是为短纤维纱和连续长丝等，可以用来制作服饰、针织或刺绣等产品。人们穿着服饰出入一些特殊场合，往往需要服饰具有阻燃、抗菌或防水等特殊的功能，因此，在制作这类服饰时，需要采用具有阻燃、抗菌或防水等特性的纱线。
3.相关技术中，公开了一种阻燃纱线，由改性阻燃棉纤维与阻燃弹性纤维按照重量比1:0.2-7均匀混合后纺线制成，其中改性阻燃棉纤维以棉纤维为原料，首先对棉纤维进行碱处理，提升棉纤维表面的粗糙度，然后将处理后的棉纤维加入马来酸酐的n-n二甲基甲酰胺溶液中，在棉纤维的表面接枝羧基，然后再将棉纤维加入阻燃蛋白填料的去离子水分散液中，使阻燃蛋白填料接枝附着在棉纤维的表面，从而在棉纤维的表面附着有一层乳清蛋白层。在燃烧时，乳清蛋白能够起到阻燃效果，抑制棉纤维的燃烧。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为上述阻燃纱线在多次洗涤后，表面的乳清蛋白层的阻燃效果会有较大程度的降低。


技术实现要素：

5.为了改善阻燃纱线的持续阻燃性能，本技术提供一种阻燃纱线及其制备工艺。
6.第一方面，本技术提供的一种阻燃纱线采用如下的技术方案：一种阻燃纱线，由经过生物阻燃剂整理的复合纤维制成，所述生物阻燃剂包括如下重量份的组分：阻燃类蛋白20-30份，膦酸酯类化合物10-15份，亚磷酸9-12份，甲醛溶液20-30份，植酸溶剂150-200份。
7.通过采用上述技术方案，阻燃类蛋白、膦酸酯类化合物、亚磷酸和甲醛溶液在植酸溶剂环境中，阻燃类蛋白、膦酸酯类化合物、亚磷酸和甲醛之间发生反应，可以在阻燃类蛋白的分子中引入膦酸酯基团和膦酸铵活性基团。
8.采用上述生物阻燃剂整理后的复合纤维，含有膦酸酯基团和膦酸铵活性基团的阻燃类蛋白接枝在复合纤维的表面上，而且，复合纤维的表面会形成植酸层。采用这种复合纤维制成的阻燃纱线在受热时，植酸层、含有膦酸酯基团和膦酸铵活性基团的阻燃类蛋白，均可以分解成含磷阻燃物，促进纤维素脱水成炭，减少纤维素分解产生小分子可燃物质，在纤维表面形成致密、坚固的炭层，使得本技术的阻燃纱线具有较强的阻燃性能。
9.洗涤液中含有金属离子，膦酸铵活性基团与金属离子反应后会形成阻燃作用较弱的膦酸金属盐，会降低阻燃纱线的阻燃性能，洗涤液中的金属离子对膦酸酯基团的影响较小。由于本技术的阻燃纱线表面具有植酸层，还具有大量的膦酸酯基团，在洗涤阻燃纱线时，植酸层可以减少与阻燃纱线上的膦酸铵活性基团反应，使得本技术的阻燃纱线在洗涤后阻燃性能的变化较小，而且，即便在多次洗涤后植酸层发生磨损的情况下，本技术的阻燃纱线仍具有大量的膦酸酯基团，使得本技术的阻燃纱线在多次水洗后仍具有较强的阻燃性
能。因此，本技术改善了改善阻燃纱线的持续阻燃性能。
10.在一个具体的可实施方案中，所述阻燃类蛋白为酪蛋白、疏水蛋白、乳清蛋白、角蛋白中的至少一种。
11.通过采用上述技术方案，酪蛋白含有磷酸化的化合物，分子结构上含有多个磷酸基，在受热时，可以分解成具有阻燃效果的磷化物；疏水蛋白在燃烧后，会形成具有阻燃效果的碳层；乳清蛋白可以在织物表面形成蛋白层，在燃烧时能够隔绝氧气，有助于阻止织物燃烧；角蛋白在燃烧时催化纤维素脱水成碳，有助于提高纤维的阻燃效果。采用上述蛋白，均可以得到含有膦酸酯基团和膦酸铵活性基团的阻燃类蛋白，有助于提高阻燃纱线的阻燃性能。
12.在一个具体的可实施方案中，所述磷酸酯类化合物为亚磷酸三甲酯、亚磷酸二甲酯、甲基膦酸二甲酯中的一种。
13.通过采用上述技术方案，亚磷酸三甲酯、亚磷酸二甲酯、甲基膦酸二甲酯均可以在植酸溶剂和甲醛溶液的存在下，在阻燃类蛋白的分子中引入膦酸酯基团，有助于增强阻燃类蛋白的阻燃性能。而且，在水洗时，洗涤水中的金属离子对膦酸酯基团的影响极小，因此，采用上述磷酸酯类化合物还可以改善阻燃类蛋白的持续阻燃性能。
14.在一个具体的可实施方案中，所述植酸溶剂是体积浓度为30％-50％的植酸水溶液。
15.通过采用上述技术方案，发明人通过多次试验后发现，将植酸溶剂浓度控制在上述范围内，有助于提高含有膦酸酯基团和膦酸铵活性基团的阻燃类蛋白的收率。
16.在一个具体的可实施方案中，所述生物阻燃剂还包括ph调节剂。
17.通过采用上述技术方案，ph调节剂可以调节生物阻燃剂的ph，可以提高生物阻燃剂中的固体的溶解度，有助于提高生物阻燃剂的阻燃效果。
18.在一个具体的可实施方案中，所述甲醛溶液的质量浓度为34-40％。
19.通过采用上述技术方案，发明人通过多次试验发现，当植酸溶剂是体积浓度为30％-50％的植酸水溶液时，将甲醛溶液控制在上述浓度下，有助于将膦酸酯基团和膦酸铵活性基团引入到阻燃类蛋白的分子结构中，改善了生物阻燃剂的阻燃效果。
20.在一个具体的可实施方案中，所述复合纤维为棉纤维和海藻纤维复合而成的纤维。
21.通过采用上述技术方案，棉纤维具有柔软、透气、保暖的特性，是制作纱线常用的纤维，但是棉纤维易燃；海藻纤维具有阻燃的特性，而且海藻纤维燃烧时不熔滴，透气性和亲肤性均较好，采用海藻纤维与棉纤维复合，可以增强制备的纱线的阻燃效果，并且可以纱线的透气性和亲肤性的影响。
22.第二方面，本技术提供的一种阻燃纱线的制备工艺采用如下的技术方案：一种阻燃纱线的制备工艺，包括如下步骤，制整理液：将甲醛溶液分为第一份甲醛溶液和第二份甲醛溶液，将阻燃类蛋白、膦酸酯类化合物与植酸溶剂混合，得到待反应液，将待反应液进行加热回流，并在回流过程中将第一份甲醛溶液加入待反应液中，回流结束后，得到中间反应液；再将亚磷酸与中间反应液混合，得到后端反应液，将后端反应液进行加热回流，并在回流过程中将第二份甲醛溶液加入待后端反应液中，回流结束后，得到生物阻燃剂；
制纱：将复合纤维用生物阻燃剂整理，用生物阻燃剂整理后的复合纤维制备成阻燃纱线。
23.通过采用上述技术方案，在加热回流的过程中通过滴加的方式加入甲醛溶液，有助于在阻燃类蛋白上引入膦酸酯基团和膦酸铵活性基团，可以提高生物阻燃剂的阻燃性能。
24.在一个具体的可实施方案中，在制纱步骤中，预先向生物阻燃剂中加入ph调节剂，将生物阻燃剂ph调节至6.8-7.2。
25.通过采用上述技术方案，使用ph调节剂，将生物阻燃剂ph调节至上述范围内，有助于生物阻燃剂内的固体溶解，便于进一步提高生物阻燃剂的阻燃性能。
26.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.本技术的阻燃纱线仍具有大量的膦酸酯基团，使得本技术的阻燃纱线在多次水洗后仍具有较强的阻燃性能，改善了改善阻燃纱线的持续阻燃性能；2.本技术ph调节剂调节生物阻燃剂的ph，可以提高生物阻燃剂中的固体的溶解度，有助于提高生物阻燃剂的阻燃效果；3.本技术的制备工艺有助于在阻燃类蛋白上引入膦酸酯基团和膦酸铵活性基团，可以提高生物阻燃剂的阻燃性能。
具体实施方式
27.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。
28.本技术实施例采用的原料除特殊说明外均通过市售获得。其中，酪蛋白购自山东萍聚生物科技有限公司，分析纯；乳清蛋白购自河南万永生物科技有限公司，分析纯；亚磷酸三甲酯购自济南荣正化工有限公司；甲基膦酸二甲酯购自山东国化化学有限公司；ph调节剂为分析纯氨水，购自成都市科龙化工试剂厂。
29.植酸溶剂的制备例制备例1本制备例提供一种植酸溶剂，包括65l去离子水和35l分析纯植酸。按照如下步骤制备：将去离子水加入反应釜中，以200r/min的转速搅拌持续搅拌去离子水，将分析纯植酸滴加到反应釜中，滴加结束后，继续搅拌10min，得到植酸溶剂。
30.制备例2本制备例提供一种植酸溶剂，本制备例与制备例1的区别在于，去离子水为60l，分析纯植酸为40l。
31.制备例3本制备例提供一种植酸溶剂，本制备例与制备例1的区别在于，去离子水为70l，分析纯植酸为30l。
32.复合纤维的制备例制备例4本制备例提供一种复合纤维，包括棉纤维和海藻纤维，棉纤维和海藻纤维的重量比为2:1。将棉纤维和海藻纤维进行混纺，得到复合纤维。
33.制备例5
本制备例提供一种复合纤维，本制备例与制备例4的区别在于，棉纤维和海藻纤维的重量比为1:1。
34.制备例6本制备例提供一种复合纤维，本制备例与制备例4的区别在于，棉纤维和海藻纤维的重量比为1:2。实施例
35.实施例1本实施例提供一种阻燃纱线，包括复合纤维和生物阻燃剂，生物阻燃剂包括如下重量的组分：阻燃类蛋白25kg，膦酸酯类化合物12.5kg，亚磷酸10.5kg，甲醛溶液25kg，植酸溶剂175kg。其中，阻燃类蛋白选用酪蛋白，膦酸酯类化合物选用亚磷酸三甲酯，甲醛溶液的质量浓度为37％，植酸溶剂选用制备例1制备的植酸溶剂，复合纤维选用制备例4制备的复合纤维。
36.阻燃纱线按照如下步骤制备，制整理液：将甲醛溶液分为第一份甲醛溶液和第二份甲醛溶液，第一份甲醛溶液和第二份甲醛溶液的质量比为1:1。然后，将阻燃类蛋白、膦酸酯类化合物和植酸溶剂均加入反应釜中，搅拌混合后，得到待反应液。将反应釜上装上回流装置，将待反应液进行加热回流，在回流过程中将第一份甲醛溶液滴加入待反应液中，滴加结束后，继续回流4h，得到中间反应液。
37.再将亚磷酸加入反应釜中，将亚磷酸与中间反应液搅拌混合后，得到后端反应液。然后将后端反应液进行加热回流，在回流过程中将第二份甲醛溶液滴加入待后端反应液中，滴加结束后，继续回流3h，得到生物阻燃剂。
38.制纱：在常温下，将复合纤维在质量浓度为20％的naoh溶液中浸泡5min；再用去离子水冲洗复合纤维3次，然后将冲洗后的复合纤维加入生物阻燃剂中，在90℃下保温浸泡10min后，用生物阻燃剂整理后的复合纤维纺织成阻燃纱线。
39.实施例2-11实施例2-11均提供一种阻燃纱线，如表一所示，实施例2-11与实施例1的区别在于，原料的配比不同。表一 实施例2-11的原料配比表
40.实施例12本实施例提供一种阻燃纱线，本实施例与实施例1的区别在于，阻燃类蛋白选用乳清蛋白。
41.实施例13本实施例提供一种阻燃纱线，本实施例与实施例1的区别在于，膦酸酯类化合物选用甲基膦酸二甲酯。
42.实施例14本实施例提供一种阻燃纱线，本实施例与实施例1的区别在于，植酸溶剂选用制备例2制备的植酸溶剂。
43.实施例15本实施例提供一种阻燃纱线，本实施例与实施例1的区别在于，植酸溶剂选用制备例3制备的植酸溶剂。
44.实施例16本实施例提供一种阻燃纱线，本实施例与实施例1的区别在于，复合纤维选用制备例5制备的复合纤维。
45.实施例17本实施例提供一种阻燃纱线，本实施例与实施例1的区别在于，复合纤维选用制备例6制备的复合纤维。
46.实施例18本实施例提供一种阻燃纱线，本实施例与实施例1的区别在于，甲醛溶液的质量浓度为34％。
47.实施例19本实施例提供一种阻燃纱线，本实施例与实施例1的区别在于，甲醛溶液的质量浓度为40％。
48.实施例20本实施例提供一种阻燃纱线，本实施例与实施例1的区别在于，在制纱步骤中，向得到的生物阻燃剂中滴加ph调节剂，将生物阻燃剂的ph调节至7。
49.实施例21本实施例提供一种阻燃纱线，本实施例与实施例1的区别在于，在制纱步骤中，向得到的生物阻燃剂中滴加ph调节剂，将生物阻燃剂的ph调节至6.8。
50.实施例22本实施例提供一种阻燃纱线，本实施例与实施例1的区别在于，在制纱步骤中，向得到的生物阻燃剂中滴加ph调节剂，将生物阻燃剂的ph调节至7.2。
51.对比例对比例1本对比例提供一种阻燃纱线，本对比例与实施例1的区别在于，用等量的植酸溶剂替换阻燃类蛋白。
52.对比例2本对比例提供一种阻燃纱线，本对比例与实施例1的区别在于，用等量的植酸溶剂替换膦酸酯类化合物。
53.对比例3本对比例提供一种阻燃纱线，本对比例与实施例1的区别在于，用等量的植酸溶剂替换亚磷酸。
54.对比例4本对比例提供一种阻燃纱线，本对比例与实施例1的区别在于，用等量的植酸溶剂替换甲醛溶液。
55.对比例5本对比例提供一种阻燃纱线，本对比例与实施例1的区别在于，用等量的体积浓度为35％的盐酸溶剂替换植酸溶剂。
56.性能检测试验针对实施例1-22和对比例1-5提供的阻燃纱线，进行如下检测。其中，按照gb/t5454-1997，对阻燃纱线的极限氧指数进行检测，记录原始极限氧指数值，如表二所示。在相同的试验条件下，分别对实施例1-22和对比例1-5提供的阻燃纱线进行机洗50次后，再按照gb/t5454-1997，对阻燃纱线的极限氧指数进行检测，记录机洗50次后的极限氧指数值，如表二所示。
57.按照gb/t 5455-2014，对机洗50次后的阻燃纱线进行垂直燃烧测试，记录阴燃时间和续燃时间，如表二所示。表二 性能检测试验的数据表
58.结合实施例1和对比例1-5并结合表二可以看出，相比于实施例1，对比例1-5的原始极限氧指数值和机洗50次后的极限氧指数值均较小，而且对比例1-5的阴燃时间和续燃时间均较长。这说明，在阻燃类蛋白、膦酸酯类化合物、亚磷酸、甲醛溶液和植酸溶剂的协同
作用下，有助于提高阻燃纱线的持续阻燃性能。
59.结合实施例1-11并结合表二可以看出，实施例1-11的原始极限氧指数值和机洗50次后的极限氧指数值均较大，而且，阴燃时间和续燃时间均为0，这说明，在本技术的原料配比范围内，均有助于制备出具有优良的持续阻燃性能的阻燃纱线。
60.结合实施例1、实施例12-19并结合表二可以看出，相比于实施例1，实施例12-19的原始极限氧指数值、机洗50次后的极限氧指数值、阴燃时间和续燃时间均变化较小。这说明，选用本技术的参数范围内的阻燃类蛋白、膦酸酯类化合物、植酸溶剂、复合纤维、甲醛溶液，均有助于制备出具有优良的持续阻燃性能的阻燃纱线。
61.结合实施例1、实施例20-22并结合表二可以看出，相比于实施例1，实施例20-22的原始极限氧指数值和机洗50次后的极限氧指数值均增大，而且阴燃时间和续燃时间均为0。这说明，用ph调节剂将生物阻燃剂的ph调节至6.8-7.2，有助于增大生物阻燃剂的阻燃效果，便于提高阻燃纱线的阻燃性能。
62.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。