一种磷/氮阻燃剂及其制备方法与在蛋白质纤维制品整理中的应用

本发明属于阻燃剂，尤其涉及一种磷/氮阻燃剂及其制备方法与在蛋白质纤维制品整理中的应用。

背景技术：

1、蛋白质纤维是天然纤维材料中的一个重要类别。蛋白质纤维如蚕丝、羊毛具有较好的舒适性、保健性和柔软性，是高档的纺织材料。蛋白质纤维在儿童服装、床上用品、窗帘墙布等装饰领域具有广泛的应用。而蛋白质纤维固有的阻燃性能无法满足对阻燃纺织品较高的要求。因此，对蛋白质纤维进行耐久阻燃功能整理具有重要的实际应用价值。

2、近年来，生物基阻燃材料因具有资源丰富、环保可持续等优点引起了研究者的广泛关注。植酸是从植物中提取的一种有机磷酸类化合物，具有生物相容性好、环保、可再生和可降解等特性，因而被应用于食品、医药、塑料、纺织等领域。植酸富磷结构使得其在阻燃领域也得到了广泛的关注。然而，植酸与蛋白质纤维间主要以离子键结合，无法产生共价键结合，导致植酸改性蛋白质纤维织物的耐水洗性能较差，无法满足实际需求。

3、中国发明专利cn201811223543.4公开了一种反应型阻燃剂及其对蛋白质纤维耐久阻燃整理的方法，通过酯化反应使用植酸、多元醇如季戊四醇和多元羧酸如1,2,3,4-丁烷四羧酸制备反应型含磷阻燃剂，可与蛋白质纤维产生共价键交联，提高阻燃蛋白质纤维的耐水洗性能。然而，该反应型阻燃剂合成工艺流程繁杂，羧基的反应型较低，需在高温、酸性条件下与纤维上的活性基团产生交联，对蛋白质纤维织物的强力、手感等性能影响较大；另外，反应型阻燃剂的磷含量降低，导致阻燃剂阻燃效率降低，需提高阻燃剂用量达到较好的阻燃效果，造成浪费。因此，提供一种阻燃效率高的阻燃剂，从而赋予蛋白质纤维制品耐久的阻燃性能是值得关注的。

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中采用植酸阻燃剂改性蛋白质纤维制品的耐水洗性能差、对织物物理性能影响大、制备方法流程繁杂的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种磷/氮阻燃剂及其制备方法与在蛋白质纤维制品整理中的应用。采用植酸和异氰尿酸三缩水甘油酯反应，将活性环氧基团和含氮杂环同时引入，合成反应型磷/氮阻燃剂，然后通过浸渍-烘焙法将反应型磷/氮阻燃剂共价交联在蛋白质纤维制品上，提高蛋白质纤维制品的耐久阻燃性能。

3、本发明的第一个目的是提供一种磷/氮阻燃剂的制备方法，包括以下步骤，植酸和异氰尿酸三缩水甘油酯进行环氧开环加成反应，得到所述的磷/氮阻燃剂。

4、在本发明的一个实施例中，所述植酸和异氰尿酸三缩水甘油酯的摩尔比为1：1.1-1.3。植酸的磷酸根可与异氰尿酸三缩水甘油酯的环氧基团发生环氧开环加成反应，异氰尿酸三缩水甘油酯的用量升高有助于反应的进行，有助于环氧基团的接枝，但过高则浪费。

5、在本发明的一个实施例中，所述环氧开环加成反应的反应温度为110℃-120℃，反应时间为2h-4h。该温度范围超过异氰尿酸三缩水甘油酯的熔点，异氰尿酸三缩水甘油酯为液态，与植酸可充分接触发生反应；反应温度升高和反应时间延长有助于合成反应进行，但过高则浪费。

6、在本发明的一个实施例中，还包括对所述磷/氮阻燃剂进行提纯的步骤，具体包括：对所述的磷/氮阻燃剂先进行真空干燥，然后采用甲苯进行提纯，磷/氮阻燃剂的产率为85％-91％。

7、本发明的第二个目的是提供一种所述的制备方法的磷/氮阻燃剂。

8、本发明的第三个目的是提供一种应用所述的磷/氮阻燃剂对蛋白质纤维制品进行耐久阻燃整理的方法，包括以下步骤，

9、(1)将所述的磷/氮阻燃剂溶于水中，得到阻燃整理液；

10、(2)将蛋白质纤维制品浸入步骤(1)所述的阻燃整理液中，进行二浸二轧处理，然后经预烘、焙烘处理，得到耐久阻燃蛋白质纤维制品。

11、在本发明的一个实施例中，在步骤(1)中，所述阻燃整理液的浓度为50g/l-150g/l，磷/氮阻燃剂用量高，阻燃效果好，但过高则浪费。

12、在本发明的一个实施例中，在步骤(2)中，所述浸入的总时间为10min-15min。

13、在本发明的一个实施例中，在步骤(2)中，所述二浸二轧处理后的轧余率为90％-110％。

14、在本发明的一个实施例中，在步骤(2)中，所述预烘是60℃-80℃预烘2min-4min。

15、在本发明的一个实施例中，在步骤(2)中，所述焙烘是135℃-145℃焙烘2min-4min。焙烘温度高，时间长，有助于促进反应型磷/氮阻燃剂与蛋白质纤维间发生交联反应，但过高则浪费。

16、本发明的第四个目的是提供一种所述的方法制备得到的耐久阻燃蛋白质纤维制品。

17、在本发明的一个实施例中，所述蛋白质纤维制品为蚕丝制品和/或羊毛制品。

18、本发明的原理是：植酸的分子中含有6个磷酸根基团与异氰尿酸三缩水甘油酯的环氧基团发生环氧开环加成反应，同时将反应型环氧基团和含氮杂环引入到植酸基阻燃剂中，合成反应型磷/氮阻燃剂。反应型磷/氮阻燃剂分子中的环氧基团可与蛋白质纤维制品中的氨基和羟基发生共价交联反应，从而将反应型磷/氮阻燃剂牢固地接枝在蛋白质纤维制品上，从而提供耐久的阻燃性能。另外，植酸的含磷基团和异氰尿酸三缩水甘油酯的含氮杂环结构具有协同阻燃效果，含磷阻燃基团可促进蛋白质纤维脱水成炭，同时含氮杂环也具有较强的催化成炭能力和较高的热稳定性，与含磷阻燃基团起到协同阻燃效应，从而进一步提高植酸基阻燃剂的阻燃效率，弥补植酸基反应型阻燃剂在合成过程中磷含量降低、阻燃效率降低的缺陷。

19、本发明的技术方案相比现有技术具有以下优点：

20、(1)本发明所述的制备方法同时将活性环氧基团和含氮杂环接枝在植酸分子结构中，合成反应型磷/氮阻燃剂，阻燃剂中的环氧基团能够与蛋白质纤维中的氨基和羟基产生交联，从而将阻燃基团通过共价键固定在蛋白质纤维制品上，从而提供耐久的阻燃功能；含氮杂环基团与含磷阻燃基团能够起到协同阻燃效果，具有较高的阻燃效率，整理蛋白质纤维制品具有高效、耐久的阻燃功能。

21、(2)本发明所述的耐久阻燃整理方法是以植酸为生物质材料，制备环保型蛋白质纤维制品。本发明所述的反应型磷/氮阻燃剂的合成、耐久阻燃蛋白质纤维制品制备方法流程简便，反应条件温和，具有广阔的应用前景和重要的实际应用价值。

技术特征：

1.一种磷/氮阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，植酸和异氰尿酸三缩水甘油酯进行环氧开环加成反应，得到所述的磷/氮阻燃剂。

2.根据权利要求1所述的磷/氮阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述植酸和异氰尿酸三缩水甘油酯的摩尔比为1：1.1-1.3。

3.根据权利要求1所述的磷/氮阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述环氧开环加成反应的反应温度为110℃-120℃，反应时间为2h-4h。

4.一种权利要求1-3任一项所述的制备方法的磷/氮阻燃剂。

5.一种应用权利要求4所述的磷/氮阻燃剂对蛋白质纤维制品进行耐久阻燃整理的方法，其特征在于，包括以下步骤，

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述阻燃整理液的浓度为50g/l-150g/l。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述浸入的总时间为10min-15min。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述二浸二轧处理后的轧余率为90％-110％。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述预烘是60℃-80℃预烘2min-4min；所述焙烘是135℃-145℃焙烘2min-4min。

10.一种权利要求5-9任一项所述的方法制备得到的耐久阻燃蛋白质纤维制品。

技术总结
本发明涉及一种磷/氮阻燃剂及其制备方法与在蛋白质纤维制品整理中的应用，属于阻燃剂技术领域。所述的磷/氮阻燃剂的制备方法，是将植酸和异氰尿酸三缩水甘油酯进行环氧开环加成反应，得到所述的磷/氮阻燃剂。所述的整理方法是将所述的磷/氮阻燃剂溶于水中，得到阻燃整理液；然后将蛋白质纤维制品浸入所述的阻燃整理液中，进行二浸二轧处理，然后经预烘、焙烘处理，得到耐久阻燃蛋白质纤维制品。本发明所述的反应型磷/氮阻燃剂的合成、耐久阻燃蛋白质纤维制品制备方法流程简便，反应条件温和，具有广阔的应用前景和重要的实际应用价值。

技术研发人员：程献伟,关晋平,董爽,陈国强
受保护的技术使用者：苏州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13