CN104862977A - 一种纱线阻燃剂及阻燃纱线加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种生物酶法与吸附法耦合的方式提高羊毛阻燃性的方法，具体而言，提供一种阻燃复合剂对羊毛进行功能整理的方法，所述阻燃复合剂包括：转谷氨酰胺酶(MTG)、阻燃剂、渗透剂、柔软剂、工业磷酸、甲酸、柠檬酸、缓冲液、余者为水。从而生成一种能够有效地阻止纱线燃烧的阻燃纱线。
Description
技术领域：
本发明涉及一种用于地毯纱线的阻燃剂及阻燃工艺，属阻燃剂及阻燃工艺制造领域，尤其涉及一种羊毛地毯纱的阻燃剂及其加工工艺。
背景技术：
目前所生产及使用的大多数纺织纤维制品(纱线、织物、服装、装饰用品等)还不具有阻燃功能，属于易燃物品，而这些纺织纤维制品被广泛应用于家庭、宾馆、机关、学校、交通运输工具(飞机、火车、汽车等)公共场所等领域，这就对纺织纤维制品的功能(阻燃)性提出了特殊质量要求。
地毯制品，尤其是高档地毯中常使用羊毛纱线作为主要的原料。羊毛属于角蛋白类的纤维状蛋白，含有较多的半胱氨酸、胱氨酸、甲基硫氨酸等，是具有折叠分子结构的交联多肽。由于羊毛含氮量高并极易吸湿，具有高点火温度，低燃烧热和低火焰温度，因而表现出很高的阻燃性。但是，制成的羊毛织物由于加入一些助剂使其阻燃性能下降，致使羊毛纤维容易燃烧，大大限制了羊毛的安全实用，因而对之进行阻燃处理，降低其可燃性具有很高的现实意义。
目前，国内外常用的是将一些有阻燃性能的含卤素、磷、锆或钛元素的物质通过一些物理或者化学的方法处理到羊毛上，对羊毛进行阻燃整理，但这些方法有的对织物的其它一些物理机械性能有影响，有的对环境的污染比较大，且整理后的织物的水洗牢度都比较差。
微生物来源的转谷氨酰胺酶(MTG)是一种催化酰基转移反应的转移酶，它可以催化蛋白质发生交联，蛋白质和氨基酸之间的连接以及蛋白质分子内谷氨酰胺的水解反应，从而改善蛋白质的功能。然而，现有技术研究同时表明，MTG对羊毛纤维本身进行酶促交联改性仅能对强力、防毡缩、抗皱等少数性能有所改善，无法赋予羊毛更多功能。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种生物酶法与吸附法耦合的方式提高羊毛阻燃性的方法，具体而言，提供一种阻燃复合剂对羊毛进行功能整理的方法，所述阻燃复合剂包括：按重量份数为：转谷氨酰胺酶(MTG)1～60U/g织物、阻燃剂5-10％、渗透剂1-5％、柔软剂1-5％、工业磷酸1-5％、甲酸0.5-2％、柠檬酸0.5-2％、缓冲液50-70％、余者为水。
所述的阻燃剂为：Pyrovatex CP New、Proban、THPC、Fyrol 76、DS-101、氟钛酸钾-氨基硅酮、金属钛、锆和羧基酸等络合物，复合型WF-866系列阻燃剂，SFW系列阻燃剂等常规选择，优选的，三羟甲基丙烷、亚磷酸三甲酯、磷酸三甲酯按照1∶1∶1的摩尔比合成得到；
所述的渗透剂为非离子型或两性表面活性剂的一种或多种混合物，可选为JFC脂肪醇聚氧乙烯醚、BS-12十二烷基二甲基甜菜碱、烷基酚聚氧乙烯醚、二异辛基琥珀酸酯磺酸钠等能够提高水溶液的渗透性，使水更容易渗透到固体物质的内部。
所述的柔软剂为：亲水性柔软剂、阳离子柔软剂、有机硅柔软剂、树脂和脂肪酸衍生物等，优选的，由硬脂酰胺丙基二甲基胺与双(2-氯乙基)醚按照2∶1的摩尔比合成得到；
所述缓冲液选用磷酸氢二钠/磷酸二氢钠缓冲液、磷酸氢二钠/磷酸二氢钾缓冲液、三羟甲基氨基甲烷/盐酸缓冲液、或硼酸/硼砂缓冲液中的一种；
优选的，可以在其中加入市售非离子抗静电剂，加入量为0.5-2％。
利用本发明所述阻燃复合剂制备阻燃纱线的具体工艺为：
1)取少量水，将5-10％阻燃剂、1-5％渗透剂、1-5％柔软剂溶解在水中配置成溶液1；
2)取余量的水，将1-5％工业磷酸、0.5-2％甲酸、0.5-2％柠檬酸、50-70％缓冲液混合；之后按照1～60U/g织物的量加入转谷氨酰胺酶(MTG)，配置成溶液2；
3)将溶液2置于染缸内，加入待处理的羊毛织物，织物与溶液2的重量浴比1∶15～1∶30，常温下浸泡5-10分钟；
4)将溶液1加入到染缸中混匀，常温下继续浸泡15-180分钟，然后以每分钟小于2℃的速度将染缸内的液体加热至65℃、保温30分钟后、排掉液体，用清水冲洗两遍以上，脱水、烘干即可。
优选的，可以在步骤2)中加入终浓度为0.5-2％的非离子抗静电剂；
其中，为了加速反应，可在步骤4)的浸泡过程中协同使用震荡、搅拌等方式；处理温度可以为25-45℃；
其中所述的织物可以为纯羊毛原料或制品，或者羊毛、尼龙、丙纶、涤纶等化纤产品的原料或混纺织品。
本发明的有益效果：1、本发明采用缓冲液体系为酶反应提供适宜的反应环境，同时利用甲酸、柠檬酸作为纱线浸泡溶剂，确保不同溶剂对纱线的渗透亲合力，可以达到相对稳定的PH体系，同时加入渗透剂提高水溶液的渗透性，使水溶液携带酶和其他有效成分更容易渗透到固体物质的内部；2、在此基础上，利用MTG将一类含有伯氨基和大量磷元素的化合物接枝到羊毛上，利用两种物质间的N-P协同效应，以提高羊毛的阻燃性，同时保证羊毛织物或者纤维的其他性能尽量不受负面影响，做到环保健康；3、利用吸附作用，采用常规阻燃剂或者本发明所优选的阻燃剂，以纱线与渗透环境中渗透亲合力及PH体系为基础，在酶处理的基础上使纱线与渗透其内的有效成分间产生化学反应、生成一种能够有效地阻止纱线燃烧的阻燃纱线。
利用本发明制备的阻燃纱线，其阻燃指标超出了《国际海上人命安全公约》(SOLAS)所规定的不易燃材料的要求，产生了预想不到的技术效果，取得了良好的经济效益和社会效益。其产品不仅阻燃性能得到改善，并且其他的一些性能也得到了一定的提高，特别是羊毛纱线和织物的强力均得到提高，起到强力修复作用，这也是与其他单一阻燃整理剂或阻燃整理工艺相比较突出的优势。
具体实施方式：
实施例1
1)取少量水，将5％Pyrovatex CP New、1％JFC脂肪醇聚氧乙烯醚、1％亲水性柔软剂溶解在水中配置成溶液1；
2)取余量的水，将1％工业磷酸、0.5％甲酸、0.5％柠檬酸、50％磷酸氢二钠/磷酸二氢钠缓冲液混合；之后按照60U/g织物的量加入转谷氨酰胺酶(MTG)，配置成溶液2；
3)将溶液2置于染缸内，加入含羊毛100％的羊毛纱线，纱线与溶液2的重量浴比1∶30，常温下浸泡5-10分钟；
4)将溶液1加入到染缸中混匀，常温下继续浸泡120分钟，然后以每分钟小于2℃的速度将染缸内的液体加热至65℃、保温30分钟后、排掉液体，用清水冲洗两遍以上，脱水、烘干即可。
按上述工艺整理的试样，分别进行了以下性能的测试，如下表：
实施例2：
1)取少量水，将8％DS-101、2％BS-12十二烷基二甲基甜菜碱、1％由硬脂酰胺丙基二甲基胺与双(2-氯乙基)醚按照2∶1的摩尔比合成得到的柔软剂，溶解在水中配置成溶液1；
2)取余量的水，将2％工业磷酸、1％甲酸、1％柠檬酸、50％硼酸/硼砂缓冲液、1％非离子抗静电剂混合；之后按照50U/g织物的量加入转谷氨酰胺酶(MTG)，配置成溶液2；
3)将溶液2置于染缸内，加入含羊毛70％、尼龙20％。棉纱10％的羊毛混纺纱线，纱线与溶液2的重量浴比1∶20，常温下浸泡5-10分钟；
4)将溶液1加入到染缸中混匀，35℃条件下继续浸泡60分钟，其过程中进行搅拌，然后以每分钟小于2℃的速度将染缸内的液体加热至65℃、保温30分钟后、排掉液体，用清水冲洗两遍以上，脱水、烘干即可。
按上述工艺整理的试样，分别进行了以下性能的测试，如下表：
实施例3：
1)取少量水，将8％由三羟甲基丙烷、亚磷酸三甲酯、磷酸三甲酯按照1∶1∶1的摩尔比合成得到阻燃剂、3％BS-12十二烷基二甲基甜菜碱、1％亲水性柔软剂，溶解在水中配置成溶液1；
2)取余量的水，将3％工业磷酸、1％甲酸、1％柠檬酸、50％磷酸氢二钠/磷酸二氢钾缓冲液、1％非离子抗静电剂混合；之后按照60U/g织物的量加入转谷氨酰胺酶(MTG)，配置成溶液2；
3)将溶液2置于染缸内，加入含羊毛30％、尼龙20％。涤纶20％、棉纱10％的羊毛混纺纱线，纱线与溶液2的重量浴比1∶20，常温下浸泡5-10分钟；
4)将溶液1加入到染缸中混匀，常温继续浸泡90分钟，然后以每分钟小于2℃的速度将染缸内的液体加热至65℃、保温30分钟后、排掉液体，用清水冲洗两遍以上，脱水、烘干即可。
按上述工艺整理的试样，分别进行了以下性能的测试，如下表：
需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明作了比较详细的说明，但是这些说明，只是对本发明说明性的，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神内的发明创造，均落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种处理羊毛的阻燃复合剂，所述阻燃复合剂中含有转谷氨酰胺酶。
2.如权利要求1所述的阻燃复合剂，按重量份数为：转谷氨酰胺酶(MTG)1～60U/g织物、阻燃剂5-10％、渗透剂1-5％、柔软剂1-5％、工业磷酸1-5％、甲酸0.5-2％、柠檬酸0.5-2％、缓冲液50-70％、余者为水。
3.如权利要求2所述的阻燃复合剂，所述阻燃剂为：Pyrovatex CP New、Proban、THPC、Fyrol 76、DS-101、氟钛酸钾-氨基硅酮、金属钛、锆和羧基酸等络合物，复合型WF-866系列阻燃剂，SFW系列阻燃剂等常规选择，优选的，三羟甲基丙烷、亚磷酸三甲酯、磷酸三甲酯按照1∶1∶1的摩尔比合成得到。
4.如权利要求2所述的阻燃复合剂，所述的渗透剂为非离子型或两性表面活性剂的一种或多种混合物，可选为JFC脂肪醇聚氧乙烯醚、BS-12十二烷基二甲基甜菜碱、烷基酚聚氧乙烯醚、二异辛基琥珀酸酯磺酸钠。
5.如权利要求2所述的阻燃复合剂，所述的柔软剂为：亲水性柔软剂、阳离子柔软剂、有机硅柔软剂、树脂和脂肪酸衍生物等，优选的，由硬脂酰胺丙基二甲基胺与双(2-氯乙基)醚按照2∶1的摩尔比合成得到。
6.如权利要求2所述的阻燃复合剂，所述缓冲液选用磷酸氢二钠/磷酸二氢钠缓冲液、磷酸氢二钠/磷酸二氢钾缓冲液、三羟甲基氨基甲烷/盐酸缓冲液、或硼酸/硼砂缓冲液中的一种。
7.如权利要求2所述的阻燃复合剂，优选的，可以在其中加入市售非离子抗静电剂，加入量为0.5-2％。
8.利用权利要求1-7之一所述阻燃复合剂制备阻燃纱线的工艺，具体为：
1)取少量水，将5-10％阻燃剂、1-5％渗透剂、1-5％柔软剂溶解在水中配置成溶液1；
2)取余量的水，将1-5％工业磷酸、0.5-2％甲酸、0.5-2％柠檬酸、50-70％缓冲液混合；之后按照1～60U/g织物的量加入转谷氨酰胺酶(MTG)，配置成溶液2；
3)将溶液2置于染缸内，加入待处理的羊毛织物，织物与溶液2的重量浴比1∶15～1∶30，常温下浸泡5-10分钟；
4)将溶液1加入到染缸中混匀，常温下继续浸泡15-180分钟，然后以每分钟小于2℃的速度将染缸内的液体加热至65℃、保温30分钟后、排掉液体，用清水冲洗两遍以上，脱水、烘干即可。
9.如权利要求8所述的工艺，优选的，可以在步骤2)中加入终浓度为0.5-2％的非离子抗静电剂；
其中，为了加速反应，可在步骤4)的浸泡过程中协同使用震荡、搅拌等方式；处理温度可以为25-45℃。
10.如权利要求8所述的工艺，其中所述的织物可以为纯羊毛原料或制品，或者羊毛、尼龙、丙纶、涤纶等化纤产品的原料或混纺织品。
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