蛋白质阻燃纤维素纤维及其制备方法与流程
1.本发明涉及一种蛋白质阻燃纤维素纤维及其制备方法，属于纺织技术领域。
背景技术：
2.纤维素纤维及其制品具有吸湿、透气性好和穿着舒适等优点，备受消费者欢迎，但其最大的缺点是易燃性，极限氧指数在17％左右，接触火焰后容易燃烧，燃烧速度快，给其应用带来了很大的阻碍，因此提高纤维素纤维的阻燃性成为行业的研究热点。
3.蛋白质是我们生命和机体的重要物质基础，含有多种氨基酸，有护肤保健作用。利用蛋白质对纤维素纤维进行改性，不仅可以赋予纤维素纤维良好的功能性，而且对纤维的使用性能具有良好的促进作用。
4.申请号为cn201110189736.4的专利公开了一种抗菌阻燃蛋白粘胶纤维的制备方法。该专利技术是以六苯氧基环三磷腈为阻燃剂，烷基多糖苷为阻燃剂的乳化剂，动物蛋白为蛋白原料，壳聚糖为抗菌剂制备抗菌阻燃蛋白粘胶纤维。该专利技术采用的是阻燃剂六苯氧基环三磷腈为磷系阻燃剂，而且含有苯环，其应用越来越受到限制，欧美一些国家已经禁止该类磷系阻燃剂的使用。同时，蛋白溶液利用氢氧化钠进行制备，使得蛋白质存在分解，影响最终蛋白质的性能。
5.cn201811209259.1公开了一种阻燃蛋白复合纤维的制备工艺，其所用的阻燃剂为纳米二氧化钛和纳米氧化铝。由于纳米氧化铝具有两性，与酸、碱都能发生反应，易溶于强酸和强碱，从而影响其后续功能性发挥。同时，该技术中的动物蛋白溶液也是采用氢氧化钠进行溶解，存在蛋白质的分解问题。
6.众所周知，硅系阻燃剂具有无卤、低烟、无毒性、生烟量小以及对环境危害小等优点，受到了研究人员越来越多的关注。蛋白质中氮含量较为丰富，而氮作为一种阻燃元素，也成为了研究热点。因此，如何将硅系阻燃剂和蛋白质复合使用，利用其阻燃元素复合，不仅可以提高阻燃效果，减少硅系阻燃剂的使用量，而且还可以提高纤维素纤维的使用性能，提高纤维手感等，具有重要的研究意义。
7.cn111074548a公开了一种阻燃织物及其制备方法，其利用层层自组装技术将带负电荷的纳米蒙脱土与带正电荷的高分子溶液或分散液交替沉积在织物表面制备具有阻燃功能的多层膜，适用于纤维素织物、蛋白质织物及其混纺织物。本专利技术是用层层自组装后整理方法处理织物，不仅会造成织物手感较差，而且会影响织物的功能持久性和耐洗涤性能。
技术实现要素：
8.本发明的目的在于提供一种蛋白质阻燃纤维素纤维及其制备方法，其设计科学合理，在保证产品具有阻燃效果的同时，不仅降低了硅系阻燃剂的用量，提高了制备的阻燃纤维素纤维的物理机械性能，而且添加蛋白质改善纤维的使用性能，提高了纤维的手感，应用领域广泛，利于工业化生产。
9.本发明所述的蛋白质阻燃纤维素纤维的制备方法，是以纤维素浆粕、硅系阻燃剂和蛋白质为原料，将硅系阻燃剂与纤维素纤维纺丝原液共混得到共混阻燃纺丝原液，通过离子液体将蛋白质溶解制备蛋白质溶液，然后利用纺前注射工艺将蛋白质溶液注入到共混阻燃纺丝原液中，通过湿法纺丝工艺进行纺丝，经过精炼、交联处理后，得到所述的蛋白质阻燃纤维素纤维。
10.优选的，纤维素浆粕的平均聚合度为650～755。
11.优选的，硅系阻燃剂为无水偏硅酸钠、五水偏硅酸钠或九水偏硅酸钠。
12.优选的，蛋白质为大豆分离蛋白、胶原蛋白、蚕丝蛋白或羊毛蛋白中的一种或多种。
13.优选的，离子液体为烷基咪唑型离子液体。
14.进一步优选的，离子液体中阳离子为烯丙基、乙基或丁基离子；阴离子为卤素(溴离子或者氯离子)离子或ch3coo-。
15.所述的蛋白质阻燃纤维素纤维的制备方法，具体包括以下步骤：
16.(1)硅系阻燃剂溶液的制备：
17.将硅系阻燃剂加入到温度为10～20℃的软水中在搅拌转速300～500r/min下溶解60～90min，制得阻燃剂(以二氧化硅含量计)质量分数为12.5～18.0％的硅系阻燃剂溶液。
18.(2)蛋白质溶液的制备：
19.将蛋白质添加至离子液体中，在搅拌转速450～650r/min、温度为85～98℃下溶解40～80min，进行溶解，制备的蛋白质溶液中蛋白质的质量分数为15％～20％，落球粘度为50～65s，将蛋白质溶液真空脱泡后备用。
20.使用前将所用蛋白质进行粉碎处理，制备成粒径为20～50μm的粉体，以减少溶解时间。
21.(3)蛋白质阻燃纤维素纤维纺丝原液的制备：
22.①
纤维素纤维纺丝原液的制备：
23.以纤维素浆粕为原料，经过粘胶制备工艺制得纤维素纤维纺丝原液，包括以下质量百分含量的组分：甲种纤维素：8.56～8.90％，氢氧化钠：7.20～7.68％，落球粘度为68～85s，熟成度为25～31ml(10％nh4cl)，含硫为2.15％～2.50％，酯化度为50～60，并加入聚氧乙烯化合物和聚乙二醇(分子量1500，peg-1500)的混合物作为变性剂使用，其中聚氧乙烯化合物和peg-1500可以以任意比例混合，其添加量为甲种纤维素质量的2.5～4.5％，得到变性纤维素纤维纺丝原液。
24.②
共混阻燃纤维素纤维纺丝原液的制备：
25.将步骤(1)制备的硅系阻燃剂溶液加入到上述制备的纤维素纤维纺丝原液中，硅系阻燃剂以二氧化硅成分计算，添加量为甲种纤维素质量的16％～22％。硅系阻燃剂添加时应在搅拌转速为500～700r/min下进行，搅拌混合时间为50～80min。混合均匀后，经过板框滤机过滤(过滤介质粒径为15～20μm)后，脱泡备用。
26.③
蛋白质阻燃纤维素纤维纺丝原液的制备：
27.将步骤(2)制备的蛋白质溶液通过纺前注射装置加入到上述制备的共混阻燃纤维素纤维纺丝原液中，添加量为甲种纤维素质量的5.0％～10.0％。
28.所述纺前注射装置是行星齿轮动态混合器，蛋白质阻燃纤维素纤维纺丝原液通过
纺前注射装置的时间为7.0～12.0min。
29.(4)纺丝及后处理：
30.所述制备的蛋白质阻燃纤维素纤维纺丝原液通过调整好的凝固浴进行纺丝，初生丝束经过牵伸后得到成型丝束。成型丝束经过切断、缓和脱硫工艺、上油工艺、烘干工艺，最后经过开松处理，得到蛋白质阻燃纤维素纤维。
31.凝固浴包括硫酸90～120g/l、硫酸锌25～35g/l、硫酸钠280～320g/l，阻燃剂(以二氧化硅计)1.0～2.0g/l，凝固浴落差6.0～8.0g/l，温度为45～55℃。
32.牵伸工艺为：喷丝头牵伸-10～-5.0％，盘间牵伸30％～50％，二浴牵伸10％～18％。
33.脱硫浴：na2so33.0～6.5g/l，温度75～85℃；酸洗浴：盐酸或者硫酸，ph值控制2.8～3.5；漂白浴：双氧水浓度为1.0～2.0g/l，ph值为8.5～9.5，温度为20～45℃。
34.上油浴：优选购自日本松本油脂制药公司，具体为marpol srk
‑‑
800和marpol 761，然后与氨基有机硅柔软剂复配使用，以增加纤维手感，所述marpol srk
‑‑
800、marpol 761和氨基有机硅柔软剂的质量比为4:5:1；纤维经过高压轧车后进入烘干前的含水率为110～130％。
35.烘干：采用两道烘干，两道烘干的干燥方法都采用热空气干燥，一道烘干干燥温度为110～120℃，一道烘干时间15～20min，二道烘干干燥温度为105～120℃，二道烘干时间15～20min。
36.在两道烘干之间添加活化交联工序，采用氧气等离子技术对一道烘干后的纤维进行活化处理，工作气体为氧气，输出功率为150～350w，处理时间1.5～3min，以在纤维表面上形成不同类型的含氧基团，增加后续交联反应基团，从而实现纤维素和蛋白质的交联。等离子技术处理完成后，喷洒交联剂水溶液，喷洒过程中，纤维不断翻动；所述交联剂水溶液中的交联剂为乙二醇二缩水甘油醚或丙二醇二缩水甘油醚；交联剂的质量百分含量为1.0％～3.0％，交联剂水溶液的ph值为6.5～8.0。
37.本发明制得的蛋白质阻燃纤维素纤维具有以下物理和化学性能：
38.干断裂强度为1.75～2.06cn/dtex，湿断裂强度为0.83～0.98cn/dtex，横向膨润率在30.5％～36.2％(gb/t14337-2008《化学纤维短纤维拉伸性能试验方法》)，纤维中蛋白质含量为4.58％～9.57％(fz/t 50018-2013《蛋白粘胶纤维蛋白质含量试验方法》)，硅系阻燃剂的含量为15.3％～20.8％，极限氧指数为29.3％～31.6％(fz/t50016-2011《化学纤维粘胶短纤维阻燃性能试验方法氧指数法》)，导热系数在0.060～0.069w/m
·
k(gb/t 22588-2008《闪光法测量热扩散系数或导热系数》)。
39.本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
40.(1)本发明采用无卤、低烟、无毒性、生烟量小以及对环境危害小的硅系阻燃剂对纤维素纤维进行阻燃改性，并结合蛋白质的应用，实现硅-氮阻燃元素的复合使用，在保证阻燃效果的同时，不仅降低了硅系阻燃剂的用量，提高了制备的阻燃纤维素纤维的物理机械性能，而且添加蛋白质改善纤维的使用性能，提高纤维的手感；
41.(2)本发明采用无毒无害的离子液体进行蛋白质溶液的制备，减少了蛋白质的降解，实现了蛋白质溶液的清洁生产；而且制备的离子液体蛋白质溶液具有较好的粘度，使得其对纺丝原液的性能影响较小；通过纺前注射工艺，缩短了蛋白质溶液在纺丝原液中的停
留时间，进一步减少了蛋白质的破坏；
42.(3)本发明通过在凝固浴中添加阻燃剂的方式，减少了阻燃剂在纤维成型过程中的流失；通过在上油浴中添加氨基有机硅柔软剂，进一步增加了纤维使用性能，提高了纤维的手感；通过在烘干过程中添加活化交联工序，以在纤维表面上形成不同类型的含氧基团，增加后续交联反应基团，从而实现纤维素和蛋白质的交联；
43.(4)本发明设计科学合理，制备的蛋白质阻燃纤维素纤维具有良好的物理机械性能和阻燃性能，蛋白质含量较高，可广泛应用于织物填充、无纺布以及服用领域。
具体实施方式
44.下面通过具体实施例详述本发明，但本发明不局限于这些实施例。
45.实施例对各原料的用量的级别无限定，采用任意重量级均可进行制备，只要按照具体的原料配比即可。
46.实施例1
47.一种规格为1.67dtex*38mm的蛋白质阻燃纤维素纤维的制备方法，包括以下步骤：
48.(1)硅系阻燃剂溶液的制备：
49.将硅系阻燃剂加入到温度为10℃的软水中在搅拌转速500r/min下溶解60min，制得阻燃剂(以二氧化硅含量计)质量分数为12.5％的硅系阻燃剂溶液。所述的硅系阻燃剂为无水偏硅酸钠。
50.(2)蛋白质溶液的制备：
51.将蛋白质添加至离子液体中，在搅拌转速650r/min、温度为85℃下溶解40min，进行溶解，制备的蛋白质溶液中蛋白质的质量分数为15％，落球粘度为50s，将蛋白质溶液真空脱泡后备用。所述蛋白质为大豆分离蛋白，使用前将所用蛋白质进行粉碎处理，制备成粒径为20μm的粉体，以减少溶解时间；所述离子液体采用烷基咪唑型离子液体，其中阳离子为烯丙基；阴离子为氯离子。
52.(3)蛋白质阻燃纤维素纤维纺丝原液的制备：
53.①
纤维素纤维纺丝原液的制备：
54.以平均聚合度为650的纤维素浆粕为原料，经过粘胶制备工艺制得纤维素纤维纺丝原液，其组成：甲种纤维素：8.90％，氢氧化钠：7.68％，落球粘度为68s，熟成度为25ml(10％nh4cl)，含硫2.15％，酯化度50，并加入聚氧乙烯化合物和聚乙二醇(分子量1500，peg-1500)的混合物作为变性剂使用，其中聚氧乙烯化合物和peg-1500以1:1的比例进行混合，其添加量甲种纤维素含量的2.5％，得到变性纤维素纤维纺丝原液。
55.②
共混阻燃纤维素纤维纺丝原液的制备：
56.将步骤(1)制备的硅系阻燃剂溶液加入到上述制备的纤维素纤维纺丝原液中，硅系阻燃剂以二氧化硅成分计算，添加量为甲种纤维素质量的16％。硅系阻燃剂添加时在搅拌转速为500r/min下进行，搅拌混合时间为80min。混合均匀后，经过板框滤机过滤(过滤介质粒径为15μm)后，脱泡备用。
57.③
蛋白质阻燃纤维素纤维纺丝原液的制备：
58.将步骤(2)制备的蛋白质溶液通过纺前注射装置加入到上述制备的共混阻燃纤维素纤维纺丝原液中，添加量为甲种纤维素质量的10.0％。所述纺前注射装置是行星齿轮动
态混合器，蛋白质阻燃纤维素纤维纺丝原液通过纺前注射装置的时间为12.0min。
59.(4)纺丝及后处理
60.所述制备的蛋白质阻燃纤维素纤维纺丝原液通过调整好的凝固浴进行纺丝，初生丝束经过牵伸后得到成型丝束。成型丝束经过切断、缓和脱硫工艺、上油工艺、烘干工艺，最后经过开松处理，得到蛋白质阻燃纤维素纤维。
61.凝固浴包括硫酸90g/l、硫酸锌25g/l、硫酸钠280g/l，无水偏硅酸钠(以二氧化硅计)2.0g/l，凝固浴落差6.0g/l，温度为55℃；牵伸工艺为：喷丝头牵伸-10％，盘间牵伸30％，二浴牵伸18％；脱硫浴：na2so
3 3.0g/l，温度75℃；酸洗浴：盐酸或者硫酸，ph值控制3.5；漂白浴：双氧水浓度为1.0g/l，ph值为8.5，温度为20℃；上油浴：购自日本松本油脂制药公司，具体为marpol srk
‑‑
800和marpol 761，然后与氨基有机硅柔软剂复配使用，以增加纤维手感，所述marpol srk
‑‑
800、marpol 761和氨基有机硅柔软剂的质量比为4:5:1；纤维经过高压轧车后进入烘干前的含水率为110％；烘干：采用两道烘干，两道烘干的干燥方法都采用热空气干燥，一道烘干干燥温度为110℃，一道烘干时间20min，在一道烘干后添加活化交联工序，活化采用氧气等离子技术，工作气体为氧气，输出功率为150w，处理时间3min；等离子技术处理完成后，喷洒交联剂水溶液，喷洒过程中，纤维不断翻动；所述交联剂水溶液中的交联剂为丙二醇二缩水甘油醚；交联剂的质量百分含量为1.0％，交联剂水溶液的ph值为8.0；二道烘干干燥温度为105℃，二道烘干时间15min。
62.实施例1制备的规格为1.67dtex*38mm的蛋白质阻燃纤维素纤维具有良好的物理机械性能和阻燃性能，其干断裂强度为2.06cn/dtex、湿断裂强度为0.98cn/dtex、横向膨润率在30.5％，纤维中蛋白质含量为9.57％，硅系阻燃剂的含量为15.3％，极限氧指数为29.3％，导热系数在0.069w/m
·
k。
63.实施例2
64.一种规格为2.22dtex*38mm的蛋白质阻燃纤维素纤维的制备方法，包括以下步骤：
65.(1)硅系阻燃剂溶液的制备：
66.将硅系阻燃剂加入到温度为13℃的软水中在搅拌转速435r/min下溶解70min，制得阻燃剂(以二氧化硅含量计)质量分数为14.6％的硅系阻燃剂溶液。所述的硅系阻燃剂为五水偏硅酸钠。
67.(2)蛋白质溶液的制备：
68.将蛋白质添加至离子液体中，在搅拌转速580r/min、温度为90℃下溶解55min，进行溶解，制备的蛋白质溶液中蛋白质的质量分数为16.5％，落球粘度为56s，将蛋白质溶液真空脱泡后备用。所述蛋白质为胶原蛋白，使用前将所用蛋白质进行粉碎处理，制备成粒径为35μm的粉体，以减少溶解时间；所述离子液体采用烷基咪唑型离子液体，其中阳离子为乙基；阴离子为溴离子。
69.(3)蛋白质阻燃纤维素纤维纺丝原液的制备：
70.①
纤维素纤维纺丝原液的制备：
71.以平均聚合度为680的纤维素浆粕为原料，经过粘胶制备工艺制得纤维素纤维纺丝原液，其组成：甲种纤维素：8.83％，氢氧化钠：7.50％，落球粘度为73s，熟成度为27ml(10％nh4cl)，含硫2.29％，酯化度53，并加入聚氧乙烯化合物和聚乙二醇(分子量1500，peg-1500)的混合物作为变性剂使用，其中聚氧乙烯化合物和peg-1500以2:1的比例进行混
合，其添加量甲种纤维素含量的3.2％，得到变性纤维素纤维纺丝原液。
72.②
共混阻燃纤维素纤维纺丝原液的制备：
73.将步骤(1)制备的硅系阻燃剂溶液加入到上述制备的纤维素纤维纺丝原液中，硅系阻燃剂以二氧化硅成分计算，添加量为甲种纤维素质量的18.5％。硅系阻燃剂添加时在搅拌转速为560r/min下进行，搅拌混合时间为72min。混合均匀后，经过板框滤机过滤(过滤介质粒径为15μm)后，脱泡备用。
74.③
蛋白质阻燃纤维素纤维纺丝原液的制备：
75.将步骤(2)制备的蛋白质溶液通过纺前注射装置加入到上述制备的共混阻燃纤维素纤维纺丝原液中，添加量为甲种纤维素质量的8.5％。所述纺前注射装置是行星齿轮动态混合器，蛋白质阻燃纤维素纤维纺丝原液通过纺前注射装置的时间为10.5min。
76.(4)纺丝及后处理：
77.所述制备的蛋白质阻燃纤维素纤维纺丝原液通过调整好的凝固浴进行纺丝，初生丝束经过牵伸后得到成型丝束。成型丝束经过切断、缓和脱硫工艺、上油工艺、烘干工艺，最后经过开松处理，得到蛋白质阻燃纤维素纤维。
78.凝固浴包括硫酸98g/l、硫酸锌28g/l、硫酸钠305g/l，五水偏硅酸钠(以二氧化硅计)1.8g/l，凝固浴落差6.5g/l，温度为52℃；牵伸工艺为：喷丝头牵伸-8.5％，盘间牵伸38％，二浴牵伸15％；脱硫浴：na2so
3 4.5g/l，温度78℃；酸洗浴：盐酸或者硫酸，ph值控制3.2；漂白浴：双氧水浓度为1.3g/l，ph值为8.8，温度为28℃；上油浴：购自日本松本油脂制药公司，具体为marpol srk
‑‑
800和marpol 761，然后与氨基有机硅柔软剂复配使用，以增加纤维手感，所述marpol srk
‑‑
800、marpol 761和氨基有机硅柔软剂的质量比为4:5:1；纤维经过高压轧车后进入烘干前的含水率为115％；烘干：采用两道烘干，两道烘干的干燥方法都采用热空气干燥，一道烘干干燥温度为113℃，一道烘干时间18min；在一道烘干后添加活化交联工序，活化采用氧气等离子技术，工作气体为氧气，输出功率为210w，处理时间2.5min；等离子技术处理完成后，喷洒交联剂溶液，喷洒过程中，纤维不断翻动；所述交联剂水溶液中的交联剂为乙二醇二缩水甘油醚；交联剂的质量百分含量为1.6％，交联剂水溶液的ph值为7.5；二道烘干干燥温度为110℃，二道烘干时间16.5min。
79.实施例2制备的规格为2.22dtex*38mm的蛋白质阻燃纤维素纤维具有良好的物理机械性能和阻燃性能，其干断裂强度为1.97cn/dtex、湿断裂强度为0.92cn/dtex、横向膨润率在32.1％，纤维中蛋白质含量为8.15％，硅系阻燃剂的含量为17.95％，极限氧指数为30.0％，导热系数在0.067w/m
·
k。
80.实施例3
81.一种规格为3.33dtex*56mm的蛋白质阻燃纤维素纤维的制备方法，包括以下步骤：
82.(1)硅系阻燃剂溶液的制备：
83.将硅系阻燃剂加入到温度为17℃的软水中在搅拌转速380r/min下溶解80min，制得阻燃剂(以二氧化硅含量计)质量分数为16.0％的硅系阻燃剂溶液。所述的硅系阻燃剂为九水偏硅酸钠。
84.(2)蛋白质溶液的制备：
85.将蛋白质添加至离子液体中，在搅拌转速500r/min、温度为95℃下溶解70min，进行溶解，制备的蛋白质溶液中蛋白质的质量分数为18.0％，落球粘度为60s，将蛋白质溶液
真空脱泡后备用。所述蛋白质为蚕丝蛋白，使用前将所用蛋白质进行粉碎处理，制备成粒径为44μm的粉体，以减少溶解时间；所述离子液体采用烷基咪唑型离子液体，其中阳离子为丁基；阴离子为ch3coo-。
86.(3)蛋白质阻燃纤维素纤维纺丝原液的制备：
87.①
纤维素纤维纺丝原液的制备：
88.以平均聚合度为720的纤维素浆粕为原料，经过粘胶制备工艺制得纤维素纤维纺丝原液，其组成：甲种纤维素：8.68％，氢氧化钠：7.35％，落球粘度为79s，熟成度为29ml(10％nh4cl)，含硫2.38％，酯化度56，并加入聚氧乙烯化合物和聚乙二醇(分子量1500，peg-1500)的混合物作为变性剂使用，其中聚氧乙烯化合物和peg-1500以3:1的比例进行混合，其添加量甲种纤维素含量的3.8％，得到变性纤维素纤维纺丝原液。
89.②
共混阻燃纤维素纤维纺丝原液的制备：
90.将步骤(1)制备的硅系阻燃剂溶液加入到上述制备的纤维素纤维纺丝原液中，硅系阻燃剂以二氧化硅成分计算，添加量为甲种纤维素质量的20％。硅系阻燃剂添加时在搅拌转速为650r/min下进行，搅拌混合时间为58min。混合均匀后，经过板框滤机过滤(过滤介质粒径为20μm)后，脱泡备用。
91.③
蛋白质阻燃纤维素纤维纺丝原液的制备：
92.将步骤(2)制备的蛋白质溶液通过纺前注射装置加入到上述制备的共混阻燃纤维素纤维纺丝原液中，添加量为甲种纤维素质量的6.5％。所述纺前注射装置是行星齿轮动态混合器，蛋白质阻燃纤维素纤维纺丝原液通过纺前注射装置的时间为8.5min。
93.(4)纺丝及后处理：
94.所述制备的蛋白质阻燃纤维素纤维纺丝原液通过调整好的凝固浴进行纺丝，初生丝束经过牵伸后得到成型丝束。成型丝束经过切断、缓和脱硫工艺、上油工艺、烘干工艺，最后经过开松处理，得到蛋白质阻燃纤维素纤维。
95.凝固浴包括硫酸110g/l、硫酸锌32g/l、硫酸钠312g/l，九水偏硅酸钠(以二氧化硅计)1.5g/l，凝固浴落差7.5g/l，温度为49℃；牵伸工艺为：喷丝头牵伸-7.0％，盘间牵伸45％，二浴牵伸13％；脱硫浴：na2so
3 5.8g/l，温度82℃；酸洗浴：盐酸或者硫酸，ph值控制3.0；漂白浴：双氧水浓度为1.7g/l，ph值为9.2，温度为38℃；上油浴：购自日本松本油脂制药公司，具体为marpol srk
‑‑
800和marpol 761，然后与氨基有机硅柔软剂复配使用，以增加纤维手感，所述marpol srk
‑‑
800、marpol 761和氨基有机硅柔软剂的质量比为4:5:1；纤维经过高压轧车后进入烘干前的含水率为122％；烘干：采用两道烘干，两道烘干的干燥方法都采用热空气干燥，一道烘干干燥温度为116℃，一道烘干时间16min；在一道烘干后添加活化交联工序，活化采用氧气等离子技术，工作气体为氧气，输出功率为300w，处理时间2.0min；等离子技术处理完成后，喷洒交联剂溶液，喷洒过程中，纤维不断翻动；所述交联剂水溶液中的交联剂为丙二醇二缩水甘油醚；交联剂的质量百分含量为2.5％，交联剂水溶液的ph值为7.0；二道烘干干燥温度为115℃，二道烘干时间18.0min。
96.实施例3制备的规格为3.33dtex*56mm的蛋白质阻燃纤维素纤维具有良好的物理机械性能和阻燃性能，其干断裂强度为1.82cn/dtex、湿断裂强度为0.86cn/dtex、横向膨润率在34.9％，纤维中蛋白质含量为6.02％，硅系阻燃剂的含量为19.3％，极限氧指数为30.7％，导热系数在0.063w/m
·
k。
97.实施例4
98.一种规格为3.88dtex*56mm的蛋白质阻燃纤维素纤维的制备方法，包括以下步骤：
99.(1)硅系阻燃剂溶液的制备：
100.将硅系阻燃剂加入到温度为20℃的软水中在搅拌转速300r/min下溶解90min，制得阻燃剂(以二氧化硅含量计)质量分数为18.0％％的硅系阻燃剂溶液。所述的硅系阻燃剂为无水偏硅酸钠。
101.(2)蛋白质溶液的制备：
102.将蛋白质添加至离子液体中，在搅拌转速450r/min、温度为98℃下溶解80min，进行溶解，制备的蛋白质溶液中蛋白质的质量分数为20％，落球粘度为65s，将蛋白质溶液真空脱泡后备用。所述蛋白质为羊毛蛋白，使用前将所用蛋白质进行粉碎处理，制备成粒径为50μm的粉体，以减少溶解时间；所述离子液体采用烷基咪唑型离子液体，其中阳离子为乙基；阴离子为ch3coo-中。
103.(3)蛋白质阻燃纤维素纤维纺丝原液的制备：
104.①
纤维素纤维纺丝原液的制备：
105.以平均聚合度为755的纤维素浆粕为原料，经过粘胶制备工艺制得纤维素纤维纺丝原液，其组成：甲种纤维素：8.56％，氢氧化钠：7.20％，落球粘度为85s，熟成度为31ml(10％nh4cl)，含硫2.50％，酯化度60，并加入聚氧乙烯化合物和聚乙二醇(分子量1500，peg-1500)的混合物作为变性剂使用，其中聚氧乙烯化合物和peg-1500以1:2的比例进行混合，其添加量甲种纤维素含量的4.5％，得到变性纤维素纤维纺丝原液。
106.②
共混阻燃纤维素纤维纺丝原液的制备：
107.将步骤(1)制备的硅系阻燃剂溶液加入到上述制备的纤维素纤维纺丝原液中，硅系阻燃剂以二氧化硅成分计算，添加量为甲种纤维素质量的22％。硅系阻燃剂添加时在搅拌转速为700r/min下进行，搅拌混合时间为50min。混合均匀后，经过板框滤机过滤(过滤介质粒径为20μm)后，脱泡备用。
108.③
蛋白质阻燃纤维素纤维纺丝原液的制备：
109.将步骤(2)制备的蛋白质溶液通过纺前注射装置加入到上述制备的共混阻燃纤维素纤维纺丝原液中，添加量为甲种纤维素质量的5.0％。所述纺前注射装置是行星齿轮动态混合器，蛋白质阻燃纤维素纤维纺丝原液通过纺前注射装置的时间为7.0min。
110.(4)纺丝及后处理：
111.所述制备的蛋白质阻燃纤维素纤维纺丝原液通过调整好的凝固浴进行纺丝，初生丝束经过牵伸后得到成型丝束。成型丝束经过切断、缓和脱硫工艺、上油工艺、烘干工艺，最后经过开松处理，得到蛋白质阻燃纤维素纤维。
112.凝固浴包括硫酸120g/l、硫酸锌35g/l、硫酸钠320g/l，无水偏硅酸钠(以二氧化硅计)1.0g/l，凝固浴落差8.0g/l，温度为45℃；牵伸工艺为：喷丝头牵伸-5.0％，盘间牵伸50％，二浴牵伸10％；脱硫浴：na2so
3 6.5g/l，温度85℃；酸洗浴：盐酸或者硫酸，ph值控制2.8；漂白浴：双氧水浓度为2.0g/l，ph值为9.5，温度为45℃；上油浴：购自日本松本油脂制药公司，具体为marpol srk
‑‑
800和marpol 761，然后与氨基有机硅柔软剂复配使用，以增加纤维手感，所述marpol srk
‑‑
800、marpol 761和氨基有机硅柔软剂的质量比为4:5:1；纤维经过高压轧车后进入烘干前的含水率为130％；烘干：采用两道烘干，两道烘干的干燥方
法都采用热空气干燥，一道烘干干燥温度为120℃，一道烘干时间15min；在一道烘干后添加活化交联工序，活化采用氧气等离子技术，工作气体为氧气，输出功率为350w，处理时间1.5min；等离子技术处理完成后，喷洒交联剂溶液，喷洒过程中，纤维不断翻动；所述交联剂水溶液中的交联剂为乙二醇二缩水甘油醚；交联剂的质量百分含量为3.0％，交联剂水溶液的ph值为6.5；二道烘干干燥温度为120℃，二道烘干时间15min。
113.实施例4制备的规格为3.88dtex*56mm的蛋白质阻燃纤维素纤维具有良好的物理机械性能和阻燃性能，其干断裂强度为1.75cn/dtex、湿断裂强度为0.83cn/dtex、横向膨润率在36.2％，纤维中蛋白质含量为4.58％，硅系阻燃剂的含量为20.5％，极限氧指数为31.6％，导热系数在0.060w/m
·
k。
114.对比例1
115.将羊毛蛋白用质量分数为5.5％的氢氧化钠溶液进行溶解，制备蛋白质的质量分数为20％的蛋白质溶液，将蛋白质溶液真空脱泡后备用，其余工艺与实施例4的工艺相同。
116.对比例1制备的规格为3.88dtex*56mm的蛋白质阻燃纤维素纤维具有良好的物理机械性能和阻燃性能，其干断裂强度为1.70cn/dtex、湿断裂强度为0.81cn/dtex、横向膨润率在35.8％，纤维中蛋白质含量为3.91％，硅系阻燃剂的含量为20.4％，极限氧指数为30.9％，导热系数在0.061w/m
·
k。
117.对比例2
118.不使用纺前注射工艺，而是直接将制备的蛋白质溶液加入到粘胶原液中，其余工艺与实施例4的工艺相同。
119.对比例2制备的规格为3.88dtex*56mm的蛋白质阻燃纤维素纤维具有良好的物理机械性能和阻燃性能，其干断裂强度为1.72cn/dtex、湿断裂强度为0.85cn/dtex、横向膨润率在35.9％，纤维中蛋白质含量为4.12％，硅系阻燃剂的含量为20.7％，极限氧指数为31.0％，导热系数在0.060w/m
·
k。
120.对比例3
121.在凝固浴中不添加无水偏硅酸钠阻燃剂，其余工艺与实施例4的工艺相同。
122.对比例3制备的规格为3.88dtex*56mm的蛋白质阻燃纤维素纤维具有良好的物理机械性能和阻燃性能，其干断裂强度为1.81cn/dtex、湿断裂强度为0.88cn/dtex、横向膨润率在35.1％，纤维中蛋白质含量为4.55％，硅系阻燃剂的含量为19.6％，极限氧指数为29.7％，导热系数在0.058w/m
·
k。
123.对比例4
124.在烘干过程中不添加活化交联工序，其余工艺与实施例4的工艺相同。
125.对比例4制备的规格为3.88dtex*56mm的蛋白质阻燃纤维素纤维具有良好的物理机械性能和阻燃性能，其干断裂强度为1.72cn/dtex、湿断裂强度为0.80cn/dtex、横向膨润率在37.3％，纤维中蛋白质含量为4.35％，硅系阻燃剂的含量为19.9％，极限氧指数为30.9％，导热系数在0.061w/m
·
k。
126.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种蛋白质阻燃纤维素纤维，其特征在于：以纤维素浆粕、硅系阻燃剂和蛋白质为原料制得，所述纤维的干断裂强度为1.75～2.06cn/dtex，湿断裂强度为0.83～0.98cn/dtex，横向膨润率在30.5～36.2％，蛋白质含量为4.58～9.57wt％，极限氧指数为29.3％～31.6％。2.根据权利要求1所述的蛋白质阻燃纤维素纤维，其特征在于：纤维素浆粕的平均聚合度为650～755。3.根据权利要求1所述的蛋白质阻燃纤维素纤维，其特征在于：硅系阻燃剂为无水偏硅酸钠、五水偏硅酸钠或九水偏硅酸钠。4.根据权利要求1所述的蛋白质阻燃纤维素纤维，其特征在于：蛋白质为大豆分离蛋白、胶原蛋白、蚕丝蛋白或羊毛蛋白中的一种或多种。5.一种权利要求1-4任一所述的蛋白质阻燃纤维素纤维的制备方法，其特征在于：以纤维素浆粕、硅系阻燃剂和蛋白质为原料，将硅系阻燃剂与纤维素纤维纺丝原液共混得到共混阻燃纺丝原液，通过离子液体将蛋白质溶解制备蛋白质溶液，然后利用纺前注射工艺将蛋白质溶液注入到共混阻燃纺丝原液中，通过湿法纺丝工艺进行纺丝，经过精炼、交联处理后，得到所述的蛋白质阻燃纤维素纤维。6.根据权利要求5所述的蛋白质阻燃纤维素纤维的制备方法，其特征在于：离子液体为烷基咪唑型离子液体。7.根据权利要求5所述的蛋白质阻燃纤维素纤维的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)硅系阻燃剂溶液的制备：将硅系阻燃剂加入到温度为10～20℃的软水中，在搅拌转速300～500r/min下溶解60～90min，制得质量分数为12.5～18.0％的硅系阻燃剂溶液，以二氧化硅含量计；(2)蛋白质溶液的制备：将蛋白质添加至离子液体中，在搅拌转速450～650r/min、温度为85～98℃下溶解40～80min，制备的蛋白质溶液中蛋白质的质量分数为15％～20％，落球粘度为50～65s，将蛋白质溶液真空脱泡后备用；(3)
①
变性纤维素纤维纺丝原液的制备：以纤维素浆粕为原料，经过粘胶制备工艺制得纤维素纤维纺丝原液，并加入聚氧乙烯化合物和聚乙二醇peg-1500的混合物作为变性剂使用，得到变性纤维素纤维纺丝原液；
②
共混阻燃纤维素纤维纺丝原液的制备：将步骤(1)制备的硅系阻燃剂溶液加入到上述制备的变性纤维素纤维纺丝原液中，在搅拌转速为500～700r/min下进行，搅拌混合时间为50～80min，混合均匀后，过滤，脱泡备用；
③
蛋白质阻燃纤维素纤维纺丝原液的制备：将步骤(2)制备的蛋白质溶液通过纺前注射装置加入到上述制备的共混阻燃纤维素纤维纺丝原液中；(4)纺丝及后处理：将步骤(3)制备的蛋白质阻燃纤维素纤维纺丝原液通过调整好的凝固浴进行纺丝，初生丝束经过牵伸后得到成型丝束；成型丝束经过切断、缓和脱硫、上油、烘干，最后经过开松
处理，得到所述的蛋白质阻燃纤维素纤维。8.根据权利要求7所述的蛋白质阻燃纤维素纤维的制备方法，其特征在于：步骤(3)
①
中，纤维素纤维纺丝原液包括以下质量百分含量的组分：甲种纤维素：8.56～8.90％，氢氧化钠：7.20～7.68％；落球粘度为68～85s，熟成度为25～31ml，含硫百分含量为2.15％～2.50％，酯化度为50～60。9.根据权利要求7所述的蛋白质阻燃纤维素纤维的制备方法，其特征在于：步骤(3)
①
中，聚氧乙烯化合物和聚乙二醇peg-1500以任意比例混合，变性剂的添加质量为甲种纤维素质量的2.5～4.5％。10.根据权利要求7所述的蛋白质阻燃纤维素纤维的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，硅系阻燃剂以二氧化硅成分计算，添加质量为甲种纤维素质量的16％～22％；蛋白质的添加质量为甲种纤维素质量的5.0％～10.0％。
技术总结
本发明涉及一种蛋白质阻燃纤维素纤维及其制备方法，属于纺织技术领域。本发明以纤维素浆粕、硅系阻燃剂和蛋白质为原料，将硅系阻燃剂与纤维素纤维纺丝原液共混得到共混阻燃纺丝原液，通过离子液体将蛋白质溶解制备蛋白质溶液，然后利用纺前注射工艺将蛋白质溶液注入到共混阻燃纺丝原液中，通过湿法纺丝工艺进行纺丝，经过精炼、交联处理后，得到所述的蛋白质阻燃纤维素纤维。本发明设计科学合理，在保证产品具有阻燃效果的同时，不仅降低了硅系阻燃剂的用量，提高了制备的阻燃纤维素纤维的物理机械性能，而且添加蛋白质改善纤维的使用性能，提高了纤维的手感，应用领域广泛，利于工业化生产。化生产。
