1 绪论
b) 对织物进行阻燃后整理 阻燃整理主要在纺织品后整理过程中对织物进行表面处理，即通过吸附沉积、化学键合、非极性范德华力结合及粘合等作用，使阻燃剂固着在织物上，从而获得阻燃效果。织物进行阻燃整理的加工形式：(1)浸轧烘焙法，工艺流程为：浸轧—预烘—焙烘—后处理，浸轧液为阻燃剂溶液，由阻燃剂、交联剂、催化剂、渗透剂和强保剂组成；(2)浸渍烘燥法，工艺流程为浸渍—干燥—后处理，将织物放在阻燃液中浸渍一定时间，取出烘干即可；(3)涂层法，将阻燃剂混入树脂内进行加工，根据机械设备的不同分为刮刀涂层法、浇铸涂布法和压延涂层法；(4)喷雾法，不能用普通设备加工的厚幕布、大型地毯等商品，可在最后一道工序做手工喷雾法的阻燃整理，对于膨松性表面有花纹、簇绒、绒头起毛的织物，用浸轧法会使表面绒毛花纹受到损伤，一般采用连续喷雾法；(5)有机溶剂法，用有机物溶解阻燃剂，然后进行阻燃整理，能使整理时间缩短，但会影响织物的强力、手感和色光，且阻燃耐久性不如原丝改性，在操作过程中，必须注意溶剂的毒性和燃烧性。
新型阻燃技术[33-37]：
a) 纳米阻燃剂 有些纳米材料具有阻止燃烧的功能，加入到可燃材料中，利用其特殊的尺寸和结构效应，改变可燃材料的燃烧性能，使之成为具有防火性能的材料。利用纳米技术可以改变阻燃机理，提高阻燃性能。例如，聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料可提高燃烧性能。
b) 微胶囊阻燃 把阻燃剂研碎分散成微粒后，用有机物或无机物进行包裹，形成微胶囊阻燃剂，或者以比表面积很大的无机物作载体，将阻燃剂吸附在无机载体的空隙中，形成蜂窝式微胶囊阻燃剂。制备方法有分散包裹法、凝聚法及载体包裹法。阻燃剂微胶囊化的优点：(1)改善阻燃剂的稳定性；(2)改善阻燃剂与树脂的相容性，改善材料物理机械性能降低的现象；(3)改善阻燃剂的多种性能，扩大其应用范围。
c) 超细化 无机阻燃剂与合成材料的相容性较差、添加量大，会使材料的力学性能和耐热性能有所降低。因此，对无机阻燃剂进行改性，增强其与合成材料的相容性，降低用量成为无机阻燃剂的发展趋势之一，等量阻燃剂，其粒径愈小，比表面积愈大，阻燃效果愈好。从亲和性方面考虑的超细化增强了界面的相互作用，可更均匀地分散在基体树脂中，有效地改善了共混料的力学性能。
d) 表面改性 无机阻燃剂具有较强的极性与亲水性，与非极性聚合物材料的相容性差，界面难以形成良好的结合和粘接。为改善其与聚合物间的粘接力和界面亲和性，采用偶联剂对其进行表面处理是最有效的方法之一。刘丽君等将经过改性的氢氧化铝应用于聚丙烯中，其比表面积增大、分散性变好，填充聚丙烯后明显改善熔融现象，具有较好的阻燃效果，并且提高了材料的力学性能。
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1 绪论
e) 交联 交联高聚物的阻燃性能比线型高聚物好，中国科学技术大学的贾少晋等通过γ辐射使HDPE/EPDM阻燃体系发生交联，减少了燃烧时可燃性熔体的滴落，也改变了共混高聚物的表面结构及界面结构，增强了机械强度。
f) 大分子技术 大分子技术是阻燃研究中的新技术之一。溴系阻燃剂的主要缺点是会降低被阻燃基材的抗紫外线稳定性，燃烧时产生较多的烟、腐蚀性气体和有毒气体，应用受到限制，其发展方向是提高溴含量和增大分子质量。这些阻燃剂在迁移性、相容性、热稳定性、阻燃性等方面均优于许多小分子阻燃剂。
1.4 纺织品阻燃剂[38-40]
按化学结构分类，纺织品的阻燃剂的种类大体上可以分为无机阻燃剂和有机阻燃剂两大类：
无机阻燃剂主要为铝、镁、硼、锑和钼等的氢氧化物和氧化物的水合物，这类阻燃剂一般是通过在成纤高聚物中加入这些元素，作为共聚单体引入到大分子链上，或者将这些元素加入到纺丝溶液中，或者通过接枝改性的方法使得这些元素作用在纤维上，使得纤维具有阻燃效果。其作用机理是这些化合物受热分解，吸收大量的热，可降低聚合物表面温度；某些化合物还分解出水蒸汽，起到了蓄热和稀释聚合物表面可燃性气体浓度的作用，从而达到阻燃的目的。
有机阻燃剂主要可分为含磷阻燃剂、含卤阻燃剂、含氮阻燃剂等。 含卤阻燃剂通过产生比空气重的卤化氢沉积在燃烧物的外层，热解过程中， 分解出捕获传递燃烧自由基的X·及HX，HX 能稀释纤维裂解时产生的可燃气体，或隔断与空气的接触。同时，卤化氢捕捉氢氧自由基，使火焰减小。
有机磷阻燃剂的阻燃机理与无机磷阻燃剂相同，燃烧过程中产生磷酸酐或磷酸，促使纺织品脱水炭化，阻止或减少可燃气体产生。此外，磷酸酐在热解时形成类似玻璃状的熔融物覆盖在织物上，促使其氧化生成二氧化碳，起到阻燃作用。含磷阻燃剂由于热稳定性好，毒性低，与其他阻燃剂并用协同作用显著，具有良好的阻燃性能。在纺织品尤其是棉织品的阻燃整理中应用较多的是有机磷阻燃剂。对织物的机械物理性能影响较小。比如：卤-磷阻燃剂分子中兼有溴和磷或溴磷和氮原子，在阻燃性能方面起协同增效作用。卤磷系由于同时含有卤素和磷，可在气相和凝聚相同时发挥作用，阻燃效果理想，又具有挥发性低、无色、无臭、耐水解性等优点，但耐热性差。
含氮阻燃剂主要是通过氮的化合物能和纤维素作用，促进交链成炭，降低织物的分解温度，产生的不燃气体，起到稀释可燃气体的作用。由于含氮阻燃剂和含磷阻燃剂(不含卤素)有较好的协同效应，是属于膨胀型阻燃剂，其作用机理是
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1 绪论
膨胀型阻燃剂在受热时材料表面形成致密的多孔泡沫碳层。该泡沫碳层既可阻止内层高聚物的进一步降解及可燃物向表面的释放，又可阻止热源向高聚物的传递以及隔绝氧源，从而能有效的阻止火焰的蔓延和传播，达到阻燃的效果。因此国内外对此研究的也比较多。
虽然这些阻燃剂发挥了阻燃作用，但仍旧存在诸多问题，如由于有些阻燃剂和交联树脂生产中使用甲醛原料，因而整理织物的游离甲醛含量大多超过相关标准规定。而有些阻燃剂在整理织物后会造成织物的手感和强力的降低，这些问题都限制了这些阻燃剂的广泛运用，因而需要通过一些技术手段去改善和改进。
1.5 角蛋白的应用
鸡毛蛋白是属于角蛋白的一种，角蛋白具有一般蛋白质的基本化学、物理性质，不溶于水，在沸水中只有微溶胀，角蛋白中含有较多的胱氨酸、因此二硫键特别多，由于分子中大量二硫交联键的存在，其结构紧密，耐酸、耐酶性好于胶原，二硫键不耐碱，碱中长时间的处理，二硫键被拆散，发生溶胀，并溶解。废弃蛋白与人体皮肤有良好的亲和性，适合对织物进行功能性保健整理和舒适整理等，是一种天然的“绿色整理剂”。将其应用于纺织品的整理加工中，有利于提高产品质量和档次。研究已表明，这些生物助剂能使织物获得多功能整理效果[41,42]。例如，Yutaka Kawahara等人用废羊毛水解的角蛋白整理剂处理韧皮纤维和木头，可改善纤维的物理拉伸性能、收缩性能和有利于改进浸过水的木制古物的保存性能[43]；Radetic M等人将回用羊毛制成的非制造材料改性，表明此材料可作为酸性染料染色废水的有效吸附剂[44]；田俊莹等人研究羊毛角蛋白质助剂在纯毛织物整理中的应用效果，表明整理后织物弹性提高[45]。朱敏等人将动物骨胶蛋白化学改性，张军涛等人将植物豆粉蛋白化学改性，可得到性能良好的粘合剂[46,47]。李明华等研究用废弃羊毛蛋白溶液整理棉针织物，结果表明经过羊毛蛋白溶液整理后，棉针织物的折恢复弹性、顶破强力、耐磨性和毛细效应都得到不同程度的改善[48]。吴大维等研究用羊毛蛋白溶液整理涤纶拉舍尔毛毯，测试结果表明处理后的涤纶毛毯的抗静电性和毛细效应都得到了改善，而处理后织物的刚柔性、悬垂性和透气性变差[49]。王琛，毛志平研究用羊毛角蛋白溶液处理羊毛织物，有效地减少了羊毛表面的定向摩擦效应和织物起毛起球的趋向，并且对织物没有损伤[50]。总之，有关研究较多。可见，对废弃蛋白原料的开发再利用，有利于资源的有效利用，符合建设节约型和谐社会的理念。
1.6 本课题研究的目的和意义
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1 绪论
考虑到蛋白质化学结构为一种含氮量高的高分子物，是一种较难燃烧的材料，可作为一种新型本质阻燃聚合物，以其为一种原料，选择合适的阻燃单体，以期合成一种环保型阻燃剂。
(1). 本课题利用废弃的鸡毛蛋白，将其溶解制成鸡毛蛋白助剂，以其为阻燃剂的一种原料，再选择适当的其他阻燃单体，优化合成工艺条件，合成一种具有膨胀阻燃效果的P-N阻燃剂，并将它运用到棉织物的阻燃整理中。
(2). 探讨了阻燃协效剂的种类、所合成的P-N阻燃剂阻燃整理棉织物的最佳工艺条件、阻燃整理液的配方以及整理的工艺条件，评价阻燃剂整理棉织物的性能，并对所合成的阻燃剂的结构、阻燃机理进行分析。
本研究目的是一方面通过研究合成一种不含卤素的环境友好型阻燃剂，另一方面实现废弃蛋白的有效再利用，寻找废弃蛋白原料的新用途。
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2 理论部分
2 理论部分
2.1 棉纤维的结构与燃烧性能
2.1.1 棉纤维的结构
棉纤维是自然界中重要的天然纤维素材料，其分子组成为(C6H10O5)n，由β-葡萄糖苷键与脱水D-六环葡萄糖所组成的线形多糖[52，53]，其结构式如图2-1所示：
图2-1 棉纤维分子结构式
由图2-1棉纤维结构式可知，每个葡萄糖单元中有三个极性羟基，分别位于葡萄糖环的2、3、6位，这些羟基的存在直接决定了棉纤维素的化学性质，纤维素大分子具有两个不同的末端基，一端是具有还原性的隐性醛基，而另一端则没有，整个大分子具有极性并呈现出方向性[54]。相邻葡萄糖环在连接时要旋转180°。因此，纤维素亚单位实际上是纤维素二糖[55]。
纤维素是由D-吡喃葡萄糖糖酐以β-1，4-苷键连接形成的线形多环结构，分子链为刚性链，在结构上具有高度的规整性(间同立构)，并在分子间形成氢键连接，充满空隙。大分子在平衡态时是无定形的，定向后有相当程度的规整结晶结构。纤维素织态结构研究中最流行的两相共存学说认为，纤维素是由结晶区和无定形区交错结合的体系[56]。棉纤维的无定形区和结晶区没有明显的界限，是逐渐过渡的。一个纤维素分子链可以经过若干个结晶区和无定形区，结晶区旁边存在相当多的空隙，一般大小为100～1000nm。棉纤维结晶区的纤维素分子链排列高度有序，取向好，密度大，分子间结合力强，决定棉纤维的强度、弹性等性质；而无定形区的分子链取向较差，分子排列无序，分子间距较大，密度低，分子间氢键结合数量少，决定试剂的渗透性、可及性、润胀和化学反应能力[57]。
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