阻燃大豆蛋白纤维热性能研究

反应式如下：
此外，密度较大的HBr气体还能稀释空气中 的氧气，并覆盖于纤维表面，致使燃烧速度 降低或者自熄。
(2)阻燃剂催化固相炭化，形成膨胀的炭层， 抑制了来自气相反应区的传热和氧气的流通， 从而起到抑制燃烧的作用。
4 结论
大豆蛋白纤维TBPA+有己二酸阻燃体系处理后， 极限氧指数从20.5%提高到27%~30%；剩炭率 从7.3%增加到12.2%~25.0%；DTA曲线变得较 为平缓，尤其是470℃左右的放热峰变得宽而矮； TG曲线上热失重减小，热降解起始温度降低：热 降解后形成的剩炭较为膨胀。这些都说明大豆蛋白 纤维经TBPA+有机二酸阻燃体系处理后，阻燃性 能得到了明显改进。
3.3 扫描电子显微镜
图3和图4分别是未经阻燃处理的大豆蛋白纤维和 经TBPA+已二酸阻燃处理的大豆蛋白纤维经剩炭 试验后的扫描电子显微镜照片。通过比较图3和图 4可以看出，阻燃大豆蛋白纤维所生成的剩炭较为 膨胀。这可能是由于阻燃剂能催化裂解大豆蛋白纤 维的骨架形成为炭层，该炭层能够抑制纤维热分解 时产生的气体逸出；而且阻燃剂的存在减缓了大豆 蛋白纤维热解过程中的放热速率，随着气体产物的 慢慢增加，该炭层逐渐形成为膨胀的炭层。膨胀的 炭层本身很难燃烧，而且成为格力外界和纤维内部 的一道屏障，阻挡热量和氧气从外界进入到纤维内 部，因此有效改进了纤维的阻燃性能。
阻燃大豆蛋白纤维的热性能研究
1 前言
大豆蛋白纤维是由我国科技人员首先发明研 制成功纳新型植物 蛋白质纤维I1]。它是以榨油的大豆豆粕为原料，利用生物工程 技术．提取豆粕中的球蛋白，制成一定浓度的蛋白质纺丝液， 通过添加功能性助剂，改变蛋白质空间结构，经湿法纺丝而尉。 由于大豆蛋白纤维的主要生产原料来自于自然界的大豆粕，原 料丰富且具有可再生性，不会对资源造成攘夺性开发．因此发 展前景非常广阔。
2．2大豆蛋白纤维的阻燃处理
2．2．1欠豆蛋白纤雏的预处理 将大豆蛋白纤维甩蒸馏水煮沸l h，取出后用蒸馏水 冲洗若干次．置于60℃的电热恒温干燥箱中烘干， 放于干燥器中备用。
2．2．2阻燃剂的制备 取一定质量的TBPA溶于N，N-二甲基甲酰胺 中， 待TBPA完全溶解后，加入一定量的蒸馏水配成 TBPA的质量分数为0．8％的溶液．然后加入与 TBPA等摩尔的有机二酸，加盐酸 量分数为37 ％) 调节pH<3。
2．3_3热分析
热分析仪为DT-40热分析仪 (日本岛津)。试样重5．0 mg，温 度范围为0--800℃，升温速率为10"C／min，空气介质， 0‘．A1203作参比样。
2.3.4扫描电子显微镜
样品首先在氮气保护下、在马福炉中400℃恒温40 mill后形成 剩炭，然后用KYKY一2800B型扫描电子显微镜进行分析和研 究。
2.2.3对大豆蛋白纤维进行阻燃处理
将一定质量预处理后的大豆蛋白纤维浸入到 已制备好的阻燃剂 中，控制浴比为l：30，温度在80--85℃之间。在此条件下处 理l h，其间应不断搅拌，并使pH值始终保持在3以下，之后取 出置于60℃左右的电热恒温干燥箱中烘干。
2．3 样品分析和表征
2.3.1极限氧指数(LoI)
3．2 热分析
图l和图2分别是未经阻燃处理的大豆蛋白纤维的热分析曲 线和经TBPA+草酸阻燃处理的大豆蛋白纤维的热分析曲 线。通过比较图l和图2可以看出，阻燃大豆蛋白纤维的 DTA曲线较为平缓，尤其是470~2左右的放热峰变化最 为明显，由—个尖锐的高峰变成较宽的矮峰。这说明阻 燃大豆蛋白纤维在该阶段放热速率降低。这可能是由于 TBPA分解生成的I-1Br能捕获大豆蛋白纤维热分解过程 中产生的H·、O.以及HO·等高活性自由基，生成活性较 低的溴自由基，致使反应速率减缓【q。从两者的TG曲 线可以看出，阻燃大豆蛋白纤维在热解过程中热失重减 小，剩炭量增加，热降解起始温度降低。表l列出了样品I 一Ⅸ的热降解起始温度(11)OT)。这些数据表明：与未 经阻燃处理的大豆蛋白纤维相比，阻燃大豆蛋白纤维会 在较低的温度开始热降解，即阻燃剂促使纤维在燃前分 解，从而改善了纤维的阻燃性能。
近两年来．以大豆蛋白纤维为原料制成的服装已走进市场，并 日益受到人们的青睐，但大豆蛋白纤维本性易燃．很有必要对 它进行一下阻燃处理 目前，国内和国外还很少有关于大豆蛋白 纤维在阻燃方面研究的报道。
2 实验部分
2.1原料和药品 大豆蛋白纤维 四漠酞酐 (TarA) N，NBiblioteka Baidu二甲基甲酰胺 草酸丙二酸 丁二酿 戊二酸 已二酸 辛二酸 壬二酸：
3 结果与讨论
3．1极限氧指数和剩炭率
表l列出了未经阻燃处理的大豆蛋白纤维和阻燃 大豆蛋白纤维的极限氧指数和剩炭率数据。从 表中的数据可以看出，未经阻燃处理的大豆蛋 白纤维的极限氧指数和剩炭率分别为20.5％和 7-3％；经TBPA阻燃处理后，极限氧指数和剩 炭率分别提高到27.0％和l2.2％；经阻燃体系 TBPA加有机二酸处理后，极限氧指数进一步提 高到29％～30％，剩炭率进一步提高到 16.4 ％~25.0％，这表明 TBPA+有机二酸阻燃体系 有效改进了大豆蛋白纤维的阻燃性能。
LOI是在氮氧混合气体中，样品垂直燃烧 (从顶部点燃)所需的 最小氧气体积百分数。其数值越 大，阻燃效果越好。实验按照 ASTM D2863—70标准经常规型HC—l氧指数测定仪 (南京江 宁分析仪器厂)测定。
2.3.2剩炭率
剩炭率是样品在氮气保护下、在马福炉中400℃恒温40 mill后 剩余量占原来质量的百分数。它是用来表征阻燃效果的参数， 其数值越大，阻燃效 果越好。