[發明專利]一種生物質自修復超疏水膨脹雙網絡結構阻燃涂層及其制備方法

在審

• 申請號: 201910393429.4
• 申請日: 2019-05-13
• 公開（公告）號: CN110252620A
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 陳雅君;吳星德
• 申請（專利權）人: 北京工商大學
• 主分類號: B05D5/00
• 分類號: B05D5/00;B05D7/24;C08G81/00;D21H19/80;D21H19/14;D21H19/20
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發明公開了一種生物質自修復超疏水膨脹雙網絡結構阻燃涂層材料及其制備方法，該涂層主要是以羧甲基?β?CD(環糊精)接枝CS(殼聚糖)(CS?β?CD)、AD(金剛烷胺)接枝PAA(聚丙烯酸)(PAA?AD)、APP(聚磷酸銨)、F?POSS(氟化聚倍半硅氧烷)四種材料通過LBL技術沉積在基材表面得到。該涂層在不影響基材本身性能的前提下，為基材提供良好的阻燃性能，并且涂層本身具備自修復能力以及超疏水能力。因此，本發明的生物質自修復超疏水膨脹雙網絡結構阻燃涂層能夠更好地應用于具有特定防潮要求和耐久性使用需求的領域。

技術領域

本發明涉及一種生物質自修復超疏水膨脹雙網絡結構阻燃涂層及其制備方法，在生物質阻燃涂層中引入雙網絡結構基團以及超疏水基團，屬于涂層材料制備領域。

背景技術

阻燃涂層是指應用在可燃性基材表面從而降低基材的可燃性的涂料，目前應用的涂層大部分包含一種或多種重金屬，生產燃燒過程中會釋放有毒氣體，針對目前涂層的現狀，涂層未來的發展要求節能、低污染、高性能等方向。生物質阻燃材料由于其可生物降解性、可持續性并且大部分生物質本身就具備阻燃性能，從而可應用于阻燃領域。但是生物質阻燃涂層在使用時，潮濕的環境以及外部的損傷都會影響其使用壽命，若能使涂層具有疏水性且其損傷能自動修復，那么涂層在使用時就不會受到水份的影響，則可以在很大程度上提高涂層的應用范圍，使用壽命以及安全可靠性。

發明內容

本發明目的是提供一種生物質自修復超疏水膨脹雙網絡結構阻燃涂層，該涂層是以羧甲基-β-CD(環糊精)接枝CS(殼聚糖)(簡稱為CS-β-CD)、AD(金剛烷胺)接枝PAA(聚丙烯酸)(簡稱為PAA-AD)以及APP(即聚磷酸銨)、F-POSS(即氟化聚倍半硅氧烷)通過LBL技術涂覆在基材表面得到。其中，CD(環糊精)與AD(金剛烷胺)之間生成的主客體相互作用使涂層具備自修復能力，加入的F-POSS具備疏水基團，為涂層提供了超疏水能力，同時F-POSS也具備一定的自修復能力，涂覆后的CS與APP具備一定的離子作用力形成一網絡結構，CD與AD間因其主客體相互作用形成另一網絡結構，從而構成雙網絡結構。

本發明的另一目的是提供一種生物質自修復超疏水膨脹雙網結構阻燃涂層制備方法，具體步驟如下：

(1)將殼聚糖溶解在極稀的酸溶液中制備殼聚糖溶液，在NHS/EDC活化液中活化羧甲基-β-CD，將兩種溶液混合均勻，殼聚糖本身具備氨基基團，與活化的羧甲基-β-CD進行酰胺化反應，后在去離子水中滲析一段時間，制備所需制備CMCD-g-CD溶液，將所得產物進行離心處理，棄去底部沉淀物，所得溶液既為所需CMCD-g-CD溶液，同時制備所需的APP水溶液，純溶液保存在室溫下。

(2)將PAA溶解于特定的活化液中進行活化，后將一定量的AD(金剛烷胺)溶解于NHS/EDC的PBS緩沖液中，混合一段時間后裝入透析袋中，置于去離子水中進行滲析一段時間后，制備所需的PAA-AD純溶液，純溶液放置于室溫下保存。

(3)將乙烯基-POSS溶解在二氯甲烷溶液中，在DMPA引發劑的作用下加入全氟癸硫醇，放置于UV光下進行光催化反應一定時間，反應后的溶液經過洗滌干燥后得到所需的F-POSS。

(4)將所需涂覆的基材，如棉織物(滌綸)，紙張等浸入CMCD-g-CD溶液中一段時間，然后浸入APP溶液中使其獲得足夠的APP涂層，再浸入PAA-AD溶液中一段時間獲得雙網絡自修復結構，后浸入F-POSS的二氯甲烷溶液中獲得疏水基團，循環重復上述浸入過程，制備獲得生物質自修復超疏水膨脹雙網結構阻燃涂層。

優選的，步驟(1)中所述的極稀的酸溶液其質量濃度范圍在1～2％；酸溶液為冰醋酸、甲酸、鹽酸或硝酸中的一種或幾種混合；制備的殼聚糖溶液濃度為0.5～2g/100ml；滲析時間大于48h。