[發明專利]甲殼素基阻燃劑與阻燃紙及其制備方法

有效

• 申請號: 201911070515.8
• 申請日: 2019-11-05
• 公開（公告）號: CN112761023B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 吳敏;黃勇;張同玲
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: D21H21/34
• 分類號: D21H21/34;D21H17/24;D21H17/07;D21H17/65;D01F9/00;D01F11/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 盛大文

本發明涉及阻燃紙，具體涉及甲殼素基阻燃劑與阻燃紙及其制備方法。所述甲殼素基阻燃劑的制備方法包括：將甲殼素與溶劑混合后球磨制得甲殼素纖維，將所述甲殼素纖維與磷源進行反應。所述阻燃紙包含所述甲殼素基阻燃劑；優選所述阻燃紙中甲殼素阻燃劑的添加量為1～50wt％。本發明在甲殼素上修飾了磷元素，磷元素的存在會催化材料在燃燒的過程中快速成炭，形成的炭層相當于一層物理隔層，隔絕了氧氣與熱量的進入，從而延緩燃燒的程度，使得紙張具有阻燃性能。

技術領域

本發明涉及阻燃紙，具體涉及甲殼素基阻燃劑與阻燃紙及其制備方法。

背景技術

近些年來，隨著石油資源的日漸枯竭，人們逐漸將目光轉向開發利用天然的高分子材料。眾所周知，纖維素是自然界中存在的自然資源最為豐富的天然高分子材料，而且其具有很好的生物降解性與生物相容性。目前纖維素的應用主要有紙張、包裝盒、膜材料、增強材料等方面。紙張是纖維素最廣泛的應用方式之一。現在的很多資料是以紙質的形式存在，紙張又具有極易燃燒的性質，所以當發生火災時會造成極大的經濟損失、人身安全以及資料的無法挽回，因此制備阻燃紙張具有重要的研究意義。

現有的阻燃劑主要是小分子物質，將這種小分子阻燃劑加入到紙張中會造成紙張力學性能的損失。高分子基阻燃劑會在不犧牲基體材料的力學性能的基礎上，還賦予材料阻燃性能。

磷及其磷化物很早就被用作阻燃劑使用。磷系阻燃劑的阻燃作用主要體現在火災初期的高聚物分解階段，因其能促進聚合物脫水炭化，從而減少聚合物因熱分解而產生的可燃氣體的數量，并且所生成的炭層還能隔絕氧氣和熱量。

發明內容

為克服阻燃紙張制備方法繁瑣的缺陷，本發明提供甲殼素基阻燃劑的制備及其在紙張阻燃方面的應用。本發明所述的甲殼素基阻燃劑的制備方法簡便，原料易得。

具體而言，本發明首先提供一種甲殼素基阻燃劑的制備方法，將甲殼素與溶劑混合后球磨制得甲殼素纖維，將所述甲殼素纖維與磷源進行反應。

作為優選，所述磷源為五氧化二磷。

實驗表明，本發明的制備方法尤其適用于五氧化二磷。

本發明通過兩步法制備得到甲殼素基阻燃劑，所述甲殼素基阻燃劑具有較好的阻燃效果。

作為優選，本發明所述的制備方法包括如下步驟：

(1)將甲殼素與溶劑混合后球磨，制得甲殼素纖維；

(2)將所述甲殼素纖維與磷源在催化劑作用下進行反應；優選所述催化劑為甲烷磺酸。

作為優選，所述溶劑為水或有機溶劑。

作為優選，所述有機溶劑為N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亞砜。

作為優選，以g/ml計，所述甲殼素與所述溶劑的重量體積比為1：10～30；優選為1：20；

作為優選，以g/ml，所述甲殼素纖維與所述催化劑的重量體積比為1：1～5；優選為1：1。

作為優選，所述磷源與所述甲殼素纖維的質量比為1～5：1；優選為1:1或2:1或3:1或4:1或5:1。

作為本發明的較佳技術方案，當所述磷源與所述甲殼素纖維的質量比為4:1時，制得的甲殼素基阻燃劑的阻燃效果尤為理想。

作為優選，所述甲殼素選自蝦、蟹、昆蟲、烏賊、真菌細胞壁中的一種或幾種；優選為蝦。

作為優選，所述球磨的轉速為100～540rpm；優選為540rpm。

作為優選，所述球磨的時間為1～24h；優選為12～24h。

在具體實施方式中，所述球磨的時間可為1h或2h或4h或6h或8h或10h或12h或16h或20h或24h。