[發(fā)明專利]用于紙張耐火阻燃涂層的改性明膠及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110327374.4
• 申請(qǐng)日: 2021-03-26
• 公開（公告）號(hào): CN115125758B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許靜;馬慧君;李天鐸;班青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 齊魯工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): D21H19/32
• 分類號(hào): D21H19/32;D21H21/34;D21H19/00;C08H1/00;C08G77/455
• 代理公司: 濟(jì)南竹森知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37270
• 代理人: 邱燕燕;朱家富

本發(fā)明屬于明膠應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種用于紙張耐火阻燃涂層的改性明膠及其制備方法與應(yīng)用，所述改性明膠使用環(huán)氧聚硅氧烷(PDMS?E)乳液滴對(duì)明膠進(jìn)行改性，所述環(huán)氧聚硅氧烷乳液滴的平均粒徑為850～1050nm，明膠和PDMS?E的質(zhì)量比1：0.75～0.76；所述改性明膠的粘度為1.05～1.09mPas，明膠中伯氨基轉(zhuǎn)化率為12～14％摩爾百分比，PDMS?E中環(huán)氧基團(tuán)消耗量為25～28％摩爾百分比。本發(fā)明的改性明膠作為耐火阻燃涂料層明膠涂覆在紙張表面上易形成均勻分布的涂層，環(huán)氧聚硅氧烷改性后的明膠涂覆紙張時(shí)可以賦予涂層耐火，耐燃，疏水的特質(zhì)，而且不改變紙張的材質(zhì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于明膠應(yīng)用領(lǐng)域，涉及一種用于紙張耐火阻燃涂層的改性明膠及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

紙及紙制品一般是由植物纖維抄造而成，而植物纖維主要是失水葡萄糖的縮合物，是極易燃燒的物質(zhì)紙的燃點(diǎn)在130～230℃左右，氧指數(shù)在15～20％之間。它經(jīng)常是火災(zāi)的引火物質(zhì)，每年因?yàn)榧埢牧先紵斐傻慕?jīng)濟(jì)損失相當(dāng)巨大，紙基材料的阻燃性已成為一些應(yīng)用領(lǐng)域必要的性能指標(biāo)。

阻燃紙的生產(chǎn)方法一般可分為2種：(1)利用特殊纖維自身的阻燃性生產(chǎn)阻燃紙，這類阻燃紙沒有添加天然纖維素纖維；(2)在普通天然纖維紙張生產(chǎn)過程中加填阻燃劑生產(chǎn)阻燃紙。第一種生產(chǎn)方法中的特殊阻燃纖維主要包括碳纖維、玻璃纖維、陶瓷纖維、芳綸纖維和石棉纖維等，這類纖維是具有阻燃性的無機(jī)或化學(xué)纖維。第二種阻燃紙的生產(chǎn)方法是以普通天然纖維為原料，利用傳統(tǒng)造紙工藝，加填阻燃劑進(jìn)行抄造。按所含阻燃元素種類可分為鹵系阻燃劑、磷系阻燃劑、氮系阻燃劑、硅系阻燃劑等；按使用方法可分為添加型阻燃劑和反應(yīng)型阻燃劑，其中添加型阻燃劑又可分為無機(jī)類阻燃劑和有機(jī)類阻燃劑。

但是，一般的有機(jī)阻燃劑在燃燒時(shí)會(huì)釋放有毒氣體和腐蝕性氣體，或者存在熱穩(wěn)定性差、揮發(fā)性大等缺點(diǎn)。而有機(jī)硅系阻燃劑常見的有硅油、聚硅氧烷、硅樹脂等，其具有與聚合物的相容性好、結(jié)合力強(qiáng)、不易遷移等優(yōu)點(diǎn)。在燃燒時(shí)有機(jī)硅可形成復(fù)合炭層，該炭層具有很好的隔熱阻燃效果，并且能阻止可燃?xì)怏w的逸出。

環(huán)氧聚硅氧烷(PDMS-E)是一種具有阻燃性質(zhì)的高分子材料，具有良好的阻燃性和耐高溫下。但是，環(huán)氧聚硅氧烷的性質(zhì)為油狀聚合物，無法直接應(yīng)用于紙張的阻燃涂層。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決環(huán)氧聚硅氧烷無法直接應(yīng)用于紙張的阻燃涂層的問題，本發(fā)明提供一種用于紙張耐火阻燃涂層的改性明膠及其制備方法與應(yīng)用。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種用于紙張耐火阻燃涂層的改性明膠，其特征在于，使用環(huán)氧聚硅氧烷(PDMS-E)乳液滴對(duì)明膠進(jìn)行改性，所述環(huán)氧聚硅氧烷乳液滴的平均粒徑為850～1050nm，明膠和PDMS-E的質(zhì)量比1：0.75～0.76；所述改性明膠的粘度為1.05～1.09mPas，明膠中伯氨基轉(zhuǎn)化率為12～14％(摩爾百分比)，PDMS-E中環(huán)氧基團(tuán)消耗量為25～28％(摩爾百分比)。

改性明膠分子二級(jí)結(jié)構(gòu)及具體含量為：α-螺旋結(jié)構(gòu)21.0～22.0％；β-折疊31～32％；β-轉(zhuǎn)角20.5～23％；無規(guī)卷曲24.5～26.0％。微觀形貌為均勻分散的多層結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步優(yōu)選的，改性明膠分子二級(jí)結(jié)構(gòu)及具體含量為：α-螺旋結(jié)構(gòu)21.46～21.72％；β-折疊31.18～31.87％；β-轉(zhuǎn)角20.52～22.67％；無規(guī)卷曲24.75～25.89％。

優(yōu)選的，明膠的分子量(Mw)約為1.40×105g/mol，Mw/Mn為1.43。明膠中伯氨基含量，結(jié)果為4.95×10^-4g?mol^-1。

本發(fā)明采用接枝PDMS-E乳液滴改性明膠，不僅可保留明膠母體主鏈的主要性能，而且改性后的聚合物還能從接枝側(cè)鏈中獲得新的性能。環(huán)氧聚硅氧烷是一種具有耐高溫和阻燃性質(zhì)的材料，通過與明膠化學(xué)接枝可以賦予改性材料耐燃耐火的性質(zhì)。