一种纤维素基阻燃泡沫及其制备方法技术

本发明专利技术涉及高分子材料制备方法领域，特别涉及一种纤维素基阻燃泡沫及其制备方法，该方法步骤将纸浆

【技术实现步骤摘要】
一种纤维素基阻燃泡沫及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料制备领域，特别涉及一种纤维素基阻燃泡沫及其制备方法
。

技术介绍

[0002]阻燃剂的最早研究中，通常采用卤系阻燃剂，但卤系阻燃剂产生的卤化氢气体
、
二噁英及有机卤化物等物质不仅具有毒性和腐蚀性，严重威胁着人们的生命和财产安全，而且破坏大气臭氧层给环境保护和生态建设带来一定压力，因此，随着社会的进步和人们的环保意识增强，卤素阻燃剂的使用越来越受到限制
。
金属氧化物
、
氢氧化物等无机类阻燃剂存在着耐洗性差且添加量较大，在一般情况下，它对材料成形过程
、
纤维物理性能和电气性能都有所影响，不能简单使用，如氢氧化铝阻燃剂在粘胶纤维阻燃改性中应用，需要进行复杂的包覆整理
。
[0003]纤维素是资源最为丰富的天然高分子，是可再生的有机资源，在植物界中纤维素的总量约达
2.6
×
10
11
吨
。
但是由于天然纤维素的聚集态结构特点及其分子间和分子内存在很多氢键和较高的结晶度，不溶于水和常用的有机
、
无机溶剂，耐化学腐蚀，缺乏热可塑性，强度较差，这对其成型
、
加工和应用都极为不利，致使其应用受到许多限制，且纤维素属于易燃材料，在实际应用中存在发生火灾的风险
。
[0004]目前提升纤维素材料阻燃性能的方法主要是化学改性或添加阻燃剂，如将马来酸酐接枝到纤维素上，再通过在钠盐和钙盐中进行离子交换得到纤维素纤维
‑
Na
+
/Ca
2+
；将苯胺在盐酸
/
磷酸的混合酸中溶解，再将细菌纤维素
(BC)
与苯胺进行原位聚合等方法以提升纤维素材料的阻燃性
。
但是，目前纤维素材料的阻燃性能
、
力学性能仍然不佳，且工艺步骤繁琐，生产成本较高
。

技术实现思路

[0005]为解决以上
技术介绍
中所述的当前纤维素材料的阻燃性能
、
力学性能不佳
、
工艺步骤繁琐
、
生产成本较高的问题，现提出一种纤维素基阻燃泡沫及制备方法，该方法制备得到的纤维素基阻燃泡沫有着较好的阻燃性和力学性能，且工艺步骤简单
、
成本较低
。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种纤维素基阻燃泡沫的制备方法，该方法步骤包括：
[0008]1)
将纸浆
、
水混合打浆，再加入尿素
、
磷酸二氢铵混合打浆得原料，所述原料中各组分按质量百分比计为：
[0009]纸浆5‑
10
％，
[0010]水
45
‑
50
％，
[0011]尿素
30
‑
35
％，
[0012]磷酸二氢铵5‑
10
％；
[0013]2)
将所述原料加热升温，干燥，固化处理，所得固化物经洗涤
、
真空过滤至滤液电
导率低于
10
μ
S
·
cm
‑1，滤渣分散至水中得磷酸化纳米纤维素；
[0014]3)
将所述磷酸化纳米纤维素
、
氯化钙
、
十二烷基硫酸钠混合，用水配置成含有
0.5
‑
1.5wt
％磷酸化纳米纤维素
、1
‑
3wt
％氯化钙
、1wt
％十二烷基硫酸钠的混合液；
[0015]4)
所述混合液均质后，于
‑
80℃
±
5℃
的温度下下冷冻
30
‑
40min
，冷冻干燥得纤维素基阻燃泡沫
。
[0016]在本专利技术中，采用了表面磷酸化耦合钙离子配位交联以及表面钙离子沉积形成表面无机阻燃层处理纤维素基阻燃泡沫以达到阻燃效果，相较于现有技术将含磷阻燃剂颗粒或具有阻燃作用的颗粒加入阻燃泡沫中，本专利技术制备的纤维素基阻燃泡沫具有更低的密度
、
较少的添加量以及更好的阻燃效果与力学性能；其中本专利技术首先通过磷酸化处理使易燃的纤维素基泡沫具有阻燃性，后加入钙离子，所述钙离子先与表面磷酸基耦合交联，使得纤维素具有一定的阻燃性能，后钙离子在纤维素表面沉积形成了无机阻燃层，更进一步的加强了纤维素基泡沫的阻燃性能
。
[0017]进一步的，所述步骤
1)
原料中各组分按质量百分比计为：纸浆
9.5
％，水
47.4
％，尿素
34.6
％，磷酸二氢铵
8.5
％，在该配方下可确保纤维素能够表面磷酸化
。
[0018]进一步的，所述步骤
1)
中打浆的时间为5‑
10min
，但打浆的时间并不局限于此，可随纸浆
、
尿素
、
磷酸二氢铵等原材料用量的增加而增加
。
[0019]进一步的，所述步骤
2)
中加热升温处理为水浴加热至
80
‑
90℃
保温
30
‑
40min
，干燥处理为升温到
105
‑
110℃
干燥至恒重，固化处理为升温至
150
‑
160℃
保温固化
30
‑
40min。
[0020]进一步的，所述步骤
3)
混合液中磷酸化纳米纤维素质量浓度为
0.5
‑
1.5
％，氯化钙质量浓度为1‑3％
。
[0021]更进一步的，所述步骤
3)
混合液中磷酸化纳米纤维素质量浓度为
1.5
％
。
[0022]进一步的，所述步骤
3)
混合液中氯化钙质量浓度为1‑3％
。
[0023]更进一步的，所述步骤
3)
混合液中氯化钙质量浓度为3％
。
[0024]在该磷酸化纳米纤维素质量浓度以及钙离子的加入量下，纤维素基泡沫能够使得表面磷酸化耦合钙离子交联的同时，形成合适厚度的钙离子沉积层以达到增强阻燃性能的目的，并兼顾该纤维素基阻燃泡沫的力学性能
。
[0025]进一步的，所述步骤
4)
中均质的条件是：
700bar
均质2个周期，每个周期
20
‑
30min
；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种纤维素基阻燃泡沫的制备方法，其特征在于，该方法步骤包括：
1)
将纸浆
、
水混合打浆，再加入尿素
、
磷酸二氢铵混合打浆得原料，所述原料中各组分按质量百分比计为：纸浆5‑
10
％，水
45
‑
50
％，尿素
30
‑
35
％，磷酸二氢铵5‑
10
％；
2)
将所述原料加热升温，干燥，固化处理，所得固化物经洗涤
、
真空过滤至滤液电导率低于
10
μ
S
·
cm
‑1，滤渣分散至水中得磷酸化纳米纤维素；
3)
将所述磷酸化纳米纤维素
、
氯化钙
、
十二烷基硫酸钠混合，用水配制成含有
0.5
‑
1.5wt
％磷酸化纳米纤维素
、1
‑
3wt
％氯化钙
、1wt
％十二烷基硫酸钠的混合液；
4)
所述混合液均质后，于
‑
80℃
±
5℃
的温度下冷冻
30
‑
40min
使其完全冻结，冷冻干燥
48h
得纤维素基阻燃泡沫
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤
1)
原料中各组分按质量百分比计为：纸浆
9.5
％，水
47.4
％，尿素
34.6
％，磷酸二氢铵
8.5
％
。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤
1)

【专利技术属性】
技术研发人员：赵亚东，杨政，高慧敏，甄奕翔，郑斌，
申请(专利权)人：浙江海洋大学，
类型：发明
国别省市：