[发明专利]弹性海藻酸钙/硼酸钙有机-无机杂化材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种弹性海藻酸钙/硼酸钙有机‑无机杂化材料的制备方法，涉及杂化材料制备技术领域。其首先将海藻酸钠和硼酸钙前驱体溶液混合，然后向混合溶液中加入增柔材料，搅拌均匀得反应料液；最后，将反应料液倒入成型设备并制成所需形状，然后进入凝固浴中定形，至离子交换反应完全、清水洗净、烘干即得海藻酸钙/硼酸钙有机‑无机杂化材料。本发明制备得到的海藻酸钙/硼酸钙有机‑无机杂化材料能耐200℃高温，限氧指数(LOI)≥30，折皱回复角≥100°，能满足耐火、隔热、保温、弹性减震等性能的绿色海洋生物质功能材料。该材料能满足敬老院、幼儿园、娱乐、军事装备等场合的兼具减震、保温性能的阻燃材料的质量需求。

技术领域

本发明涉及杂化材料制备技术领域，具体涉及一种海藻酸钙/硼酸钙有机-无机杂化材料及其制备方法。

背景技术

21世纪是海洋的世纪，海洋资源的开发和利用得到世界许多国家，特别是发达国家的重视。我国海岸线漫长、海域辽阔，海洋资源丰富，同样重视海洋资源开发。例如，作为海洋植物海带来讲，每年的再生量超过1500万吨。我国海藻资源丰富,年产量达700多万吨，占世界总产量的一半以上。其中，2015年我国海带产量达到132万吨，占世界总产量的90％以上，有着巨大的资源优势。但是目前对海带的利用主要是直接用作食品或提取食品添加剂，吨价为数千元至数万元不等。如何利用海带资源优势转化为高附加值产业优势是我国已于2012年启动的蓝色经济中的重要目标之一。

现有技术中的阻燃材料，如海藻酸钙材料是一种本体阻燃材料，由于属于环境友好材料而成为研究热点。然而，它是一种多糖材料，遇热发生焦糖化反应，热分解温度仅有150℃，这样低耐热温度在工程材料应用上受到很大限制。因此，研究工作者一直在寻找提高海藻酸钙材料耐热性能的方法，但目前研究进展并不理想，耐温超过200℃仍然存在困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海藻酸钙/硼酸钙有机-无机杂化材料及其制备方法，在海藻酸钠、增柔材料混合凝胶中原位生成硼酸钙，最终获得弹性海藻酸钙/硼酸钙有机无机杂化材料的方法。该材料限氧指数(LOI)≥30，在≥200℃时保持热稳定性且不会热分解，而且折皱回复角≥100°。

本发明的任务之一在于提供一种海藻酸钙/硼酸钙有机-无机杂化材料的制备方法。

一种海藻酸钙/硼酸钙有机-无机杂化材料的制备方法，依次包括以下步骤：

a、配制质量百分数为1～20％的海藻酸钠和0.1～10％硼酸钙前驱体溶液，并调节其pH值为10～13；

b、向步骤a所得混合溶液中加入增柔材料，搅拌均匀得反应料液；

c将步骤b所得反应料液倒入成型设备并制成所需形状，然后进入凝固浴中定形，至离子交换反应完全、清水洗净、烘干即得海藻酸钙/硼酸钙有机-无机杂化材料。

作为本发明的一个优选方案，所述硼酸钙前驱体溶液为硼砂或硼酸溶液。

作为本发明的另一个优选方案，所述增柔材料为羧甲基纤维素盐、聚丙烯酸盐或自交联型聚氨酯水溶液。

优选的，所述增柔材料的添加量是海藻酸钠质量分数的50～100％。

优选的，所述凝固浴工艺为：一级凝固浴为1～2％的氯化钙溶液或者氯化钙和氯化锌的混合溶液，处理时间为0.5～3h；二级凝固浴为4％的氯化钙溶液或者氯化钙和氯化锌的混合溶液，处理时间为0.5～5h；三级凝固浴为7％的氯化钙和氯化锌的混合溶液，处理时间为1～8h。

优选的，所述反应料液在成型设备中制成块状、板状、球粒状、条状、丝线状或膜状。

本发明的另一任务在于提供上述制备方法得到的海藻酸钙/硼酸钙有机-无机杂化材料，其限氧指数≥30，在≥200℃保持热稳定性且不会热分解，折皱回复角≥100°。