[发明专利]一种生物基复合阻燃剂及其应用

说明书

本发明公开了一种生物基复合阻燃剂及其应用。一种生物基复合阻燃剂，由如下步骤制备得到：(1)木质素纯化处理：将木质素纯化处理得到提纯木质素；(2)对提纯木质素磷酸化改性处理；(3)生物基复合阻燃剂：将干燥后的无机晶须加入步骤(2)制备的磷酸化木质素溶液中，得到生物基复合阻燃剂。本发明提出的生物基复合阻燃剂，经表面改性后的木质素具有两亲性，并且改性后的木质素表面带负电，其在干燥状态下分散性提高，改善了木质素与无机晶须及基体之间的界面强度，从而使生物基复合阻燃剂具有更加优异的综合性能。

技术领域

本发明涉及阻燃剂领域，特别涉及一种生物基复合阻燃剂及其应用。

背景技术

随着社会经济的发展，各类民用、装饰用复合材料的应用领域快速扩大。其中，90％以上的复合材料都具有易燃特性，根据2017年数据显示，全国共接报火灾21.9万起，死亡1065人，重伤679人，造成直接财产损失26.2亿元。其中由复合材料易燃而引发的严重火灾占我国平均每年火灾总次数的一半以上。因此，阻燃剂及阻燃型复合材料的需求量在可预见的未来将是市场材料需求类不可或缺的重要一部分。

目前阻燃剂分为反应型阻燃剂与添加型阻燃剂。然而市场上常用并成熟的产品主要是通过混炼添加型阻燃剂来实现产品的阻燃目的。添加型阻燃剂又分为有机阻燃剂和无机阻燃剂，卤系阻燃剂(有机氯化物和有机溴化物)和非卤。有机是以溴系、磷氮系、氮系和红磷及化合物为代表的一些阻燃剂，无机主要是三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝，硅系等阻燃体系。

除此之外，随着人类对能源的需求量的增加，能源危机日趋紧张，白色污染日益严重，人类对环境保护及可持续发展的意识也逐渐增强。因此，环境友好型聚合物复合材料也应运而生。然而，目前90％以上的聚合物都具有易燃特性，因此制备阻燃型的植物纤维复合材料成为研究的热点之一。脂肪族聚酯(如PLA、PBS、PBAT等)是已商品化的高分子材料，具有优异的生物可降解性能，是一种绿色合成树脂。无机纤维具有优良的强度、韧性、来源广泛、价格低廉、对加工设备磨损小的优点，结合阻燃剂与脂肪族聚酯材料复合后得到的复合材料具有阻燃性和可生物降解性，同时可大大降低复合材料的生产成本。

目前，新型、高效、无卤阻燃剂的应用已成为阻燃科学研究的重要发展方向，无卤阻燃剂的研究主要集中在金属水合物、红磷和膨胀型阻燃剂(也称膨胀阻燃体系)三个方面。膨胀阻燃体系一般是指以磷、氮、碳为主要核心成分的复合阻燃剂，主要应用于塑料行业，其次为合成纤维、橡胶、涂料、纸张和木材等领域。

现有的阻燃剂和阻燃改性剂可显著提高阻燃性能，但在阻燃性能提高的同时，也伴随着力学性能的下降。并且，阻燃剂大量加入使得复合材料的降解性能显著下降，此外，阻燃剂多数不具有可降解性能，添加到脂肪族聚酯中会破坏复合材料的可降解性能。如何使阻燃剂具有优异的阻燃性同时其又可生物降解，此外，还可以协调阻燃性能、力学性能和降解性能之间存在的矛盾，使材料阻燃性能提高的同时，降低阻燃剂对材料力学性能、降解性能的影响，是阻燃剂领域所面临的一个重要问题。但目前相关报道较为匮乏。

发明内容

本发明提供了一种生物基复合阻燃剂及其应用，通过改性剂对木质素表面改性处理并吸附无机晶须，经改性的木质素具有了阻燃性能，并且其疏水性增加，其在聚合物中的分散程度增大，对基体树脂起到增强作用，同时，使复合材料具有良好的阻燃性能、力学性能，并对其降解性能影响较小。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种生物基复合阻燃剂，由如下步骤制备得到：

(1)木质素纯化处理：将木质素纯化处理得到提纯木质素；

(2)对提纯木质素磷酸化改性处理：