一种环保型生物基纤维阻燃剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及纤维制造技术领域，尤其涉及一种环保型生物基纤维阻燃剂及其制备方法和应用。本发明专利技术将木质纤维素、磷氮源、水混合通过机械力化学法合成，离心后制得环保型生物基纤维阻燃剂，将该环保型生物基阻燃剂应用于纤维材料的后阻燃整理可得具有阻燃功能的纤维材料。本发明专利技术原料来源广泛、价格低廉、工艺可控，并且解决了传统阻燃剂制造以及纤维材料后阻燃整理中由于有机溶剂使用所带来的环境安全问题。本发明专利技术制备的具有阻燃功能的纤维材料，体现出优异的阻燃性、自熄性、环保性。环保性。环保性。

【技术实现步骤摘要】
一种环保型生物基纤维阻燃剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及纤维制造
，尤其涉及一种环保型生物基纤维阻燃剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]纤维材料是纤维状物质经过纺织等工艺形成的材料，由于其结构上的特殊性，使其具有比传统固体材料更为优异的物化特性，在众多领域得到了广泛的应用。特别是以棉纤维、木纤维、麻纤维等为代表的天然纤维，在纺织、造纸领域发挥了重要作用。但由于如织物、纸张等纤维材料具有极易燃烧的性质，并且还存在火焰蔓延速度快、火势不易控制等缺陷，限制了其应用范围。因此，对纤维材料进行阻燃处理对于公共安全具有重大意义。
[0003]纤维材料的阻燃处理从工艺阶段上可分为两大类：纤维材料本征阻燃处理、纤维材料后阻燃整理。由于纤维材料后阻燃整理工艺简单、实施方便，特别是对于已建成流水线而言，改造成本低、效率高，因此其作为纤维材料阻燃处理最常用的手段。纤维材料后阻燃整理通常是依靠添加阻燃剂来实现纤维材料阻燃功能，然而这些阻燃剂在制造及使用阶段常常使用有机溶剂(如甲醛、丙酮、DMF等)，例如ZL2019106303509号专利技术专利申请，使用了二甲基亚砜，N,N
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二甲基甲酰胺有机溶剂，严重危害环境安全，不符合现今清洁生产的大趋势。
[0004]因此，如何提供一种理想的合成方案，减少或避免有机溶剂的使用，并可提高物料在水中的分散性能，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种环保型生物基纤维阻燃剂及其制备方法和应用，来减少或避免有机溶剂的使用，并可提高物料在水中的分散性能。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种环保型生物基纤维阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)将木质纤维素、磷氮源和水混合后球磨得到粗品；
[0009](2)将步骤(1)得到的粗品离心后即得环保型生物基纤维阻燃剂。
[0010]优选的，所述木质纤维素、磷氮源的质量比为1:1～2。
[0011]优选的，所述磷氮源为聚磷酸铵、水溶性聚磷酸铵、蜜胺包覆聚磷酸铵、三聚氰胺磷酸盐、焦磷酸铵、三聚磷酸铵、四聚磷酸铵、磷酸二氢铵、焦磷酸三聚氰胺中的一种或几种。
[0012]优选的，所述球磨的转速为300～600rpm，时间为4～12h。
[0013]优选的，所述离心的转速为1000～5000rpm，时间为5～30min。
[0014]本专利技术还提供了一种由上述环保型生物基阻燃纤维制备方法获得的生物基纤维阻燃剂。
[0015]本专利技术还提供了一种生物基纤维阻燃剂在纤维材料阻燃中的应用方法，包括以下
步骤：
[0016]将纤维材料浸泡在生物基纤维阻燃剂中，浸泡结束后干燥即得具有阻燃功能的纤维材料。
[0017]优选的，所述纤维材料包括植物纤维材料、合成纤维材料和人造纤维材料。
[0018]优选的，浸泡时间为30～120min。
[0019]优选的，所述生物基纤维阻燃剂在使用前体积浓度稀释至10～20％或稀释至固含量0.5～4％。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0021](1)原料廉价易得，阻燃剂合成工艺简单可控，具有大规模生产可行性；
[0022](2)全过程不使用有机溶剂，做到了环境友好、清洁生产；
[0023](3)磷氮源可采用传统阻燃剂聚磷酸铵，可以对现有工艺进行改造，而不用大规模的彻底更换生产线；
[0024](4)该环保型生物基纤维阻燃剂可均匀吸附在纤维材料表面，在受热燃烧过程中，凝聚相快速形成致密炭层，抑制可燃气体生成，与此同时，气相中释放不燃气体，稀释可燃气体，赋予纤维材料自熄性，降低纤维材料损毁面积，提高残余质量，从而使得纤维材料具有优秀的火灾安全性能；
[0025](5)适用范围广，可用于棉纤维、木纤维等纤维材料中。
附图说明
[0026]图1为实验例1所得阻燃性能热释放速率曲线图；
[0027]图2为实验例2所得阻燃性能热释放速率曲线图；
[0028]图3为未经处理的棉纤维材料得SEM图；
[0029]图4为实施例6所得阻燃棉纤维材料的SEM图。
具体实施方式
[0030]本专利技术提供了一种环保型生物基纤维阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
[0031](1)将木质纤维素、磷氮源和水混合后球磨得到粗品；
[0032](2)将步骤(1)得到的粗品离心后即得环保型生物基纤维阻燃剂。
[0033]在本专利技术中，所述木质纤维素、磷氮源的质量比优选为1:1～2，进一步优选为1:1.1～1.6。
[0034]在本专利技术中，所述磷氮源优选为聚磷酸铵、水溶性聚磷酸铵、三聚氰胺磷酸盐、焦磷酸铵、三聚磷酸铵、四聚磷酸铵、磷酸二氢铵、焦磷酸三聚氰胺中的一种或几种，进一步优选为聚磷酸铵、水溶性聚磷酸铵、三聚氰胺磷酸盐、焦磷酸铵、三聚磷酸铵、四聚磷酸铵中的一种或几种。
[0035]在本专利技术中，所述球磨的转速优选为300～600rpm，进一步优选为400～500rpm；时间优选为4～12h，进一步优选为6～9h。
[0036]在本专利技术中，所述离心的转速优选为1000～5000rpm，进一步优选为2000～4000rpm；时间优选为5～30min，进一步优选为10～25min。
[0037]本专利技术还提供了一种由上述环保型生物基阻燃纤维制备方法获得的生物基纤维
阻燃剂。
[0038]本专利技术还提供了一种生物基纤维阻燃剂在纤维材料阻燃的应用方法，包括以下步骤：
[0039]将纤维材料浸泡在生物基纤维阻燃剂中，浸泡结束后干燥即得具有阻燃功能的纤维材料。
[0040]在本专利技术中，所述纤维材料包括植物纤维材料、合成纤维材料和人造纤维材料。
[0041]在本专利技术中，浸泡时间优选为30～120min，进一步优选为60～80min。
[0042]在本专利技术中，所述生物基纤维阻燃剂在使用前体积浓度稀释至10～20％或稀释至固含量0.5～4％，优选为体积浓度稀释至10～15％或稀释至固含量2～4％。
[0043]下面结合实施例对本专利技术提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本专利技术保护范围的限定。
[0044]实施例1
[0045]将31.25g木质纤维素与62.5g聚磷酸铵加入到500ml球磨罐中，加入球磨罐容积3/5体积的超纯水；设置球磨时间为10h，球磨转速为400rpm；球磨完成后，将球磨罐静置至室温，分离球磨珠与物料；
[0046]将球磨初步产物进行离心处理，在1500rpm下离心10min，5000rpm下离心10min；离心结束后取上清液，即为环保型生物基纤维阻燃剂；
[0047]将上述环保型生物基纤维阻燃剂体积浓度稀释至10％，取纸纤维材料浸没在该液体中，浸泡时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环保型生物基纤维阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将木质纤维素、磷氮源和水混合后球磨得到粗品；(2)将步骤(1)得到的粗品离心后即得环保型生物基纤维阻燃剂。2.根据权利要求1所述的一种环保型生物基纤维阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述木质纤维素、磷氮源的质量比为1:1～2。3.根据权利要求1或2所述的一种环保型生物基纤维阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述磷氮源为聚磷酸铵、水溶性聚磷酸铵、蜜胺包覆聚磷酸铵、三聚氰胺磷酸盐、焦磷酸铵、三聚磷酸铵、四聚磷酸铵、磷酸二氢铵、焦磷酸三聚氰胺中的一种或几种。4.根据权利要求3所述的一种环保型生物基纤维阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述球磨的转速为300～600rpm，时间为4～12h。5.根据权利要求1所述的一种环保型生物基纤维阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述离心的转...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦传梅，朴君秀，陈希磊，李少香，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：