本發(fā)明涉及生物基阻燃材料，具體涉及一種生物質(zhì)餅粕復(fù)合阻燃劑，屬于阻燃材料。
背景技術(shù)：
1、世界各國(guó)對(duì)涉及人身安全、健康的產(chǎn)品越來(lái)越重視，各類(lèi)天然高分子化合物及高分子聚合物的發(fā)展使得人們的衣食住行得到了極大的改善，但存在的安全問(wèn)題，尤其是易燃問(wèn)題成為亟需解決的難題。阻燃是解決火災(zāi)問(wèn)題的重要手段，阻燃劑是高分子材料的重要助劑之一，可以賦予高分子材料難燃性、自熄性和抑煙性。阻燃劑能夠改變物料的燃燒性能，使得物料難燃，離火自熄，燃燒時(shí)不產(chǎn)生或少產(chǎn)生有毒氣體等。阻燃劑的種類(lèi)多樣，例如氮系、磷系、鹵系、磷-氮系阻燃劑等。鹵系阻燃劑曾被廣泛的應(yīng)用，但由于其燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生的有毒氣體及煙霧，容易造成二次危害，且具有致癌作用，其使用日益收到限制。如今全球的環(huán)保要求不斷提高，各國(guó)研究人員都在積極探索高效、低廉、無(wú)毒的新型阻燃劑，其中磷系、氮系、硅系和生物基阻燃劑等成為各國(guó)研究熱點(diǎn)。
2、生物基材料屬于一種存在于自然界中的可再生資源，充分發(fā)揮其環(huán)境友好性和可再生優(yōu)點(diǎn)，為改善當(dāng)前面臨的資源匱乏等問(wèn)題提供了清晰的思路。生物基材料來(lái)源廣泛，且通常價(jià)格低廉，是可再生原材料，且不依賴(lài)化工原料，近年來(lái)愈發(fā)受到人們的重視。生物質(zhì)餅粕富含粗蛋白、粗纖維、糖類(lèi)、脂肪等成分，各種餅粕中粗蛋白比例通常達(dá)到30％-55％，表明這類(lèi)物質(zhì)有成為阻燃領(lǐng)域優(yōu)質(zhì)新型生物基阻燃添加劑原料的潛力。生物質(zhì)餅粕組成中的蛋白含量和磷含量表明生物聚合物自身良好的熱穩(wěn)定性和成炭性。生物基餅粕阻燃劑的研究開(kāi)發(fā)對(duì)于各類(lèi)生物質(zhì)餅粕資源的綜合開(kāi)發(fā)、合理利用、綠色化和低廉化都具有至關(guān)重要的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明依據(jù)蛋白質(zhì)阻燃機(jī)理，結(jié)合磷-氮協(xié)效及磷-氮-硼協(xié)效機(jī)理，利用生物質(zhì)餅粕中的粗蛋白與磷及硼的阻燃協(xié)效作用，通過(guò)磷和/或硼的改性得到生物質(zhì)餅粕復(fù)合阻燃劑。
2、具體
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為：將生物基餅粕a、改性試劑b、溶劑c或無(wú)溶劑，一定溫度下進(jìn)行反應(yīng)，含磷酸與生物質(zhì)粗蛋白的反應(yīng)形式可以為o-磷酸化、n-磷酸化、s-磷酸化及?；姿峄蚨喾N磷?；膹?fù)合物。反應(yīng)完成后與含氮物質(zhì)d進(jìn)一步成鹽反應(yīng)，得到目標(biāo)生物基復(fù)合阻燃劑。
3、反應(yīng)機(jī)理為：生物質(zhì)餅粕a中殘余活潑氨基、羥基、羧基等與改性試劑b反應(yīng)，反應(yīng)后形成磷酸胺、磷酸酯等共價(jià)鍵，進(jìn)一步的與含氮物質(zhì)d反應(yīng)，含氮物質(zhì)與改性試劑殘基或生物質(zhì)餅粕a中殘余羧基等反應(yīng)，通形成磷酸銨或羧酸銨提供水溶性。若體系中改性試劑是含磷試劑和含硼試劑混合使用，則含硼試劑一方面起到催化磷酸胺、磷酸酯和磷酸銨、羧酸銨的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，同時(shí)含硼試劑可以與大分子粗蛋白、粗纖維等進(jìn)行配位螯合而穩(wěn)定，在體系中實(shí)現(xiàn)磷-氮-硼的協(xié)效阻燃作用。
4、進(jìn)一步的生物質(zhì)餅粕為常見(jiàn)的富含粗蛋白的可再生餅粕資源，具體可以為菜籽餅粕、棉籽餅粕、油茶籽餅粕、大豆餅粕、花生餅粕、葵花籽餅粕、芝麻餅粕、棕櫚餅粕、亞麻籽餅粕、紅花籽粕；
5、進(jìn)一步的改性試劑b為磷酸、亞磷酸、聚磷酸、焦磷酸、氨基三甲叉膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、植酸、硼酸、硼砂、硼烷、硼酸酯、芳基硼酸酯中一種或幾種混合物；優(yōu)選磷硼兩種或三種混合物；
6、進(jìn)一步的改性溶劑c為甲苯、二甲苯、乙腈、四氫呋喃、乙醇、甲醇，改性溫度為溶劑的回流溫度；
7、進(jìn)一步的改性后成鹽用的含氮物質(zhì)d為尿素、硫脲、胍、氨水、甲胺水溶液、雙氰胺、三聚氰胺；
8、進(jìn)一步的復(fù)合阻燃劑的用量為5％-45％，作為固體直接添加使用或?qū)⑵溆没蛉芙夂?，配置成水溶液使用，溶液可以用氨水調(diào)節(jié)合適的ph，使得阻燃劑溶液為酸性、中性或堿性，可在后續(xù)更好的維持復(fù)合材料的形態(tài)及降低其機(jī)械強(qiáng)度損失。
9、更進(jìn)一步的該類(lèi)型阻燃劑可適用于織物、板材及高分子聚合物阻燃。
1.本發(fā)明提供一種生物質(zhì)餅粕復(fù)合阻燃劑及制備和應(yīng)用方法，其特征在于：將生物基餅粕a、改性試劑b、溶劑c或無(wú)溶劑，一定溫度下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完成后與含氮物質(zhì)d和適量去離子水進(jìn)一步成鹽反應(yīng)，得到目標(biāo)生物基復(fù)合阻燃劑。
2.一種生物質(zhì)餅粕復(fù)合阻燃劑的制備及其應(yīng)用方法，其特征在于：步驟(1)中，生物質(zhì)餅粕a為菜籽餅粕、棉籽餅粕、油茶籽餅粕、大豆餅粕、花生餅粕、葵花籽餅粕、芝麻餅粕、棕櫚餅粕、亞麻籽餅粕、紅花籽粕。
3.一種生物質(zhì)餅粕復(fù)合阻燃劑的制備及其應(yīng)用方法，其特征在于：步驟(1)中，改性試劑b為磷酸、亞磷酸、聚磷酸、焦磷酸、氨基三甲叉膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、植酸、硼酸、硼砂、硼烷、硼酸酯、芳基硼酸酯中一種或幾種混合物。
4.一種生物質(zhì)餅粕復(fù)合阻燃劑的制備及其應(yīng)用方法，其特征在于：步驟(1)中，溶劑c為甲苯、二甲苯、乙腈、四氫呋喃、乙醇、甲醇。
5.一種生物質(zhì)餅粕復(fù)合阻燃劑的制備及其應(yīng)用方法，其特征在于：步驟(1)中，一定溫度為60-180℃。
6.一種生物質(zhì)餅粕復(fù)合阻燃劑的制備及其應(yīng)用方法，其特征在于：步驟(1)中，含氮物質(zhì)d為尿素、硫脲、胍、氨水、甲胺水溶液、雙氰胺、三聚氰胺。
7.一種生物質(zhì)餅粕復(fù)合阻燃劑的制備及其應(yīng)用方法，其特征在于：復(fù)合阻燃劑的用量為5％-45％，作為固體直接添加使用或?qū)⑵溆没蛉芙夂?，配置成水溶液使用?/p>
8.一種生物質(zhì)餅粕復(fù)合阻燃劑的制備及其應(yīng)用方法，其特征在于：該類(lèi)型阻燃劑可適用于織物、板材、聚合物阻燃。