CN105603555A - 一种生物基复合阻燃材料及其制备方法及应用 - Google Patents

一种生物基复合阻燃材料及其制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生物基复合阻燃材料及其制备方法及应用，所述材料由以下质量份的原料制成：白千层皮15～21份、水90～165份、石灰粉3～5份、浓度为28～35wt%的氢氧化钠溶液14～18份、尿素1.4～2.2份、卤化胺0.5～0.8份、三聚氰胺35～45份、氰尿酸42～50份、硅烷偶联剂2～2.8份、烷基烯醇1～1.4份、聚磷酸0.6～0.9份、氢氧化镁5～7份、高岭土6～8份；将白千层皮烘干、粉碎，加水熬成浆液；待冷至常温后，投入石灰粉与氢氧化钠溶液，搅拌；添加尿素、卤化胺、三聚氰胺、氰尿酸和硅烷偶联剂，搅拌反应后，加入其余原料搅匀制得。利用该材料制成的阻燃粘胶纤维具有高阻燃性和环保性。

Description

一种生物基复合阻燃材料及其制备方法及应用
技术领域
本发明涉及消防阻燃技术领域，具体是一种生物基复合阻燃材料及其制备方法及应用。
背景技术
当产生火灾后，为了尽可能的减少人员的伤亡和财产的损失，人们就需要进行抢险救灾的行动。但是救火具有很大的危险性，高温和火焰不仅会对人体产生很大的危害，还会阻碍人们的救援行动，消防员灭火防护服是消防员在进行灭火战斗中，用来保护身体不受火焰及辐射热侵害的专业防护装备，是目前在消防部队中最常用配备，也是使用频率最高的个人防护装备。
消防员灭火防护服要求具有阻燃、隔热、轻薄和热稳定性等，一般由阻燃外层、防水透气层、隔热层及舒适内里层四层组成，其中阻燃外层基本都是通过在织物纤维中掺入一定量的阻燃剂而获得阻燃性能的。然而现有的织物用阻燃剂的阻燃效果均不太理想，在高温辐射热能下，仍会大面积燃烧，阻燃隔热性能不佳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高阻燃性、环保的生物基复合阻燃材料及其制备方法及应用。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种生物基复合阻燃材料，按照质量份数计，由以下原料制成：白千层皮15～21份、水90～165份、石灰粉3～5份、氢氧化钠溶液14～18份、尿素1.4～2.2份、卤化胺0.5～0.8份、三聚氰胺35～45份、氰尿酸42～50份、硅烷偶联剂2～2.8份、烷基烯醇1～1.4份、聚磷酸0.6～0.9份、氢氧化镁5～7份、高岭土6～8份；其中，氢氧化钠溶液的质量百分比浓度为28～35%。
作为本发明进一步的方案：按照质量份数计，由以下原料制成：白千层皮18～20份、水115～130份、石灰粉3.5～4.2份、氢氧化钠溶液15～17份、尿素1.6～2.0份、卤化胺0.6～0.8份、三聚氰胺38～42份、氰尿酸46～50份、硅烷偶联剂2.2～2.5份、烷基烯醇1.2～1.3份、聚磷酸0.7～0.8份、氢氧化镁5.5～6.2份、高岭土7～7.8份；其中，氢氧化钠溶液的质量百分比浓度为30～35%。
作为本发明进一步的方案：按照质量份数计，由以下原料制成：白千层皮18份、水126份、石灰粉4份、氢氧化钠溶液16份、尿素1.8份、卤化胺0.7份、三聚氰胺40份、氰尿酸48份、硅烷偶联剂2.4份、烷基烯醇1.2份、聚磷酸0.8份、氢氧化镁5.8份、高岭土7.6份；其中，氢氧化钠溶液的质量百分比浓度为32%。
所述的生物基复合阻燃材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将白千层皮烘干，粉碎，过60～100目筛，得白千层皮粉，备用；
（2）按比例称取白千层皮粉和水，混合后，置于恒温加热设备内，再将恒温加热设备加热至95～100℃，保温熬制2～3h，得到白千层皮浆液；
（3）待白千层皮浆液自然冷却至常温后，按比例向其中投入石灰粉与氢氧化钠溶液，搅拌0.5～1h得到碱化白千层皮浆液；
（4）按比例将尿素、卤化胺、三聚氰胺、氰尿酸和硅烷偶联剂添加到碱化白千层皮浆液中，搅拌反应1.5～2h后，接着加入聚磷酸、氢氧化镁、高岭土，搅拌均匀后，制得所述的生物基复合阻燃材料。
所述的生物基复合阻燃材料在制备消防员灭火防护服用阻燃粘胶纤维或阻燃合成纤维方面的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过将白千层皮与水熬制成浆，再投入石灰粉与氢氧化钠溶液对其进行碱化，得到具有分散效果的碱化白千层皮浆液；再以该碱化白千层皮浆液、三聚氰胺、氰尿酸和硅烷偶联剂为原料，在尿素和卤化胺的联合催化作用后，添加聚磷酸、氢氧化镁和高岭土，制得一种高阻燃效果的生物基复合阻燃材料，适用于消防灭火防护服用阻燃粘胶纤维或阻燃合成纤维的生产，由该阻燃材料制得的阻燃粘胶纤维具有优异的阻燃效果和环保效果，应用前景十分广泛。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种生物基复合阻燃材料，按照质量份数计，由以下原料制成：白千层皮15份、水165份、石灰粉5份、氢氧化钠溶液14份、尿素1.4份、卤化胺0.8份、三聚氰胺35份、氰尿酸50份、硅烷偶联剂2份、烷基烯醇1.4份、聚磷酸0.6份、氢氧化镁7份、高岭土6份；其中，氢氧化钠溶液的质量百分比浓度为35%。
所述的生物基复合阻燃材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将白千层皮烘干，粉碎，过60目筛，得白千层皮粉，备用；
（2）按比例称取白千层皮粉和水，混合后，置于恒温加热设备内，再将恒温加热设备加热至95℃，保温熬制3h，得到白千层皮浆液；
（3）待白千层皮浆液自然冷却至常温后，按比例向其中投入石灰粉与氢氧化钠溶液，搅拌0.5h得到碱化白千层皮浆液；
（4）按比例将尿素、卤化胺、三聚氰胺、氰尿酸和硅烷偶联剂添加到碱化白千层皮浆液中，搅拌反应1.5h后，接着加入聚磷酸、氢氧化镁、高岭土，搅拌均匀后，制得所述的生物基复合阻燃材料。
实施例2
本发明实施例中，一种生物基复合阻燃材料，按照质量份数计，由以下原料制成：白千层皮21份、水90份、石灰粉3份、氢氧化钠溶液18份、尿素2.2份、卤化胺0.5份、三聚氰胺45份、氰尿酸42份、硅烷偶联剂2.8份、烷基烯醇1份、聚磷酸0.9份、氢氧化镁5份、高岭土8份；其中，氢氧化钠溶液的质量百分比浓度为28%。
所述的生物基复合阻燃材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将白千层皮烘干，粉碎，过100目筛，得白千层皮粉，备用；
（2）按比例称取白千层皮粉和水，混合后，置于恒温加热设备内，再将恒温加热设备加热至100℃，保温熬制2h，得到白千层皮浆液；
（3）待白千层皮浆液自然冷却至常温后，按比例向其中投入石灰粉与氢氧化钠溶液，搅拌1h得到碱化白千层皮浆液；
（4）按比例将尿素、卤化胺、三聚氰胺、氰尿酸和硅烷偶联剂添加到碱化白千层皮浆液中，搅拌反应2h后，接着加入聚磷酸、氢氧化镁、高岭土，搅拌均匀后，制得所述的生物基复合阻燃材料。
实施例3
本发明实施例中，一种生物基复合阻燃材料，按照质量份数计，由以下原料制成：白千层皮18份、水130份、石灰粉4.2份、氢氧化钠溶液15份、尿素1.6份、卤化胺0.8份、三聚氰胺38份、氰尿酸50份、硅烷偶联剂2.2份、烷基烯醇1.3份、聚磷酸0.7份、氢氧化镁6.2份、高岭土7份；其中，氢氧化钠溶液的质量百分比浓度为35%。
所述的生物基复合阻燃材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将白千层皮烘干，粉碎，过60目筛，得白千层皮粉，备用；
（2）按比例称取白千层皮粉和水，混合后，置于恒温加热设备内，再将恒温加热设备加热至95℃，保温熬制3h，得到白千层皮浆液；
（3）待白千层皮浆液自然冷却至常温后，按比例向其中投入石灰粉与氢氧化钠溶液，搅拌0.5h得到碱化白千层皮浆液；
（4）按比例将尿素、卤化胺、三聚氰胺、氰尿酸和硅烷偶联剂添加到碱化白千层皮浆液中，搅拌反应1.5h后，接着加入聚磷酸、氢氧化镁、高岭土，搅拌均匀后，制得所述的生物基复合阻燃材料。
实施例4
本发明实施例中，一种生物基复合阻燃材料，按照质量份数计，由以下原料制成：白千层皮20份、水115份、石灰粉3.5份、氢氧化钠溶液17份、尿素2.0份、卤化胺0.6份、三聚氰胺42份、氰尿酸46份、硅烷偶联剂2.5份、烷基烯醇1.2份、聚磷酸0.8份、氢氧化镁5.5份、高岭土7.8份；其中，氢氧化钠溶液的质量百分比浓度为30%。
所述的生物基复合阻燃材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将白千层皮烘干，粉碎，过100目筛，得白千层皮粉，备用；
（2）按比例称取白千层皮粉和水，混合后，置于恒温加热设备内，再将恒温加热设备加热至100℃，保温熬制2h，得到白千层皮浆液；
（3）待白千层皮浆液自然冷却至常温后，按比例向其中投入石灰粉与氢氧化钠溶液，搅拌1h得到碱化白千层皮浆液；
（4）按比例将尿素、卤化胺、三聚氰胺、氰尿酸和硅烷偶联剂添加到碱化白千层皮浆液中，搅拌反应2h后，接着加入聚磷酸、氢氧化镁、高岭土，搅拌均匀后，制得所述的生物基复合阻燃材料。
实施例5
本发明实施例中，一种生物基复合阻燃材料，按照质量份数计，由以下原料制成：白千层皮18份、水126份、石灰粉4份、氢氧化钠溶液16份、尿素1.8份、卤化胺0.7份、三聚氰胺40份、氰尿酸48份、硅烷偶联剂2.4份、烷基烯醇1.2份、聚磷酸0.8份、氢氧化镁5.8份、高岭土7.6份；其中，氢氧化钠溶液的质量百分比浓度为32%。
所述的生物基复合阻燃材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将白千层皮烘干，粉碎，过80目筛，得白千层皮粉，备用；
（2）按比例称取白千层皮粉和水，混合后，置于恒温加热设备内，再将恒温加热设备加热至98℃，保温熬制2.5h，得到白千层皮浆液；
（3）待白千层皮浆液自然冷却至常温后，按比例向其中投入石灰粉与氢氧化钠溶液，搅拌1h得到碱化白千层皮浆液；
（4）按比例将尿素、卤化胺、三聚氰胺、氰尿酸和硅烷偶联剂添加到碱化白千层皮浆液中，搅拌反应2h后，接着加入聚磷酸、氢氧化镁、高岭土，搅拌均匀后，制得所述的生物基复合阻燃材料。
对比例1
与实施例5相比，采用的原料不含有白千层皮、水、石灰粉和氢氧化钠溶液，其余与实施例5完全相同，制得一种阻燃材料。
为检测本发明各实施例所述的阻燃材料的阻燃效果，利用所述阻燃材料制备了阻燃粘胶纤维，利用上述各实施例及对比例1制得的阻燃材料制备了消防灭火防护服用阻燃粘胶纤维，具体制备步骤为：按照粘胶原液质量的20～25%，将所述的阻燃材料与预先调好的甲纤含量8.5%、熟成度15（10%氯化铵）、粘度30～32秒（落球法）的粘胶原液混合，通过超声波处理使之混合均匀，得到阻燃粘胶纺丝溶液，再利用常规的纺丝、后处理和烘干工艺将其制备成阻燃粘胶纤维。对各阻燃粘胶纤维进行阻燃试验，试验数据汇总如表1所示。
表1各实施例及对比例1制得的阻燃粘胶纤维的阻燃性能比较
由表1可知，对比例1未添加白千层皮、水、石灰粉和氢氧化钠溶液，即不含碱化白千层皮浆液，制得的阻燃粘胶纤维的极限氧指数仅为24%；而实施例1～5制得的阻燃粘胶纤维的极限氧指数≥28%，尤其实施例5的极限氧指数高达32%。对比可以知晓，本发明以碱化白千层皮浆液、三聚氰胺、氰尿酸和硅烷偶联剂为原料，在尿素和卤化胺的联合催化作用后，添加聚磷酸、氢氧化镁和高岭土，制得的一种生物基复合阻燃材料，适用于消防灭火防护服用阻燃粘胶纤维或阻燃合成纤维的生产，由该阻燃材料制得的阻燃粘胶纤维具有优异的阻燃效果和环保效果，应用前景十分广泛。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种生物基复合阻燃材料，其特征在于，按照质量份数计，由以下原料制成：白千层皮15～21份、水90～165份、石灰粉3～5份、氢氧化钠溶液14～18份、尿素1.4～2.2份、卤化胺0.5～0.8份、三聚氰胺35～45份、氰尿酸42～50份、硅烷偶联剂2～2.8份、烷基烯醇1～1.4份、聚磷酸0.6～0.9份、氢氧化镁5～7份、高岭土6～8份；其中，氢氧化钠溶液的质量百分比浓度为28～35%。
2.根据权利要求1所述的生物基复合阻燃材料，其特征在于，按照质量份数计，由以下原料制成：白千层皮18～20份、水115～130份、石灰粉3.5～4.2份、氢氧化钠溶液15～17份、尿素1.6～2.0份、卤化胺0.6～0.8份、三聚氰胺38～42份、氰尿酸46～50份、硅烷偶联剂2.2～2.5份、烷基烯醇1.2～1.3份、聚磷酸0.7～0.8份、氢氧化镁5.5～6.2份、高岭土7～7.8份；其中，氢氧化钠溶液的质量百分比浓度为30～35%。
3.根据权利要求1所述的生物基复合阻燃材料，其特征在于，按照质量份数计，由以下原料制成：白千层皮18份、水126份、石灰粉4份、氢氧化钠溶液16份、尿素1.8份、卤化胺0.7份、三聚氰胺40份、氰尿酸48份、硅烷偶联剂2.4份、烷基烯醇1.2份、聚磷酸0.8份、氢氧化镁5.8份、高岭土7.6份；其中，氢氧化钠溶液的质量百分比浓度为32%。
4.根据权利要求1～3任一所述的生物基复合阻燃材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将白千层皮烘干，粉碎，过60～100目筛，得白千层皮粉，备用；
（2）按比例称取白千层皮粉和水，混合后，置于恒温加热设备内，再将恒温加热设备加热至95～100℃，保温熬制2～3h，得到白千层皮浆液；
（3）待白千层皮浆液自然冷却至常温后，按比例向其中投入石灰粉与氢氧化钠溶液，搅拌0.5～1h得到碱化白千层皮浆液；
（4）按比例将尿素、卤化胺、三聚氰胺、氰尿酸和硅烷偶联剂添加到碱化白千层皮浆液中，搅拌反应1.5～2h后，接着加入聚磷酸、氢氧化镁、高岭土，搅拌均匀后，制得所述的生物基复合阻燃材料。
5.如权利要求1～3任一所述的生物基复合阻燃材料在制备消防员灭火防护服用阻燃粘胶纤维或阻燃合成纤维方面的应用。
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