一种全生物质阻燃剂、其制备方法及其应用

本发明涉及阻燃剂材料制备，尤其涉及一种全生物质阻燃剂、其制备方法及其用于制备阻燃棉织物的方法。

背景技术：

1、棉织物以其柔软舒适、保暖性好、吸湿透气、易于染整加工、耐碱性和耐光性等优点，在服装、家居、医疗卫生和工业用品等领域有着广泛的应用。然而，由于棉织物易燃的特性，特别是在冶金、消防、化工等高风险行业以及家纺产品中，对棉织物的阻燃处理需求日趋强烈，以更好应对安全风险和减少火灾损失。另一方面，人体皮肤表面的代谢物为细菌的滋生提供温床，在传统的生产工艺中，通常使用银离子、铜离子、氧化锌等无机材料对棉织物进行抗菌整理，抗菌成分与棉织物间仅存在物理吸附作用，在水洗、揉搓、摩擦等日常使用中容易失效，长效抗菌效果较差。因此，有必要改进棉织物的长效抗菌能力。

2、植酸作为一种天然存在于植物体内的有机磷酸化合物，因富含磷元素，具有催化纺织品脱水成炭的能力，近年来被广泛应用于阻燃材料领域。中国专利cn115141292a公开了一种全生物质自组装单组份膨胀型阻燃剂及其制备方法和应用，该技术工艺流程繁杂，对织物的物理性能如手感和强度有损伤，并没有在棉织物上的相关应用数据。中国专利cn119221285a公开了一种基于植酸酯化纳米纤维素纤维的高效阻燃织物及其制备方法，该专利没有说明阻燃织物水洗耐久性，并且该阻燃剂结构中仅含有适合做酸源的含磷基团，阻燃元素单一，阻燃效率有限。中国专利cn 119465633 a公开了一种基于磷/氮/硅阻燃剂的耐久阻燃抑烟棉织物的制备方法，该方法中使用的阻燃剂原材料来源于化工产品，导致了其潜在的健康风险，与健康安全、环境友好发展的要求相悖。

技术实现思路

1、针对现有技术中的不足，本发明提供了一种全生物质阻燃剂、其制备方法及其应用，以解决现有技术中阻燃效率低、耐水性差及释放有害物质的技术问题。

2、本发明提供了一种全生物质阻燃剂，包括：没食子酸改性壳聚糖、植酸以及金属盐，其中，通过植酸根的磷酸基团、没食子酸的酚羟基以及金属盐离子之间的多重配位作用形成三维网络结构。

3、本发明还提供了一种全生物质阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：

4、步骤1：将壳聚糖溶解于2% v/v醋酸溶液中，并进行磁力搅拌，直至完全溶解；

5、步骤2：在步骤1获取的溶液中加入抗坏血酸与h2o2混合液，并用盐酸调节ph值至3，继续搅拌60分钟；

6、步骤3：加入没食子酸，反应16小时，用去离子水透析36 小时，其中，每6小时更换一次水；

7、步骤4：在-80 ℃冻干2 小时，得到没食子酸改性壳聚糖；

8、步骤5：将步骤4中获得的没食子酸改性壳聚糖加入到70 wt%的植酸溶液中，完全溶解后加入金属盐，并用氨水调节ph值至6；

9、步骤6：在90℃下反应2小时，用无水乙醇沉淀，在60℃下干燥，获得全生物质阻燃剂。

10、进一步地，所述步骤1中，壳聚糖的脱乙酰度为：95%，分子量为：8~10kda。

11、进一步地，所述步骤3中，壳聚糖与没食子酸的质量比为：2：1~5：1。

12、进一步地，所述步骤5中，植酸与没食子酸改性壳聚糖的质量比为：1:5~1:10。

13、进一步地，所述步骤5中，金属盐为fe2(so4)3，cuso4，znso4 中的一种。

14、进一步地，所述步骤5中，金属盐的用量为总质量的5%~10％。

15、本发明还提供了一种全生物质阻燃剂的应用，用于制备阻燃棉织物，包括如下步骤：

16、步骤s1：将全生物质阻燃剂加入水中搅拌溶解，并用氨水调节ph至6~7，形成阻燃整理液；

17、步骤s2：将棉织物浸入阻燃整理液中，先进行二浸二轧处理，再进行预烘、焙烘处理，得到阻燃棉织物。

18、进一步地，所述步骤s1中，形成的阻燃整理液中阻燃剂的含量为：120~150g/l。

19、进一步地，所述步骤s2的二浸二轧中，浸渍的总时间为：10min~15min；二浸二轧处理后的轧余率为：100%~110%。

20、进一步地，所述步骤s2中，预烘的温度为：70℃~90℃，预烘时长为：5min~10min；焙烘的温度为：150℃~160℃，焙烘时长为：3min~5min。

21、本发明的有益效果：

22、本发明具有高效的协同阻燃机制：植酸作为酸源在受热时释放磷酸，催化纤维素脱水炭化。没食子酸富含芳香环作为碳源，同时存在酚羟基，高温下可交联形成稳定的芳香族炭层。壳聚糖作为气源/成炭剂，受热分解产生不燃气体（nh3），稀释可燃气体，并形成膨胀炭层。金属离子（fe3⁺, cu2⁺,zn2+）作为催化剂，在高温下催化植酸分解和纤维素交联，显著提高炭渣的致密度和石墨化程度。

23、本发明具有优异的耐水洗性：通过植酸根~金属离子~壳聚糖形成的多重配位键（动态化学键），在织物表面构建了稳定的三维网络结构，即使在水洗条件下也难以解离，显著提高了耐久性。

24、本发明具有多功能性：没食子酸和金属离子（特别是铁、铜、锌离子）赋予了织物良好的抗氧化性及抗菌性能；同时，由于未使用卤素和甲醛树脂，整理后的织物符合绿色环保要求。

1.一种全生物质阻燃剂，其特征在于，包括：没食子酸改性壳聚糖、植酸以及金属盐，其中，通过植酸根的磷酸基团、没食子酸的酚羟基以及金属盐离子之间的多重配位作用形成三维网络结构。

2.一种如权利要求1所述的全生物质阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.如权利要求2所述的全生物质阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，壳聚糖的脱乙酰度为：95%，分子量为：8~10kda。

4.如权利要求2所述的全生物质阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，壳聚糖与没食子酸的质量比为：2：1~5：1。

5.如权利要求2所述的全生物质阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述步骤5中，植酸与没食子酸改性壳聚糖的质量比为：1:5~1:10。

6.如权利要求2所述的全生物质阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述步骤5中，金属盐为fe2(so4)3，cuso4，znso4 中的一种。

7.如权利要求2或6所述的全生物质阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述步骤5中，金属盐的用量为总质量的5%~10％。

8.一种如权利要求1所述的全生物质阻燃剂的应用，其特征在于，用于制备阻燃棉织物，包括如下步骤：

9.如权利要求8所述的全生物质阻燃剂的应用，其特征在于，所述步骤s1中，形成的阻燃整理液中阻燃剂的含量为：120~150g/l。

10.如权利要求8所述的全生物质阻燃剂的应用，其特征在于，所述步骤s2的二浸二轧中，浸渍的总时间为：10min~15min；二浸二轧处理后的轧余率为：100%~110%；预烘的温度为：70℃~90℃，预烘时长为：5min~10min；焙烘的温度为：150℃~160℃，焙烘时长为：3min~5min。