[发明专利]一种提高细菌纤维素凝胶海绵体阻燃性能的方法

说明书

本发明涉及海绵改性领域，尤其涉及一种提高细菌纤维素凝胶海绵体阻燃性能的方法，其包括：1)细菌纤维素凝胶海绵体的预处理；2)制备改性剂：a)将氢氧化铜溶液二乙醇胺溶液中，形成铜溶液；b)向铜溶液中加水，形成混合稀溶液；c)向混合稀溶液中加入聚乙二醇，搅拌得到中间体溶液；d)向工业氯仿中加入浓硫酸，超声震荡后萃取并分离、干燥，得到无醇高纯氯仿；e)将无醇高纯氯仿与中间体溶液混合，在低温条件下超声震荡得到改性剂；3)将经过预处理的细菌纤维素凝胶海绵体浸渍于改性剂中，抽气形成低压环境并浸渍至其不再产生气泡后继续浸渍并进行溶剂置换和冷冻干燥得到提高阻燃性能的细菌纤维素凝胶海绵体。

技术领域

本发明涉及海绵改性领域，尤其涉及一种提高细菌纤维素凝胶海绵体阻燃性能的方法。

背景技术

细菌纤维素以纯纤维素的形式存在，具有与植物或海藻产生的纤维素类似的结构，其具有致密的三维网络结构，纤维直径在30～100nm之间，是植物纤维素纤维的1/10～1/100之间，其化学结构分子式中含有丰富的羟基基团，分子内和分子间又存在大量的氢键，且其分子中吡喃葡萄糖的相邻六个碳原子呈稳定的椅式结构，稳定性极佳，同时具备极高的弹性性能。因此，细菌纤维素具有几个独特的物理化学性质：低密度、高纯度、高结晶度、超精细纳米网络结构、高持水能力、高弹性模量、良好的生物相容性和生物合成的可调控性。

因此以细菌纤维素水凝胶块为基体材料制备海绵体，可使得所制备的海绵体具有极为优秀的力学性能和极为稳定的化学性质，并且生物相容性极为优秀，相较于普通海绵体的人造成分，其对人体危害几乎为零，并且在自然条件下可进行讲解，对环境极为友好，是一种绿色环保的基体材料。

但是目前的细菌纤维素凝胶海绵体本身并不具备良好的阻燃性能，其一般通过添加阻燃剂提高细菌纤维素的阻燃性，以延缓燃烧、阻烟甚至使着火部位自熄。阻燃剂必须具有以下一种或数种功能：能在着火温度或接近着火温度下吸热分解成不可燃物质；能与泡沫燃烧产物反应生成不易燃物质；可分解出能终止泡沫自由基氧化反应的物质。

其中含磷阻燃剂主要在凝聚相发挥作用，磷化物可以消耗泡沫塑料燃烧时分解出的可燃气体，使其转化成不易燃烧的炭化物，泡沫体中磷(P)含量达1.5％左右时即可获得较佳的阻燃效果。

含卤素阻燃剂主要在气相中发挥作用，卤素是燃烧反应的链终止剂，在燃烧时生成卤化氢而抑制燃烧反应。据有关资料，为获得较满意的阻燃性能，茂密体中溴(Br)质量分数应达12％-14％，或氯(cl)质量分数达18％～20％。当磷-卤联用时，由于存在一定的协同效应，故0.5％P+(4％-5％)Br或1％P+(8％-12％)CI即可使材料具有自熄性。

但是含有卤素元素时，在燃烧过程中往往会产生窒息性气体，且发烟量较大，容易使人产生窒息，严重危害人体的生命安全。例如一种在中国专利文献上公开的一种生物质成炭阻燃剂的制备方法，其授权公告号为CN103275354B，该方法是将马铃薯淀粉生产企业产生的马铃薯废渣自然风干，粉碎，过180～300目筛后，于液体有机磷系阻燃剂中浸泡5～10h，分离，自然干燥后，再与可膨胀石墨混合，即得生物质成炭阻燃剂。但是其主要的有效成分仍然是马铃薯废渣中吸收的有机磷系阻燃剂以及可膨胀石墨混合，且可膨胀石墨没有进行改性，其与塑料基材之间的相容性往往不好。

发明内容

本发明是为了克服现有中所使用的阻燃剂中卤素元素在起到阻燃作用时易挥发产生有毒气体，对环境以及人体的危害较大，同时阻燃剂与基材之间的相容性较差，无法有效地发挥阻燃效果，以及阻燃剂用量添加量过大的问题，提供了一种提高细菌纤维素凝胶海绵体阻燃性能的方法，其能够极大程度上提高细菌纤维素凝胶海绵体的阻燃性能，并且避免形成了一种在发挥良好的阻燃作用同时能够对挥发、燃烧产生的含卤有害气体进行自吸收并起到二次阻燃效果的良好阻燃体系，此外，改性液在一定程度上可以对细菌纤维素凝胶海绵体的抗菌性能起到强化和改善。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：