[发明专利]一种剑麻基CH/APP层层自组装阻燃材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种剑麻基CH/APP层层自组装阻燃材料及其制备方法。该剑麻基CH/APP层层自组装阻燃材料是由基材和修饰层组成，所述基材为剑麻纤维，所述修饰层是聚阳离子电解质壳聚糖(CH)和聚阴离子电解质聚磷酸铵(APP)，聚阳离子电解质壳聚糖(CH)和聚阴离子电解质聚磷酸铵(APP)通过静电层层自组装交替吸附在剑麻表面。本发明制得的剑麻基CH/APP层层自组装阻燃材料的阻燃性能优异，热性能显著提高，且制备方法简单。

技术领域

本发明涉及一种剑麻基CH/APP层层自组装阻燃材料及其制备方法，属于新型自组装阻燃涂层修饰剑麻纤维技术领域。

背景技术

剑麻是一种多年生的硬质纤维作物，原产于中美洲，生长和分布在我国南方部分地区，自然资源丰富，属于天然农业作物可再生资源。剑麻纤维不仅具有良好的拉伸性能，还耐酸碱，耐腐蚀，容易获取，可生物降解等多种优点，是一种绿色环保的天然高分子材料，因其质轻，耐磨抗拉等优良的力学性能，与聚合物基体具有良好的相容性，可用作增强材料来改善聚合物基体的性能。然而剑麻纤维又是很容易燃烧的一种物质，这就极大地限制了其应用。

层层自组装作为一种简易、多功能的表面修饰方法，早于1966年，Iler首次报道了将带有相反电荷的胶体粒子交替沉积在玻璃片表面，成功制备了厚度可控的多层薄膜。然而，直至1991年，Decher等首次利用线型结构的带相反电荷的聚电解质通过静电层层自组装技术成功制备了多层复合平板膜后，层层自组装才广为人们接受，并在这几十年内得到了快速的发展。层层自组装技术是指利用逐层交替沉积的方法，借助各层分子间弱作用力（静电作用力，氢键等）为驱动力，使层与层之间能够自发缔合形成结构完整、性能稳定、并具有某种特定功能的分子聚集体和超分子结构的过程。与传统的成膜方法相比较，自组装技术具有以下几个优点：具有多种成膜驱动力，组装过程较简单、重现性高，对制膜基底的限制少，薄膜的组份和膜厚度可控，且机械、化学稳定性高。

发明内容

本发明的目的是提供一种剑麻基CH/APP层层自组装阻燃材料及其制备方法。

本发明的剑麻基CH/APP层层自组装阻燃材料由基材和修饰层组成，所述基材为剑麻纤维，所述修饰层是聚阳离子电解质壳聚糖(CH)和聚阴离子电解质聚磷酸铵(APP)，聚阳离子电解质壳聚糖(CH)和聚阴离子电解质聚磷酸铵(APP)通过静电层层自组装交替吸附在剑麻表面。

制备剑麻基CH/APP层层自组装阻燃材料的具体步骤为:

（1）预处理

把长条的剑麻在2-10%浓度的氢氧化钠溶液中浸泡1-5天，除去剑麻纤维表面的小分子物质，所述小分子物质包括木质素、果胶和蜡质物。

（2）带电处理

将预处理后的剑麻放到质量浓度为30-60%的硫酸溶液中，30-60 ℃下浸泡1-5分钟使剑麻带上负电，蒸馏水清洗1-3次，过滤，备用。

（3）自组装溶液的配制

壳聚糖溶液的配制：用乙酸溶液溶解壳聚糖，并加入氯化钠，室温下搅拌8-15小时，使其完全溶解，制得质量浓度为0.1-2%的壳聚糖溶液。

聚磷酸铵溶液的配制：将聚磷酸铵溶解于蒸馏水中，室温下搅拌8-15 小时，使其完全溶解，制得浓度为1-5 mg/mL的聚磷酸铵溶液。

（4）剑麻基CH/APP层层自组装阻燃材料的制备

把处理后的剑麻剪碎，充分分散在壳聚糖溶液中，磁力搅拌1-3小时，搅拌结束后，再用乙酸溶液洗涤抽滤1-3次；将抽干的剑麻纤维浸泡到聚磷酸铵溶液中，磁力搅拌1-3小时后，再用蒸馏水洗涤抽滤1-3次，完成一次壳聚糖涂层、聚磷酸铵涂层的吸附过程；重复上述过程5-20次，得到5-20层交替吸附在剑麻基材表面的复合材料，即剑麻基CH/APP层层自组装阻燃材料。