[发明专利]一种生物基阻燃剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种生物基阻燃剂及其制备方法和应用，属于阻燃材料技术领域，该阻燃剂的制备方法具体为将羧基化纤维素纳米晶、磷化石墨烯和九水合硝酸铁分散于水中，搅拌反应10‑20min后调pH值至8.0‑8.8，再搅拌20‑30min，过滤获得黑色沉淀物，将该黑色沉淀物洗涤至中性，冷冻干燥后制得生物基阻燃剂，该阻燃剂原料来源丰富、且绿色环保，从而促进生物质基聚酯阻燃剂的绿色化，另外，该阻燃剂在空气氛中炭化后可以作为电极材料使用。该阻燃剂制备方法简单，易操作，且成本低，适合工业化生产。

技术领域

本发明属于阻燃材料技术领域，具体涉及一种生物基阻燃剂及其制备方法和应用。

背景技术

阻燃剂是阻燃材料的重要添加剂，但目前阻燃剂大多属于化合物类阻燃剂，不适应阻燃剂绿色化发展方向。尽管有淀粉、植酸、木质素等天然产物经改性后作为绿色阻燃剂使用，但该类天然产物的产量并不丰富，而纤维素材料虽产量丰富，但其具有易燃特性，因此以上均不能很好的推动阻燃剂的绿色化发展。

另外，纤维素纳米晶因其高的结晶度，炭化处理后易形成石墨化炭，已被用作电极材料前驱体，然而因纤维素材料易燃特性，其炭化时需在惰性气氛中进行，炭化工艺比较复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种生物基阻燃剂的制备方法；目的之二在于提供一种生物基阻燃剂；目的之三在于提供一种生物基阻燃剂在制备电极材料中的应用。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种生物基阻燃剂的制备方法，所述方法如下：

将羧基化纤维素纳米晶、磷化石墨烯和九水合硝酸铁分散于水中，搅拌反应10-20min后调pH值至8.0-8.8，再搅拌20-30min，过滤获得黑色沉淀物，将所述黑色沉淀物洗涤至中性，冷冻干燥后制得生物基阻燃剂。

优选的，所述羧基化纤维素纳米晶的制备方法如下：

按质量比3:10将纤维素纳米晶和马来酸酐分散于二甲基甲酰胺中，于100-120℃下搅拌反应6-8h后洗涤至中性，获得羧基化纤维素纳米晶悬浮液，将所述悬浮液冷冻干燥后制得羧基化纤维素纳米晶。

优选的，所述纤维素纳米晶的制备方法如下：

按质量体积比5:375将棉绒加入浓度为4mol/L的盐酸中搅拌水解90min后洗涤至中性，获得纤维素纳米晶悬浮液，将所述悬浮液冷冻干燥后制得纤维素纳米晶，所述质量体积比的单位为g:mL。

优选的，所述磷化石墨烯的制备方法如下：

首先将氧化石墨烯加入二甲基甲酰胺中，超声后制得氧化石墨烯悬浮液，然后向所述氧化石墨烯悬浮液中加入9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物，于120℃下搅拌反应2h后洗涤至中性，获得磷化石墨烯悬浮液，将所述悬浮液冷冻干燥后制得磷化石墨烯，所述氧化石墨烯悬浮液中氧化石墨烯和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物的质量比为1:1。

优选的，所述超声的功率为100-200W，超声的时间为30-60min。

优选的，所述羧基化纤维素纳米晶、磷化石墨烯和九水合硝酸铁的质量比为1:0.1:0.1-1:1:0.1。

2、所述的方法制备的生物基阻燃剂。

3、所述的生物基阻燃剂在制备电极材料中的应用。

优选的，所述电极材料的制备方法如下：

将所述生物基阻燃剂放入马弗炉中，以2-5℃/min的速率升温至700-1000℃后，再以2-5℃/min的速率降温至室温，即可。