[发明专利]一种新型反应型木质素基阻燃剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种新型反应型木质素基阻燃剂及其制备方法和应用，其制备包括：将降解木质素悬浮于水中，加入胺类水溶液，超声条件下经希夫碱反应得到N‑木质素；在N‑木质素的无水乙醇悬浮液中，加入DOPO，微波反应，得到NP‑木质素。本发明的一种新型反应型木质素基阻燃剂的制备方法，经过简单的降解和温和的反应条件得到具有更好的阻燃效果的NP‑木质素，同时NP‑木质素可替代苯酚参与合成改性发泡树脂，并进一步应用于酚醛泡沫，阻燃元素接枝到树脂分子结构上，不易迁移和渗出，稳定性和阻燃性好。

技术领域

本发明涉及阻燃剂领域，具体涉及一种新型反应型木质素基阻燃剂的及其制备方法和应用。

背景技术

我国年建筑量占世界第一，建筑保温材料市场巨大，聚苯乙烯泡沫和聚氨酯泡沫阻燃性能差，已发生多次火灾，造成了巨大的经济损失和人员伤亡，具有自阻燃的酚醛泡沫受到市场青睐，随着国家对保温材料阻燃性要求日益严格，酚醛泡沫的阻燃性期待进一步提高。木质素在酚醛泡沫中的应用主要是通过改性替代苯酚，降低成本，但是在提高泡沫阻燃性方面作用甚微。

膨胀型阻燃剂是一种环保的绿色阻燃剂，不含卤素，体系自身具有协同作用，燃烧时表面会生成炭质泡沫层，起到隔热、隔氧、抑烟、防滴等功效，具有优良的阻燃性能，且低烟、低毒、无腐蚀性气体产生，符合未来阻燃剂的研究开发方向。膨胀型阻燃剂有碳源、气源和酸源三部分组成，碳源多是季戊四醇、纤维素和木质素等，气源多是含氮化合物，酸源多是含磷化合物。DOPO是新型阻燃剂中间体，其结构中含有P-H键，对烯烃、环氧键和羰基极具活性，DOPO及其衍生物由于分子结构中含有联苯环和菲环结构，特别是侧磷基团以环状O＝P-O键的方式引入，比一般的、未成环的有机磷酸酯热稳定性和化学稳定性高，且无卤、无烟、无毒，不迁移，阻燃性能持久。《磷杂化本征阻燃聚氨酯的制备及其性能研究》(兰州理工大学硕士论文，2015)将DOPO和马来酸酐加成再与多元醇反应，发现当磷含量1％时，聚氨酯泡沫的氧指数从23％(磷含量为0)提高到38％。

我国木质素资源丰富，由于残炭高，可作为膨胀型阻燃剂廉价的碳源，制备过程中保留的酚羟基可参与酚醛树脂缩聚反应。公开号为CN103613728A的中国发明专利公开了一种利用木质素酚醛泡沫体的制备方法，该发明通过将木质素经过化学降解部分替代苯酚，与多聚甲醛在碱性催化剂下进行加成缩聚反应，该发明虽然降低酚醛泡沫成本，但在保证阻燃性能的条件下，苯酚替代量低，阻燃性能有待提高。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的木质素阻燃剂效果差的缺陷，从而提供一种新型反应型木质素基阻燃剂及其制备方法，该制备方法简单、无污染，同时该阻燃剂阻燃效果好，不含有卤素，属于环保的绿色阻燃剂。

本发明要解决的另一个技术问题在于克服现有技术中的木质素阻燃剂在酚醛泡沫中的阻燃性差的缺陷，从而提供一种新型反应型木质素基阻燃剂在制备改性发泡树脂、酚醛泡沫中的应用。

为解决上述技术问题，本发明提供一种新型反应型木质素基阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将降解木质素悬浮于水中，加入胺类水溶液，超声条件下经希夫碱反应得到N-木质素；

(2)在N-木质素的无水乙醇悬浮液中，加入DOPO(9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物)，微波反应，得到NP-木质素。

作为本发明所述的新型反应型木质素基阻燃剂的制备方法的一种优选方案：所述的降解木质素是木质素经过水解、氧化、还原或超临界中的任何一种方法得到的。

作为本发明所述的新型反应型木质素基阻燃剂的制备方法的一种优选方案：所述木质素包括水解木质素、木质素硫酸盐、碱木质素、木质素磺酸盐、有机溶剂木质素、高沸醇木质素、酶解木质素中的任意一种。

作为本发明所述的新型反应型木质素基阻燃剂的制备方法的一种优选方案：所述的胺类水溶液包括含有伯胺的胺类水溶液。