[发明专利]一种生物基阻燃及抗光老化PVA复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种生物基阻燃及抗光老化PVA复合材料的制备方法，聚乙烯醇分散于去离子水中，升温搅拌，冷却，得PVA分散液；加入冰醋酸和壳聚糖粉末，室温下搅拌至壳聚糖粉末完全溶解；加入植酸，搅拌，超声，得生物基阻燃PVA溶液；加入荧光粉，室温下搅拌，超声，得混合溶液；将混合溶液转移至模具中干燥，脱模，得到生物基阻燃及抗光老化PVA复合材料。该制备方法制备的复合材料具有优良的阻燃性能、力学性能和吸收紫外性能等，能减少PVA受紫外的影响，提高寿命以及抗光老化性能。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，涉及一种阻燃复合材料，具体涉及一种生物基阻燃及抗光老化PVA复合材料的制备方法。

背景技术

树脂基复合材料如聚乙烯醇（PVA）具有高的比强度、低的密度、抗疲劳性、减震性、耐化学腐蚀性等特点，被广泛应用于各行各业以及人们的日常生活中。然而其易燃性也导致了火灾的潜在隐患时刻威胁着人们的生活安全。为此通常采用添加阻燃剂的方式来降低PVA的易燃性，提高其使用安全性。但添加大量的阻燃剂会对材料的力学性能以及其固有优良性能造成非常大的影响。另一方面，PVA在户外使用时会受到各种环境因素的作用，尤其易受紫外光作用而发生光氧化，导致PVA失去光泽、变色、龟裂和脆化等，使其性能下降。添加紫外吸收剂可以抑制PVA的光老化，延长使用寿命，节约资源，降低成本，并能减少对环境的污染。常见的紫外吸收剂，如TiO₂、ZnS等吸收紫外线后会产生具有强氧化性的空穴和具有强还原性的光生电子，这些空穴与电子会和氧气、水等物质反应，生成化学活性较高的会与PVA发生反应的自由基，降低高分子材料性能，并最终导致其分解。

生物基阻燃剂有着环保、无污染、高效且原料来源广等优点，是目前阻燃剂研究的热点。其中PA和CH是生物基阻燃剂中较为常用的阻燃剂，两者表面电荷不同，使其具有相结合的可能性。因此通过将PA和CH在特定pH值下的反应，合成了一种绿色环保的生物基聚电解质复合物，将其与PVA复合，所制备出的阻燃复合材料不仅能有优异的阻燃性能，同时能提高其力学性能。在此基础上向上述体系中加入具有吸收紫外功能的荧光粉，可以抑制PVA的光老化，延长其使用寿命，从而为制备有多功能性的阻燃复合材料提供了可能性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物基阻燃及抗光老化PVA复合材料的制备方法，能制得阻燃性能优良、力学性能优良、抗光老化性能较强的PVA复合材料。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种生物基阻燃及抗光老化PVA复合材料的制备方法，具体按以下步骤进行：

步骤1：将2～5g聚乙烯醇（PVA）分散于100～250mL去离子水中，升温至80～95℃，搅拌1～3h，自然冷却至室温，得PVA分散液；

聚乙烯醇的聚合度为1750。

步骤2：在100～250mL的PVA分散液中加入0.5～2mL冰醋酸和0.1～1g壳聚糖粉末，室温下搅拌2～4h，直至壳聚糖粉末完全溶解，得混合液；将0.25～8g植酸添加到该混合液中，室温下搅拌1～2h，再超声1～4h，得生物基阻燃PVA溶液；

生物基阻燃剂是通过植酸（PA）和壳聚糖（CH）在pH值为1～5的范围下反应可得到聚电解质复合物阻燃剂，但是为了使反应更加充分有效和反应所产生的颗粒更小，本发明制备方法中pH定在2左右。

步骤3：向步骤2中得到的生物基阻燃PVA溶液中加入荧光粉，所加入荧光粉的质量为生物基阻燃PVA溶液和所加入荧光粉总质量的3～5%，室温下搅拌4～6h，再超声1～2h，得混合溶液；

所用荧光粉为在200nm～400nm波段有激发的荧光粉。

优选的荧光粉，这样制备：