磷/硼基阻燃改性纳纤化纤维素的制备与表征

作     者：张献辉 童聪聪 魏金光 刘宏治 ZHANG Xianhui;TONG Congcong;WEI Jinguang;LIU Hongzhi

作者机构：中国化工集团曙光橡胶工业研究设计院有限公司广西桂林541004 浙江农林大学工程学院浙江杭州311300 安徽农业大学林木材质改良与高效利用国家林草局重点实验室安徽合肥230036 浙大宁波理工学院材料科学与工程学院浙江宁波315100 

出 版 物：《纤维素科学与技术》 (Journal of Cellulose Science and Technology)

年 卷 期：2024年第32卷第4期

页      面：27-33页

学科分类：082903[工学-林产化学加工工程] 08[工学] 0829[工学-林业工程] 

基　　金：广西重点研发计划(桂科AB21196038和AB23026136)、宁波市重点研发计划暨“揭榜挂帅”项目(2022Z101和2023Z188)、宁波市“3315计划”创新团队项目 

主　　题：竹浆 纳纤化纤维素 磷酰化 硼化 阻燃性 

摘      要：纳纤化纤维素(Nanofibrillated cellulose,NFC)具有力学性能高、热膨胀系数低、长径比大、原料来源广、可再生等优点,是一种应用前景广阔的一维生物质纳米材料。然而,它具有易燃的缺点,限制了其在纳米纸、柔性电子、电容器隔膜等领域的应用。为此,文中以市售漂白和未漂白(L)的竹浆为原料,采用磷酸氢二铵/尿素体系(P)在竹纤维表面引入磷酸酯基团,并运用高压均质法制备NFC(P/NFC和L-P/NFC),再用硼砂(B)对其硼化处理,制得阻燃型NFC(B/P-NFC和L-B/P-NFC)。结果表明,NFC分子链上成功接枝了磷酸酯基团和硼酸基团;B/P-NFC和L-B/P-NFC保留了原竹纤维的Ⅰ型纤维素晶体结构;磷酰化显著改善了NFC的阻燃性,残炭率提高了2.24倍,热释放速率降低了40.5%;再经硼化处理后,残炭率增加了2.89倍,热释放速率降低了83.58%,仅为30.17 W/g。此研究结果有望为高阻燃NFC材料的开发和应用提供新的思路和数据参考。