本發明涉及生物基阻燃材料，具體涉及一種生物質餅粕復合阻燃劑，屬于阻燃材料。
背景技術：
1、世界各國對涉及人身安全、健康的產品越來越重視，各類天然高分子化合物及高分子聚合物的發展使得人們的衣食住行得到了極大的改善，但存在的安全問題，尤其是易燃問題成為亟需解決的難題。阻燃是解決火災問題的重要手段，阻燃劑是高分子材料的重要助劑之一，可以賦予高分子材料難燃性、自熄性和抑煙性。阻燃劑能夠改變物料的燃燒性能，使得物料難燃，離火自熄，燃燒時不產生或少產生有毒氣體等。阻燃劑的種類多樣，例如氮系、磷系、鹵系、磷-氮系阻燃劑等。鹵系阻燃劑曾被廣泛的應用，但由于其燃燒時會產生的有毒氣體及煙霧，容易造成二次危害，且具有致癌作用，其使用日益收到限制。如今全球的環保要求不斷提高，各國研究人員都在積極探索高效、低廉、無毒的新型阻燃劑，其中磷系、氮系、硅系和生物基阻燃劑等成為各國研究熱點。
2、生物基材料屬于一種存在于自然界中的可再生資源，充分發揮其環境友好性和可再生優點，為改善當前面臨的資源匱乏等問題提供了清晰的思路。生物基材料來源廣泛，且通常價格低廉，是可再生原材料，且不依賴化工原料，近年來愈發受到人們的重視。生物質餅粕富含粗蛋白、粗纖維、糖類、脂肪等成分，各種餅粕中粗蛋白比例通常達到30％-55％，表明這類物質有成為阻燃領域優質新型生物基阻燃添加劑原料的潛力。生物質餅粕組成中的蛋白含量和磷含量表明生物聚合物自身良好的熱穩定性和成炭性。生物基餅粕阻燃劑的研究開發對于各類生物質餅粕資源的綜合開發、合理利用、綠色化和低廉化都具有至關重要的意義。
技術實現思路
1、本發明依據蛋白質阻燃機理，結合磷-氮協效及磷-氮-硼協效機理，利用生物質餅粕中的粗蛋白與磷及硼的阻燃協效作用，通過磷和/或硼的改性得到生物質餅粕復合阻燃劑。
2、具體
技術實現要素：
為：將生物基餅粕a、改性試劑b、溶劑c或無溶劑，一定溫度下進行反應，含磷酸與生物質粗蛋白的反應形式可以為o-磷酸化、n-磷酸化、s-磷酸化及酰基磷酸化或多種磷酰化的復合物。反應完成后與含氮物質d進一步成鹽反應，得到目標生物基復合阻燃劑。
3、反應機理為：生物質餅粕a中殘余活潑氨基、羥基、羧基等與改性試劑b反應，反應后形成磷酸胺、磷酸酯等共價鍵，進一步的與含氮物質d反應，含氮物質與改性試劑殘基或生物質餅粕a中殘余羧基等反應，通形成磷酸銨或羧酸銨提供水溶性。若體系中改性試劑是含磷試劑和含硼試劑混合使用，則含硼試劑一方面起到催化磷酸胺、磷酸酯和磷酸銨、羧酸銨的化學反應過程，同時含硼試劑可以與大分子粗蛋白、粗纖維等進行配位螯合而穩定，在體系中實現磷-氮-硼的協效阻燃作用。
4、進一步的生物質餅粕為常見的富含粗蛋白的可再生餅粕資源，具體可以為菜籽餅粕、棉籽餅粕、油茶籽餅粕、大豆餅粕、花生餅粕、葵花籽餅粕、芝麻餅粕、棕櫚餅粕、亞麻籽餅粕、紅花籽粕；
5、進一步的改性試劑b為磷酸、亞磷酸、聚磷酸、焦磷酸、氨基三甲叉膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、植酸、硼酸、硼砂、硼烷、硼酸酯、芳基硼酸酯中一種或幾種混合物；優選磷硼兩種或三種混合物；
6、進一步的改性溶劑c為甲苯、二甲苯、乙腈、四氫呋喃、乙醇、甲醇，改性溫度為溶劑的回流溫度；
7、進一步的改性后成鹽用的含氮物質d為尿素、硫脲、胍、氨水、甲胺水溶液、雙氰胺、三聚氰胺；
8、進一步的復合阻燃劑的用量為5％-45％，作為固體直接添加使用或將其用或溶解后，配置成水溶液使用，溶液可以用氨水調節合適的ph，使得阻燃劑溶液為酸性、中性或堿性，可在后續更好的維持復合材料的形態及降低其機械強度損失。
9、更進一步的該類型阻燃劑可適用于織物、板材及高分子聚合物阻燃。
1.本發明提供一種生物質餅粕復合阻燃劑及制備和應用方法，其特征在于：將生物基餅粕a、改性試劑b、溶劑c或無溶劑，一定溫度下進行反應，反應完成后與含氮物質d和適量去離子水進一步成鹽反應，得到目標生物基復合阻燃劑。
2.一種生物質餅粕復合阻燃劑的制備及其應用方法，其特征在于：步驟(1)中，生物質餅粕a為菜籽餅粕、棉籽餅粕、油茶籽餅粕、大豆餅粕、花生餅粕、葵花籽餅粕、芝麻餅粕、棕櫚餅粕、亞麻籽餅粕、紅花籽粕。
3.一種生物質餅粕復合阻燃劑的制備及其應用方法，其特征在于：步驟(1)中，改性試劑b為磷酸、亞磷酸、聚磷酸、焦磷酸、氨基三甲叉膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、植酸、硼酸、硼砂、硼烷、硼酸酯、芳基硼酸酯中一種或幾種混合物。
4.一種生物質餅粕復合阻燃劑的制備及其應用方法，其特征在于：步驟(1)中，溶劑c為甲苯、二甲苯、乙腈、四氫呋喃、乙醇、甲醇。
5.一種生物質餅粕復合阻燃劑的制備及其應用方法，其特征在于：步驟(1)中，一定溫度為60-180℃。
6.一種生物質餅粕復合阻燃劑的制備及其應用方法，其特征在于：步驟(1)中，含氮物質d為尿素、硫脲、胍、氨水、甲胺水溶液、雙氰胺、三聚氰胺。
7.一種生物質餅粕復合阻燃劑的制備及其應用方法，其特征在于：復合阻燃劑的用量為5％-45％，作為固體直接添加使用或將其用或溶解后，配置成水溶液使用。
8.一種生物質餅粕復合阻燃劑的制備及其應用方法，其特征在于：該類型阻燃劑可適用于織物、板材、聚合物阻燃。