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摘要
基于常态燃烧成炭策略,期望纤维素纳米晶(CNC)的高度结晶结构利于转化成炭,设计引入具有稳定碳骨架的石墨烯、能捕捉自由基的含磷化合物及具有脱氢催化成炭功能的固体酸金属离子,通过共价结合和络合作用将各组分杂化成一体.为此,将9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物与氧化石墨烯(GO)反应得到含磷GO (P-GO),进而通过Fe3+与P-GO和马来酸酐修饰的CNC (CNC-COOH)的表面羧基的络合作用,制得新型阻燃剂(CNC@P-GO).与CNC-COOH和P-GO单独在高温空气氛下无残炭相对比,该CNC@P-GO阻燃剂在CNC-COOH和P-GO当量比为2:1时,残炭量可最高达37.6%并呈石墨化连续炭层结构.应用于生物基聚酯的阻燃,仅5 wt%添加量改性就导致原本无残炭的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的残炭率达到17%,且燃烧热释放峰值及总热释放降幅分别达到71%和66%.燃烧热急剧降低提高了PBS的火安全,主要归因于CNC@P-GO杂化阻燃剂促进了致密连续的炭层结构的形成.本研究丰富了基于生物质资源设计高效阻燃剂及提高生物基聚酯火安全的思路.
