一种含氨基酸的丙烯酸无卤阻燃材料及其制备方

本发明涉及精细化工，尤其涉及一种含氨基酸的丙烯酸无卤阻燃材料及其制备方法。背景技术：1、阻燃剂的无卤化已经成为一个不可抗拒的历史潮流。虽然卤系阻燃剂具有性价比高的优势，但该类阻燃剂在燃烧时产生大量有毒和腐蚀性的气体，引发了人们对其环保问题的担忧。现有的研究中，对阻燃剂的开发向着更加绿色环保的方向发展，生物基阻燃剂逐渐成为主流研究方向，然而如何同时保证阻燃剂的阻燃效率和耐久性仍然是需要面临的挑战。因此，性能优异的生物基疏水阻燃剂是目前市场急需的功能性产品。2、氨基酸作为一类常见的小分子化合物，种类多样，是生物功能大分子蛋白质的基本组成单位。氨基酸的来源广泛、储备丰富、结构多样，氨基酸的结构中含有氨基与羧基。氨基可以作为反应位点，可合成含氮结构的阻燃剂，可设计性强。传统技术中有利用甘氨酸和三嗪环结合制备一种协效剂，用于膨胀阻燃体系。专利cn111440357b公开了一种全生物基阻燃剂、阻燃pla复合材料及其制备方法，使用生物来源的植酸和含硫氨基酸为原料合成全生物基阻燃剂；专利cn114249768a采用氨基酸与醛类化合物、含磷化合物反应制备得到氨基酸的磷系阻燃剂。但上述生物基阻燃技术还不够完善，主要体现在反应体系较为繁琐、整体阻燃效果方面有待进一步提高。3、因此，现有阻燃体系主要存在的技术问题有：4、(1)卤系类阻燃剂在燃烧时产生大量有毒和腐蚀性的气体，对环境和人体危害较大。5、(2)生物基阻燃剂技术还不够完善，阻燃效果有待提高。技术实现思路1、本发明的目的就是为了解决上述问题而提供了一种含氨基酸的丙烯酸无卤阻燃材料及其制备方法。2、本发明的目的通过以下技术方案实现：3、一种含氨基酸的丙烯酸无卤阻燃材料，其特征在于，所述阻燃材料以氨基酸、丙烯酸酯乳液为原料反应制得；具有下述式表示的结构：4、r1＝chconh-r25、其中r1为丙烯酸酯乳液的单元，r2为氨基酸的单元。6、所述氨基酸为甘氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、精氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、苏氨酸、丝氨酸、色氨酸中的至少一种。7、所述的阻燃材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：8、①乳化分散：向乳化釜中分别加入去离子水、乳化剂、丙烯酸酯单体、引发剂、阻燃单体，加料完毕后，搅拌30-60分钟进行乳化分散，制得乳化液；9、②亲核加成反应：向反应釜中加入乳化液，使温度至30～60℃，再加入氨基酸，过程中保持反应体系温度不变，直至反应结束；10、③将反应后的物料经熟化、脱气后，过滤，制得含氨基酸的丙烯酸酯乳液；11、④向③的乳液中加入消泡剂、增稠剂，调节产品质量；12、⑤物料经过滤、灌装制得阻燃材料。13、所述氨基酸与丙烯酸酯乳液的摩尔比为：1:0.8～1:8。14、所述的丙烯酸酯乳液由以下重量份的原料制备得到：丙烯酸酯单体50-60份、乳化剂5-8份、引发剂0.5-1.0份、阻燃单体2-10份、去离子水30-40份。15、所述的增稠剂1-3份。16、所述的消泡剂0.5-1份。17、所述的制备丙烯酸酯乳液的原料中，丙烯酸酯单体为丙烯酸、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯的混合物；优选地，丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯的质量比为2:1:1:1。18、所述阻燃单体为聚磷酸铵、磷酸酯、磷酸三甲苯酯、三聚氰胺、尿素中的至少一种。19、所述的乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种；20、优选地，所述的引发剂为过硫酸钠、硫酸钾或过硫酸铵中的至少一种；21、优选地，所述的增稠剂为聚丙烯酸酯类碱性增稠剂；22、优选地，所述消泡剂为矿物油消泡剂或有机硅消泡剂。23、所述丙烯酸乳液制备的聚合反应过程中，反应体系温度控制在40～50℃。24、所述步骤④中，反应液中加入消泡剂、增稠剂时，还可以加入杀菌剂。其中杀菌剂优选为山梨酸钾、苯甲酸钠。25、本发明的含氨基酸的丙烯酸无卤阻燃材料具有较好的力学性能和优异的阻燃功能以及耐久性，在棉织物等材料中具有良好的应用前景。26、本发明的含氨基酸的丙烯酸无卤阻燃材料具有以下机理：27、1、丙烯酸酯乳液通过与阻燃单体进行结合，从而赋予乳液一定的阻燃性。28、2、氨基酸中的羧基在加热过程中可与炭源进行脱水反应，促进更多的炭生成。通过丙烯酸酯乳液与氨基酸的亲核加成反应，其结构在阻燃体系中起到调节酸源、炭源与气源之间的比例及其相互作用。29、同时，丙烯酸酯单体为丙烯酸、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯的混合物，能提高聚合物的粘接性能及涂层的附着力，为乳液后期的交联固化提供了基础，有利于反应过程中单体由液滴向胶束转移，起到“桥梁运输”作用，从而可提高反应速率；乳化剂在乳液聚合中能降低油相和水相的界面张力并通过其乳化作用得到稳定的乳液体系。因此，本申请制备的含氨基酸的丙烯酸无卤阻燃材料，具有较好的力学性能和优异的阻燃功能，以及耐久性。技术特征：1.一种含氨基酸的丙烯酸无卤阻燃材料，其特征在于，所述阻燃材料以氨基酸、丙烯酸酯乳液为原料反应制得；具有下述式表示的结构：2.根据权利要求1所述的阻燃材料，其特征在于，所述氨基酸为甘氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、精氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、苏氨酸、丝氨酸、色氨酸中的至少一种。3.根据权利要求1-2中任一项所述的阻燃材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：4.根据权利要求1-3中任一项所述的阻燃材料，其特征在于，所述的丙烯酸酯乳液由以下重量份的原料制备得到：丙烯酸酯单体50-60份、乳化剂5-8份、引发剂0.5-1.0份、阻燃单体2-10份、去离子水30-40份；所述增稠剂1-3份；消泡剂0.5-1份。5.根据权利要求1-4中任一项所述的阻燃材料，其特征在于，所述氨基酸与丙烯酸酯乳液的质量比为：1:0.5～1:10。6.根据权利要求3-5中任一项所述的阻燃材料，其特征在于，所述的制备丙烯酸酯乳液的原料中，丙烯酸酯单体为丙烯酸、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯的混合物；优选地，丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯的质量比为2:1:1:1。7.根据权利要求3-6中任一项所述的阻燃材料，其特征在于，所述的阻燃单体为聚磷酸铵、磷酸酯、磷酸三甲苯酯、三聚氰胺、尿素中的至少一种。8.根据权利要求3所述的阻燃材料的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸乳液制备的聚合反应过程中，反应体系温度控制在40～50℃。9.根据权利要求3-6中任一项所述的阻燃材料的制备方法，其特征在于，步骤④中，反应液中加入消泡剂、增稠剂时，还可以加入杀菌剂；其中杀菌剂优选为山梨酸钾、苯甲酸钠。10.一种权利要求1或3所述的含氨基酸的丙烯酸无卤阻燃材料在棉织物材料中的应用。技术总结本发明公开了一种含氨基酸的丙烯酸无卤阻燃材料，所述阻燃材料以氨基酸、丙烯酸酯乳液为原料反应制得；具有下述式表示的结构：R1＝CHCONH‑R2其中R1为丙烯酸酯乳液的单元，R2为氨基酸的单元。其制备方法包括以下步骤：①乳化分散：向乳化釜中分别加入去离子水、乳化剂、丙烯酸酯单体、引发剂、阻燃单体，加料完毕后，搅拌30‑60分钟进行乳化分散，制得乳化液；②亲核加成反应：向反应釜中加入乳化液，使温度至30～60℃，再加入氨基酸，过程中保持反应体系温度不变，直至反应结束；③将反应后的物料经熟化、脱气后，过滤，制得含氨基酸的丙烯酸酯乳液；④向③的乳液中加入消泡剂、增稠剂，调节产品质量；⑤物料经过滤、灌装制得阻燃材料。技术研发人员：赵俊焕,翟忠杰,张君,高飞,郭伟,卓婵,冯禹翔,翟晓锋,翟尹嘉,刘兵受保护的技术使用者：浙江睿高新材料股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/15