高纤化和本质阻燃纳米纤化纤维素透明无矿物填料防火涂料( Highly Fibrillated and Intrinsically Flame-retardant Nanofibrillated Cellulose for Transparent Mineral Filler-free Fire-protective Coatings )

CT A ZBC Shuai TZ C ZF B HL B

开发功能性纳米纤维素基材料，同时保持其固有的优良特性，是实现其增值应用的关键。然而，它们固有的易燃性在很大程度上限制了它们在许多具有防火安全问题的领域的潜在应用。以硫酸盐竹浆和未经漂白的竹浆为原料,通过季铵化预处理、机械解体和硼化三步反应,成功地制备了具有阻燃性能的纳米原纤化纤维素(NFC)。TEM图像显示,成功地获得了平均直径为59 nm的去纤化良好的纤维素纳米原纤维。系统地表征了NFC悬浮液的形态、物理化学、力学、热学和阻燃性能,并对所得薄膜进行了表征。由硫酸盐浆制备的硼化NFC薄膜（B/Q-NFC）在保持Q-NFC薄膜的高原纤化度、光学透明度和机械性能的同时，表现出显著提高的成炭率。未经漂白的含木质素NFC（L-Q-NFC）虽然具有较低的透光率和抗拉强度，但具有较好的热稳定性和良好的紫外线屏蔽功能。采用微尺度燃烧量热法(MCC)、极限氧指数法(LOI)、垂直燃烧法和锥形量热法对硼化NFC的阻燃性能进行了综合研究。在提高Q-NFC基体（L-B/Q-NFC）的阻燃性方面,B与木质素存在协同效应。硼化NFC薄膜作为滤纸和PET薄膜的阻燃涂料，均表现出优异的阻燃抑烟效果。结合表面和体相化学组成分析、TGA结果以及氧渗透率和热扩散率的测定，阐明了硼化NFC薄膜的阻燃机理。这些特点使其在隔热、电子、锂离子电池隔膜等领域具有可持续的防火涂料作用。

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