由于石油资源的减少和环境保护的需要，生物基阻燃剂开发备受关注。全生物质聚电解质复合物(PEC)在阻燃领域的应用已有报道。包括壳聚糖、海藻酸钠和环糊精等在内的多羟基生物材料具有代替膨胀阻燃剂中碳源的潜力，但这些生物质材料热稳定性较差，难以通过熔融共混加工直接应用于聚烯烃阻燃。尽管近期已有研究开发了系列改善上述材料热稳定性和阻燃效率的方法，但这些方法往往需要高温或大量有机溶剂并且过程复杂，不利于大规模工业化应用。
近日团队在前期工作基础上（Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 2024, 87: 105226），研究采用简单、环保的水溶液合成法利用壳聚糖(CS)、海藻酸钠(SA)和植酸钠(SP)制备了两种CS基全生物PEC插层蒙脱石（MMT）复合材料(SA-CS@MMT和SP-CS@MMT)，作为碳源与膨胀型阻燃系统(APP/ADP/DPER)复配用于聚丙烯(PP)阻燃。相关研究工作以题为“Chitosan-based biopolyelectrolyte complexes intercalated montmorillonite: A strategy for green flame retardant and mechanical reinforcement of polypropylene composites”发表于期刊International Journal of Biological Macromolecules (DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2024.134316）。
结果表明，与DPER相比，SA-CS@MMT和SP-CS@MMT具有更好的成炭能力和阻燃效果，对PP复合材料的力学性能影响较小。含5 wt% SP-CS@MMT的PP复合材料的LOI值达到30.9%，通过UL-94 V-0等级。SP-CS@MMT能够提高膨胀碳层致密性和石墨化程度，有效抑制热量和烟雾的释放。PP5的峰值热释放速率(pHRR)和峰值烟气释放速率(pSPR)仅为163 kW/m2和0.022 m2/s。SP-CS@MMT中PEC之间的氢键作用使PP5的抗拉强度提高了59%。所制备的SA-CS@MMT和SP-CS@MMT具有良好的热稳定性，扩展了生物PEC在高温过程中的应用，为设计环保、可再生的阻燃剂提供了一种新的途径。
常州大学安全科学与工程学院研究生涂喆为论文第一作者，欧红香教授为论文通讯作者。该工作受到国家自然科学基金、江苏省研究生科研与实践创新计划、江苏省研究生教育教学改革研究等项目资助。原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.134316
