1.用于纸张耐火阻燃涂层的改性明胶,其特征在于,使用环氧聚硅氧烷(PDMS‑E)乳液滴对明胶进行改性,所述环氧聚硅氧烷乳液滴的平均粒径为850~1050nm,明胶和PDMS‑E的质量比1:0.75~0.76;所述改性明胶的粘度为1.05~1.09mPas,明胶中伯氨基转化率为12~14%摩尔百分比,PDMS‑E中环氧基团消耗量为25~28%摩尔百分比。
2.根据权利要求1所述的改性明胶,其特征在于,改性明胶分子二级结构及具体含量为:α‑螺旋结构21.0~22.0%;β‑折叠31~32%;β‑转角20.5~23%;无规卷曲24.5~
26.0%。
3.权利要求1或2所述改性明胶的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)合成单Si‑H封端聚硅氧烷(PDMS‑H):以六甲基环三硅氧烷(D3)为单体、正丁基锂(C4H9Li)为引发剂、苯为做溶剂、四氢呋喃(THF)作为促进剂、二甲基一氢硅氯烷(C2H7ClSi)做为封端剂,用活性阴离子聚合技术合成PDMS‑H;
反应方程式:
使中n为6~14;
(2)环氧聚硅氧烷(PDMS‑E)的制备:在催化剂氯铂酸作用下,烯丙基缩水甘油醚(AGE)与PDMS‑H发生硅氢加成反应,得到环氧聚硅氧烷(PDMS‑E);
反应方程式为:
(3)单分散PDMS‑E乳胶粒的制备:
PDMS‑E作为分散相,在氮气压力下通过SPG膜乳化器膜孔,加入到含有十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和冰醋酸的去离子水中,形成PDMS‑E水包油乳液;
(4)单分散PDMS‑E乳胶粒与明胶反应对明胶进行改性:将明胶溶液,调节pH至10.0±
0.2,将步骤(3)制备的PDMS‑E乳液滴加到明胶溶液中搅拌,即得单分散PDMS‑E乳胶粒改性明胶。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)的具体方法为:首先将C4H9Li溶于苯中,在减压通氩的条件下,加入溶解在苯中的D3,反应一段时间后,加入THF继续反应一段时间,然后注入C2H7ClSi后停止反应;随后对产物进行过滤、减压蒸馏,纯化得到PDMS‑H;
进一步优选的,D3/C4H9Li/C2H7ClSi的摩尔比为1.9~2.1:3.9~4.1:1;
进一步优选的,C4H9Li的体积是苯的2.3~2.5倍;THF的体积为苯的4.8~5.2倍;
进一步优选的,加入D3后反应28~32min;加入THF后继续反应7.5~8.5h。
优选的,步骤(2)的具体方法为:往AGE中通入氩气,25~35分钟后,加入氯铂酸;升温至
78~82℃,滴加PDMS‑H,滴加完毕后,升温至108~112℃,反应5.5~6.5h后,将产物通过减压蒸馏纯化,得到产物环氧聚硅氧烷(PDMS‑E);
进一步优选的,AGE和氯铂酸的质量比为1:0.011~0.012;
进一步优选的,PDMS‑H与AGE的摩尔比为1.5~1.7:1。
5.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,SDS/SDBS比值(w/w)为
0.55~0.67,去离子水中表面活性剂的总浓度在0.45~0.50wt%之间;
优选的,SPG膜的平均孔径为0.7±0.1μm;
优选的,步骤(3)中,去离子水中冰醋酸浓度为2~3mol/L;
优选的,步骤(3)中,水包油乳液中PDMS‑E的质量分数为0.95~1.05%。
6.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,步骤(4)的具体方法为:将明胶溶解在蒸馏水中制备明胶溶液,2.5~3.5h后,将明胶溶液加热至49~51℃,以确保明胶完全溶解;随后,使用氢氧化钠溶液将明胶溶液的pH值调整至10.0±0.2;然后,将‑1步骤(3)制备的PDMS‑E乳液以19~21mL·min 的速率添加到明胶溶液中,并在49~51℃下搅拌,反应持续5~6小时‑1
优选的,步骤(4)中所述氢氧化钠溶液的浓度为1.8~2.2mol L ;
优选的,步骤(4)中明胶溶液中明胶的质量百分数为4.95~5.05wt%。
7.权利要求1或2所述改性明胶或权利要求3~6任一项所述方法制备的改性明胶在纸张耐火阻燃涂层中的应用。
8.一种耐火纸,其特征在于,以权利要求1或2所述改性明胶或权利要求3~6任一项所述方法制备的改性明胶作为阻燃耐火涂层,所述改性明胶在纸基材表面的喷涂量为0.16~2
0.20mL/cm;
优选的,根据GB/T 14656‑2009国家标准检测的阻燃性能:平均续燃时间2~5s;平均灼燃时间20~45s;平均炭化长度80~105mm。
9.根据权利要求8所述的耐火纸,其特征在于,所述纸基的指标为:厚度为1~1.6mm,定2
量为19~80g/m,抗拉强度为12~20MPa,断裂伸长率为7~10%;
2
优选的,所述纸基的厚度为0.1~1.6mm,定量为19~80g/m。
10.权利要求8或9任一项所述的耐火纸的制备方法,其特征在于,将纸浆制为成型纸后,将改性明胶阻燃剂均匀涂覆在纸上,于20~25℃下干燥12~24h。