源自木质素的阻燃交联剂：用于制备高强度多功能纤维素气凝胶

《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》：Lignin-Derived Flame-Retardant Cross-linker toward High-Strength and Multifunctional Cellulose Aerogel

环境友好型纤维素气凝胶存在强度低、易燃、紫外线防护差等问题。本研究通过合成木质素衍生水溶性阻燃剂LG，结合TEMPO氧化纤维素纳米纤维与LG制备复合气凝胶，成功获得LG70材料。该材料阻燃性能优异（LOI 30.1%，UL-94 V-0），自熄且结构稳定，具有高强度（30.7 MPa/g/cm3）、低热导率（23.8 mW/m·K）和优异抗氧化能力（DPPH·清除率70.5%），紫外线防护因子达6354.5，为建筑保温领域提供了多功能复合材料解决方案。

　　

纤维素气凝胶因其环保特性和优异的隔热性能，在建筑保温领域展现出广阔的应用前景。然而，它仍存在一些固有的缺点，如强度不足、易燃性高以及紫外线防护能力较弱。在本研究中，我们合成了一种源自木质素的、可溶于水的阻燃交联剂（LG）。随后，我们利用TEMPO氧化纤维素纳米纤维和LG，通过冷冻干燥技术并结合烘焙交联工艺制备出了高强度、多功能性的纤维素复合气凝胶。这种复合气凝胶（LG70）具有出色的阻燃性能，其LOI值为30.1%，UL-94等级为V-0；即使被丁烷火炬喷射，它也能自熄并保持结构完整性。其比模量高达30.7 MPa/(g/cm3)，同时保持了轻质特性（密度为15.98 mg/cm3）。LG70的热导率为23.8 mW/(m·K)，与商用聚氨酯泡沫相当，显示出在建筑保温领域的高应用潜力。此外，它还具有较高的DPPH自由基清除率（70.5%）和超高的紫外线防护系数（6354.5）。这项工作不仅为合成和应用高水溶性和高反应性的木质素基阻燃剂提供了新思路，也为利用生物质资源改善纤维素气凝胶的固有缺点提供了新的方法。