本發明涉及工業廢棄物資源化技術領域,具體的是涉及特別是涉及一種維生素B6工業生產過程中產生的黑色膏狀物(以下簡稱黑膏)被用作阻燃劑以制備一種聚丙烯阻燃母料。
背景技術:
聚丙烯(PP)塑料雖然具有強度大、剛性好以及較好的耐化學腐蝕等,但PP的極限氧指數(LOI)僅為17.4~18.5,易燃燒而且燃燒速率快,燃燒過程中滴落也較快,因此容易造成火勢蔓延。通常需要在PP中添加阻燃劑來提高阻燃性的方式來保證聚丙烯塑料在工農業生產和日常生活中的安全使用。
PP的阻燃主要可以通過3種途徑進行。第一種是利用阻燃劑對聚合物分解出的可燃氣體產物的燃燒或火焰起阻止作用,由于阻燃是在氣相中發生作用,故稱為氣相阻燃;第二是利用阻燃劑來阻止有機聚合物熱分解釋放可燃氣體,因為是對聚合物凝聚相發生作用,稱為凝聚相阻燃;第三種是利用阻燃劑阻止燃燒熱返回聚合物的熱反饋,稱為中斷熱交換阻燃理。
現有阻燃劑主要有水合金屬化合物阻燃劑、磷系阻燃劑、膨脹型阻燃劑。
黑膏作為固體廢棄物主要來源于噁唑法(以4-甲基噁唑或4-甲基-5-乙氧基噁唑與親二烯物反應合成維生素B6)制維生素B6的過程。工業上以這種方法生產維生素B6在環合工序中產生的廢渣溶于水速率很慢,并具有一定的起泡性能。常溫下呈現一種黑色膏狀物質(因此,工業上稱這種固體廢棄物為“黑膏”)。經過試驗發現黑膏--固體廢棄物在較短時間內很難溶于水、乙醇等溶劑,而且不能被燃燒,因此作為工業廢料很難處理。這種物質在加熱到100℃后,開始分解,200℃后,這種分解更劇烈。在分解過程中消耗大量的氧氣,分解生成了積炭、水氣和氮氣,黑膏中的有機物(碳原)部分會迅速脫水成炭,形成的焦化層和水氣霧化層,使得可燃物與空氣隔斷。黑膏受熱后(180℃以上,220℃后的主要反應)的阻燃部分機理的主要反應式:
黑膏單體的標準吉布斯自由能由Benson法估算約為-1043.89kJ/mol,上述反應式的標準吉布斯自由能約為-213.17kJ/mol。實驗表明黑膏分解過程沒有產生有毒物質,因此,黑膏具有作為阻燃劑的潛力。
技術實現要素:
本發明提供了一種有效利用生產維生素B6的生產過程中產生的黑膏在聚丙烯塑料中作為阻燃劑的應用,目的是解決黑膏的粘度高、易吸水結塊而且易分解問題,利用三聚氰胺以及高級脂肪酸來和黑膏制備阻燃劑。
本發明所采用的技術方案是:一種阻燃母料,包括有以下組分及含量:維生素B6工業生產過程中產生的黑色膏狀物100~200份、三聚氰胺50份以及羧酸或酸酐5~20份,以質量份計。
按上述方案,所述的羧酸為C10以上的脂肪酸或馬來酸,所述的酸酐為馬來酸酐或C10以上的脂肪酸酐。
所述的阻燃母料的生產方法方案之一,其特征在于將維生素B6工業生產過程中產生的黑色膏狀物100~200份、三聚氰胺50份和高級脂肪酸5~20份混合均勻后,攪拌升溫反應一段時間,待冷卻后將其碾磨至粉狀。
按上述方案,加熱溫度為100-150℃,邊加熱邊攪拌,時間20~30分鐘。
所述的阻燃母料的生產方法方案之二,其特征在于具體步驟是:稱取三聚氰胺50份和高級脂肪酸5~20份,置于反應器中第一次加熱,邊加熱邊攪拌,所得產物與維生素B6工業生產過程中產生的黑色膏狀物100~200份第二次加熱,邊加熱邊攪拌,待冷卻后將其碾磨至粉狀。
按上述方案,第一次加熱溫度為50-100℃,加熱時間為20min,第二次加熱溫度為100-150℃,加熱時間20~30分鐘。
所述的阻燃母料的生產方法方案之三,其特征在于具體步驟是:稱取維生素B6工業生產過程中產生的黑色膏狀物100~200份,三聚氰胺50份經煉焦機混合碾壓,反應溫度控制在50-100℃,然后加入高級脂肪酸5~20份,經雙輥煉焦機煉制后的產品為固體塊狀物,經塑料破碎機破碎后得到顆粒狀阻燃劑產品,篩分后的粉狀物作為阻燃劑產品或回上一煉焦混合反應工序。
所述的阻燃母料的生產方法方案之四,其特征在于具體步驟是:稱取維生素B6工業生產過程中產生的黑色膏狀物100~200份,三聚氰胺50份,高級脂肪酸5~20份,三者經平磨機混勻并且造粒,所得顆粒即為阻燃劑產品。
所述的阻燃母料的應用,其特征在于將其與聚丙烯混合,經造粒作為阻燃劑應用。
按上述方案,所述的阻燃母料與聚丙烯的質量配比在1∶0.8-2。
上述產品與聚丙烯混合,經過雙螺桿塑料擠出機基礎成型后經塑料切粒機切成阻燃母料的顆粒料,其中,雙螺桿塑料擠出機各加熱區域的溫度控制在100-200℃的范圍。
試驗發現,黑膏由于粘度高、易吸水結塊而且易分解(高于180℃黑膏部分物質開始分解),需要利用三聚氰胺對黑膏進行改性。黑膏和三聚氰胺主要反應式:
其中R為
黑膏與三聚氰胺反應生成的上述新型阻燃劑在燃燒時也能消耗大量的氧氣,同時分解生成了積炭和水氣,同時黑膏中的碳源部分會迅速脫水被焦化,在碳源的外部氧氣被消耗形成了低氧區域,水氣霧化層和富氮氣層,阻止了燃燒的進程。使得可燃物與空氣隔斷,而熄滅。新型阻燃劑阻燃部分機理的主要反應式:
其中R同上,同樣由Benson公式估算反應的吉布斯自由能同樣小于0證明反應可行。除此之外新型阻燃劑更方便處理同時分解溫度也上升,添加到聚丙烯之中利用受熱產生的碳源被焦化和水氣層,富氮層能起到很好的阻燃效果。三聚氰胺的加入提高了富氮貧氧層的密度。提高了黑色固體廢棄物作為阻燃劑的加工性能。
進一步,對上述制備的阻燃劑在300℃和400℃下分別測試剩碳率。具體操作:設定馬弗爐溫度為300℃或400℃,稱取0.5到0.6g的上述阻燃劑于坩堝,放入馬弗爐內約10min,稱取剩余物品質量,計算剩碳率:
通常阻燃劑的剩碳率越大,阻燃劑的阻燃效果越好。
進一步,利用阻燃劑分別與聚丙烯制成產品,進行產物的水平燃燒試驗,測試阻燃效果。先將阻燃劑與聚丙烯混勻,利用雙螺桿擠出機對阻燃劑以及聚丙烯擠出造粒和圓柱條的產品。具體的阻燃效果測試方案:取直徑3mm~5mm、長為135mm的改性聚丙烯,每組產品測試多組,每個樣品在垂直于樣條縱軸處標記兩條線,各自離點燃端25mm±1mm和100mm±1mm。在離25mm最遠端夾住試樣,使其縱軸近似水平。對點燃端進行點火2s,然后移開火源。若移開火源后試樣繼續燃燒,記錄經過的時間t,單位為s,火焰前端通過100mm標線時,要記錄損壞長度75mm,記錄時間t,單位是s。如果火焰前端通過25mm但是沒有通過100mm標線,要記錄損壞長度L,單位是毫米(mm)。
本發明的有益效果在于:對維生素B6廢渣的資源再利用,同時對黑膏進行改性制備成阻燃劑,形成了新的阻燃劑配方在聚丙烯中應用,極大的提高經濟效益。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明進行詳細的說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明,但不以任何形式限制本發明。應當指出的是,對本領域的普通技術人員來說,在不脫離本發明構思的前提下,還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。
黑膏是工業生產維生素B6過程中,環合合成時產生的黑色廢棄物。這種黑色廢棄物易溶于水,在常溫下呈粘稠狀,具有阻燃特性;經三聚氰胺改性后,常溫下呈固體,保留原有的阻燃特性。
實施例1
用分析天平稱取100g黑膏、50g三聚氰胺以及5g高級脂肪酸(多為月桂酸或者硬脂酸,下同)置于不銹鋼反應器中,均勻地攪拌(攪拌過程中用勺子可將黑膏搗碎,方便混勻)。混勻后將反應器置于油浴鍋之中,設定油浴鍋溫度為150℃,邊加熱邊攪拌約25min左右。反應結束后冷卻完成,再將阻燃劑碾磨成粉狀。取0.5g~0.6g的阻燃劑產品于坩堝,分別在設定溫度300℃和400℃的馬弗爐中放置10min,稱結束后質量并計算剩碳率。結果為:在300℃下,阻燃劑的平均剩碳率為82.665%;在400℃下,阻燃劑的剩碳率為70.87%。所得阻燃劑溶解度小于0.0001g/ml,水溶液為黃色。
取20份上述方法制備的阻燃劑以及40份的聚丙烯混勻后,加入到雙螺桿擠出機進行一次擠出造粒和得到長條產品。取直徑3mm~5mm、長為135mm的改性聚丙烯,每組產品測試多組,每個樣品在垂直于樣條縱軸處標記兩條線,各自離點燃端25mm±1mm和100mm±1mm,對樣品進行水平燃燒試驗。結果為:直徑為4mm的圓柱長條樣品損失長度為75mm,所耗時間為126.69s,燃燒速度為0.5920mm/s,燃燒過程有滴落;直徑為3.5mm的圓柱長條樣品損失長度為75mm,所耗時間為127.95s,燃燒速度為0.5864mm/s,燃燒過程有滴落。
實施例2
用分析天平稱取100g黑膏、50g三聚氰胺以及5g高級脂肪酸置于不銹鋼反應器中,均勻地攪拌(攪拌過程中用勺子可將黑膏搗碎,方便混勻)。混勻后將反應器置于油浴鍋之中,設定油浴鍋溫度為150℃,邊加熱邊攪拌約25min左右。反應結束后冷卻完成,再將阻燃劑碾磨成粉狀。取0.5g~0.6g的阻燃劑產品于坩堝,分別在設定溫度300℃和400℃的馬弗爐中放置10min,稱結束后質量并計算剩碳率。結果為:在300℃下,阻燃劑的平均剩碳率為82.665%;在400℃下,阻燃劑的剩碳率為70.87%。所得阻燃劑溶解度小于0.0001g/ml,水溶液為黃色。
取40份的阻燃劑以及60份的聚丙烯混勻后,加入到雙螺桿擠出機進行一次擠出造粒和得到長條產品,得到產品表面略微粗糙。取直徑3mm~5mm、長為135mm的改性聚丙烯,每組產品測試多組,每個樣品在垂直于樣條縱軸處標記兩條線,各自離點燃端25mm±1mm和100mm±1mm,對樣品進行水平燃燒試驗。結果為:直徑為3.5mm的圓柱長條樣品,燃燒過程種火焰前端并未通過25mm標線,過程冒白煙無滴落,聚丙烯產品燃燒時會形成焦化層;直徑為4mm的圓柱長條樣品,燃燒過程種火焰前端并未通過25mm標線,過程冒白煙無滴落。
實施例3
用分析天平稱取150g黑膏、50g三聚氰胺以及7.5g高級脂肪酸置于不銹鋼反應器中,均勻地攪拌(攪拌過程中用勺子可將黑膏搗碎,方便混勻)。混勻后將反應器置于油浴鍋之中,設定油浴鍋溫度為150℃,邊加熱邊攪拌約25min左右。反應結束后冷卻完成,再將阻燃劑碾磨成粉狀。取0.5g~0.6g的阻燃劑產品于坩堝,分別在設定溫度300℃和400℃的馬弗爐中放置10min,稱結束后質量并計算剩碳率。結果為:在300℃下,阻燃劑的平均剩碳率為83.615%;在400℃下,阻燃劑的剩碳率為69.015%。所得阻燃劑溶解度小于0.0001g/ml,水溶液為黃色。
取40份的阻燃劑以及60份的聚丙烯混勻后,加入到雙螺桿擠出機進行一次擠出造粒和得到長條產品,得到產品表面粗糙。取直徑3mm~5mm、長為135mm的改性聚丙烯,每組產品測試多組,每個樣品在垂直于樣條縱軸處標記兩條線,各自離點燃端25mm±1mm和100mm±1mm,對樣品進行水平燃燒試驗。結果為:直徑為4mm的圓柱長條樣品,燃燒過程種火焰前端并未通過25mm標線,過程冒白煙無滴落;直徑為3mm的圓柱長條樣品,燃燒過程種火焰前端并通過25mm標線未通過100mm標線,過程冒白煙無滴落。
實施例4
用分析天平稱取150g黑膏、50g三聚氰胺以及7.5g高級脂肪酸置于不銹鋼反應器中,均勻地攪拌(攪拌過程中用勺子可將黑膏搗碎,方便混勻)。混勻后將反應器置于油浴鍋之中,設定油浴鍋溫度為150℃,邊加熱邊攪拌約25min左右。反應結束后冷卻完成,再將阻燃劑碾磨成粉狀。取0.5g~0.6g的阻燃劑產品于坩堝,分別在設定溫度300℃和400℃的馬弗爐中放置10min,稱結束后質量并計算剩碳率。結果為:在300℃下,阻燃劑的平均剩碳率為83.615%;在400℃下,阻燃劑的剩碳率為69.015%。所得阻燃劑溶解度小于0.0001g/ml,水溶液為黃色。
取40份的阻燃劑以及60份的聚丙烯混勻后,加入到雙螺桿擠出機進行第一次擠出造粒,利用第一次擠出的顆粒第二次加入到雙螺桿擠出機,得到產品表面光滑。取直徑3mm~5mm、長為135mm的改性聚丙烯,每組產品測試多組,每個樣品在垂直于樣條縱軸處標記兩條線,各自離點燃端25mm±1mm和100mm±1mm,對樣品進行水平燃燒試驗。結果為:直徑為4mm的圓柱長條樣品損失長度為75mm,所耗時間為242.02s,燃燒速度為0.3099mm/s,燃燒過程有滴落;直徑為3.5mm的圓柱長條樣品損失長度為75mm,所耗時間為235.32s,燃燒速度為0.3187mm/s,燃燒過程有滴落。
實施例5
用分析天平稱取150g黑膏、50g三聚氰胺以及15g高級脂肪酸置于不銹鋼反應器中,均勻地攪拌(攪拌過程中用勺子可將黑膏搗碎,方便混勻)。混勻后將反應器置于油浴鍋之中,設定油浴鍋溫度為150℃,邊加熱邊攪拌約25min左右。反應結束后冷卻完成,再將阻燃劑碾磨成粉狀。取0.5g~0.6g的阻燃劑產品于坩堝,分別在設定溫度300℃和400℃的馬弗爐中放置10min,稱結束后質量并計算剩碳率。結果為:在300℃下,阻燃劑的平均剩碳率為80.76%;在400℃下,阻燃劑的剩碳率為67.795%。所得阻燃劑溶解度小于0.0001g/ml,水溶液為黃色。
取40份的阻燃劑以及60份的聚丙烯混勻后,加入到雙螺桿擠出機進行一次擠出造粒和得到長條產品,得到產品表面粗糙。取直徑3mm~5mm、長為135mm的改性聚丙烯,每組產品測試多組,每個樣品在垂直于樣條縱軸處標記兩條線,各自離點燃端25mm±1mm和100mm±1mm,對樣品進行水平燃燒試驗。結果為:直徑為4mm的圓柱長條樣品,燃燒過程種火焰前端并未通過25mm標線,過程冒白煙無滴落;直徑為4mm的圓柱長條樣品,燃燒過程種火焰前端并通過25mm標線未通過100mm標線,損失15mm約花費152.6s,過程冒白煙無滴落。
實施例6
用分析天平稱取150g黑膏、50g三聚氰胺以及15g高級脂肪酸置于不銹鋼反應器中,均勻地攪拌(攪拌過程中用勺子可將黑膏搗碎,方便混勻)。混勻后將反應器置于油浴鍋之中,設定油浴鍋溫度為150℃,邊加熱邊攪拌約25min左右。反應結束后冷卻完成,再將阻燃劑碾磨成粉狀。取0.5g~0.6g的阻燃劑產品于坩堝,分別在設定溫度300℃和400℃的馬弗爐中放置10min,稱結束后質量并計算剩碳率。結果為:在300℃下,阻燃劑的平均剩碳率為80.76%;在400℃下,阻燃劑的剩碳率為67.795%。所得阻燃劑溶解度小于0.0001g/ml,水溶液為黃色。
取40份的阻燃劑以及60份的聚丙烯混勻后,加入到雙螺桿擠出機進行第一次擠出造粒,利用第一次擠出的顆粒第二次加入到雙螺桿擠出機,得到產品表面光滑。取直徑3mm~5mm、長為135mm的改性聚丙烯,每組產品測試多組,每個樣品在垂直于樣條縱軸處標記兩條線,各自離點燃端25mm±1mm和100mm±1mm,對樣品進行水平燃燒試驗。結果為:直徑為4mm的圓柱長條樣品損失長度為75mm,所耗時間為189.97s,燃燒速度為0.3948mm/s,燃燒過程有滴落;直徑為3.5mm的圓柱長條樣品損失長度為75mm,所耗時間為150.37s,燃燒速度為0.4987mm/s,燃燒過程有滴落。
實施例7
用分析天平稱取200g黑膏、50g三聚氰胺以及10g高級脂肪酸置于不銹鋼反應器中,均勻地攪拌(攪拌過程中用勺子可將黑膏搗碎,方便混勻)。混勻后將反應器置于油浴鍋之中,設定油浴鍋溫度為150℃,邊加熱邊攪拌約25min左右。反應結束后冷卻完成,再將阻燃劑碾磨成粉狀。取0.5g~0.6g的阻燃劑產品于坩堝,分別在設定溫度300℃和400℃的馬弗爐中放置10min,稱結束后質量并計算剩碳率。結果為:在300℃下,阻燃劑的平均剩碳率為75.52%;在400℃下,阻燃劑的剩碳率為60%。所得阻燃劑溶解度小于0.0001g/ml,水溶液為黃色。
取40份的阻燃劑以及60份的聚丙烯混勻后,加入到雙螺桿擠出機進行一次擠出造粒和得到長條產品,得到產品表面粗糙。取直徑3mm~5mm、長為135mm的改性聚丙烯,每組產品測試多組,每個樣品在垂直于樣條縱軸處標記兩條線,各自離點燃端25mm±1mm和100mm±1mm,對樣品進行水平燃燒試驗。結果為:直徑為3mm的圓柱長條樣品損失長度為75mm,所耗時間為284.43s,燃燒速度為0.2636mm/s,燃燒過程有滴落;直徑為3.5mm的圓柱長條樣品損失長度為75mm,所耗時間為329.895s,燃燒速度為0.2273mm/s,燃燒過程有滴落。
實施例8
用分析天平稱取200g黑膏、50g三聚氰胺以及10g高級脂肪酸置于不銹鋼反應器中,均勻地攪拌(攪拌過程中用勺子可將黑膏搗碎,方便混勻)。混勻后將反應器置于油浴鍋之中,設定油浴鍋溫度為150℃,邊加熱邊攪拌約25min左右。反應結束后冷卻完成,再將阻燃劑碾磨成粉狀。取0.5g~0.6g的阻燃劑產品于坩堝,分別在設定溫度300℃和400℃的馬弗爐中放置10min,稱結束后質量并計算剩碳率。結果為:在300℃下,阻燃劑的平均剩碳率為75.52%;在400℃下,阻燃劑的剩碳率為60%。所得阻燃劑溶解度小于0.0001g/ml,水溶液為黃色。
取40份的阻燃劑以及60份的聚丙烯混勻后,加入到雙螺桿擠出機進行第一次擠出造粒,利用第一次擠出的顆粒第二次加入到雙螺桿擠出機,得到產品表面光滑。取直徑3mm~5mm、長為135mm的改性聚丙烯,每組產品測試多組,每個樣品在垂直于樣條縱軸處標記兩條線,各自離點燃端25mm±1mm和100mm±1mm,對樣品進行水平燃燒試驗。結果為:直徑為3.5mm的圓柱長條樣品損失長度為75mm,所耗時間為173.44s,燃燒速度為0.4324mm/s,燃燒過程有滴落;直徑為3.5mm的圓柱長條樣品損失長度為75mm,所耗時間為190.15s,燃燒速度為0.3944mm/s,燃燒過程有滴落。
實施例9
用分析天平稱取200g黑膏、50g三聚氰胺以及20g高級脂肪酸置于不銹鋼反應器中,均勻地攪拌(攪拌過程中用勺子可將黑膏搗碎,方便混勻)。混勻后將反應器置于油浴鍋之中,設定油浴鍋溫度為150℃,邊加熱邊攪拌約25min左右。反應結束后冷卻完成,再將阻燃劑碾磨成粉狀。取0.5g~0.6g的阻燃劑產品于坩堝,分別在設定溫度300℃和400℃的馬弗爐中放置10min,稱結束后質量并計算剩碳率。結果為:在300℃下,阻燃劑的平均剩碳率為76.875%;在400℃下,阻燃劑的剩碳率為64.68%。所得阻燃劑溶解度小于0.0001g/ml,水溶液為黃色。
取40份的阻燃劑以及60份的聚丙烯混勻后,加入到雙螺桿擠出機進行一次擠出造粒和得到長條產品,得到產品表面粗糙。取直徑3mm~5mm、長為135mm的改性聚丙烯,每組產品測試多組,每個樣品在垂直于樣條縱軸處標記兩條線,各自離點燃端25mm±1mm和100mm±1mm,對樣品進行水平燃燒試驗。結果為:直徑為4mm的圓柱長條樣品損失長度為75mm,所耗時間為226.45s,燃燒速度為0.3312mm/s,燃燒過程有滴落;直徑為3.5mm的圓柱長條樣品損失長度為75mm,所耗時間為219.64s,燃燒速度為0.3414mm/s,燃燒過程有滴落。
實施例10
用分析天平稱取200g黑膏、50g三聚氰胺以及20g高級脂肪酸置于不銹鋼反應器中,均勻地攪拌(攪拌過程中用勺子可將黑膏搗碎,方便混勻)。混勻后將反應器置于油浴鍋之中,設定油浴鍋溫度為150℃,邊加熱邊攪拌約25min左右。反應結束后冷卻完成,再將阻燃劑碾磨成粉狀。取0.5g~0.6g的阻燃劑產品于坩堝,分別在設定溫度300℃和400℃的馬弗爐中放置10min,稱結束后質量并計算剩碳率。結果為:在300℃下,阻燃劑的平均剩碳率為76.875%;在400℃下,阻燃劑的剩碳率為64.68%。所得阻燃劑溶解度小于0.0001g/ml,水溶液為黃色。
取40份的阻燃劑以及60份的聚丙烯混勻后,加入到雙螺桿擠出機進行第一次擠出造粒,利用第一次擠出的顆粒第二次加入到雙螺桿擠出機,得到產品表面光滑。取直徑3mm~5mm、長為135mm的改性聚丙烯,每組產品測試多組,每個樣品在垂直于樣條縱軸處標記兩條線,各自離點燃端25mm±1mm和100mm±1mm,對樣品進行水平燃燒試驗。結果為:直徑為3.5mm的圓柱長條樣品損失長度為75mm,所耗時間為259.61s,燃燒速度為0.2889mm/s,燃燒過程有滴落;直徑為3mm的圓柱長條樣品損失長度為75mm,所耗時間為235.79s,燃燒速度為0.3181mm/s,燃燒過程有滴落。
實施例11
用分析天平稱取50g三聚氰胺以及10g高級脂肪酸置于反應器中,混合均勻后加入到水浴鍋中,設定水浴鍋溫度為100℃,邊加熱邊攪拌20min。稱取200g黑膏與上述的產品混勻后將反應器置于油浴鍋之中,設定油浴鍋溫度為150℃,邊加熱邊攪拌約25min左右。反應結束后冷卻完成,再將阻燃劑碾磨成粉狀。取0.5g~0.6g的阻燃劑產品于坩堝,分別在設定溫度300℃和400℃的馬弗爐中放置10min,稱結束后質量并計算剩碳率。結果為:在300℃下,阻燃劑的平均剩碳率為79.405%;在400℃下,阻燃劑的剩碳率為63.675%。所得阻燃劑溶解度小于0.0001g/ml,水溶液為黃色。
取40份的阻燃劑以及60份的聚丙烯混勻后,加入到雙螺桿擠出機進行一次擠出造粒和得到長條產品,得到產品表面粗糙。取直徑3mm~5mm、長為135mm的改性聚丙烯,每組產品測試多組,每個樣品在垂直于樣條縱軸處標記兩條線,各自離點燃端25mm±1mm和100mm±1mm,對樣品進行水平燃燒試驗。結果為:直徑為4mm的圓柱長條樣品損失長度為75mm,所耗時間為226.45s,燃燒速度為0.3312mm/s,燃燒過程有滴落;直徑為3.5mm的圓柱長條樣品損失長度為75mm,所耗時間為219.64s,燃燒速度為0.3414mm/s,燃燒過程有滴落
實施例12
用分析天平稱取50g三聚氰胺以及10g高級脂肪酸置于反應器中,混合均勻后加入到水浴鍋中,設定水浴鍋溫度為100℃,邊加熱邊攪拌20min。稱取200g黑膏與上述的產品混勻后將反應器置于油浴鍋之中,設定油浴鍋溫度為150℃,邊加熱邊攪拌約25min左右。反應結束后冷卻完成,再將阻燃劑碾磨成粉狀。取0.5g~0.6g的阻燃劑產品于坩堝,分別在設定溫度300℃和400℃的馬弗爐中放置10min,稱結束后質量并計算剩碳率。結果為:在300℃下,阻燃劑的平均剩碳率為79.405%;在400℃下,阻燃劑的剩碳率為63.675%。所得阻燃劑溶解度小于0.0001g/ml,水溶液為黃色。
取40份的阻燃劑以及60份的聚丙烯混勻后,加入到雙螺桿擠出機進行第一次擠出造粒,利用第一次擠出的顆粒第二次加入到雙螺桿擠出機,得到產品表面光滑。取直徑3mm~5mm、長為135mm的改性聚丙烯,每組產品測試多組,每個樣品在垂直于樣條縱軸處標記兩條線,各自離點燃端25mm±1mm和100mm±1mm,對樣品進行水平燃燒試驗。結果為:直徑為3.5mm的圓柱長條樣品損失長度為75mm,所耗時間為178.39s,燃燒速度為0.4204mm/s,燃燒過程有滴落;直徑為4mm的圓柱長條樣品損失長度為75mm,所耗時間為238.55s,燃燒速度為0.3144mm/s,燃燒過程有滴落。
實施例13
用分析天平稱取50g三聚氰胺以及20g高級脂肪酸置于反應器中,混合均勻后加入到水浴鍋中,設定水浴鍋溫度為100℃,邊加熱邊攪拌20min。稱取200g黑膏與上述的產品混勻后將反應器置于油浴鍋之中,設定油浴鍋溫度為150℃,邊加熱邊攪拌約25min左右。反應結束后冷卻完成,再將阻燃劑碾磨成粉狀。取0.5g~0.6g的阻燃劑產品于坩堝,分別在設定溫度300℃和400℃的馬弗爐中放置10min,稱結束后質量并計算剩碳率。結果為:在300℃下,阻燃劑的平均剩碳率為80.98%;在400℃下,阻燃劑的剩碳率為67.23%。所得阻燃劑溶解度小于0.0001g/ml,水溶液為黃色。
取40份的阻燃劑以及60份的聚丙烯混勻后,加入到雙螺桿擠出機進行一次擠出造粒和得到長條產品,得到產品表面粗糙。取直徑3mm~5mm、長為135mm的改性聚丙烯,每組產品測試多組,每個樣品在垂直于樣條縱軸處標記兩條線,各自離點燃端25mm±1mm和100mm±1mm,對樣品進行水平燃燒試驗。結果為:直徑為4mm的圓柱長條樣品損失長度為75mm,所耗時間為369.04s,燃燒速度為0.2032mm/s,燃燒過程有滴落;直徑為3.5mm的圓柱長條樣品損失長度為75mm,所耗時間為327.38s,燃燒速度為0.2291mm/s,燃燒過程有滴落。
實施例14
用分析天平稱取50g三聚氰胺以及20g高級脂肪酸置于反應器中,混合均勻后加入到水浴鍋中,設定水浴鍋溫度為100℃,邊加熱邊攪拌20min。稱取200g黑膏與上述的產品混勻后將反應器置于油浴鍋之中,設定油浴鍋溫度為150℃,邊加熱邊攪拌約25min左右。反應結束后冷卻完成,再將阻燃劑碾磨成粉狀。取0.5g~0.6g的阻燃劑產品于坩堝,分別在設定溫度300℃和400℃的馬弗爐中放置10min,稱結束后質量并計算剩碳率。結果為:在300℃下,阻燃劑的平均剩碳率為80.98%;在400℃下,阻燃劑的剩碳率為67.23%。所得阻燃劑溶解度小于0.0001g/ml,水溶液為黃色。
取40份的阻燃劑以及60份的聚丙烯混勻后,加入到雙螺桿擠出機進行第一次擠出造粒,利用第一次擠出的顆粒第二次加入到雙螺桿擠出機,得到產品表面光滑。取直徑3mm~5mm、長為135mm的改性聚丙烯,每組產品測試多組,每個樣品在垂直于樣條縱軸處標記兩條線,各自離點燃端25mm±1mm和100mm±1mm,對樣品進行水平燃燒試驗。結果為:直徑為3.5mm的圓柱長條樣品損失長度為75mm,所耗時間為123.15s,燃燒速度為0.6090mm/s,燃燒過程有滴落;直徑為3mm的圓柱長條樣品損失長度為75mm,所耗時間為111.73s,燃燒速度為0.6712mm/s,燃燒過程有滴落。
實施例15
稱取5份實施例1所得阻燃母粒和95份聚丙烯(工廠希望達到的要求),將它們混合均勻后加入到雙螺桿擠出機進行造粒和得到圓柱樣品。取直徑3mm~5mm、長為135mm的改性聚丙烯,每組產品測試多組,每個樣品在垂直于樣條縱軸處標記兩條線,各自離點燃端25mm±1mm和100mm±1mm,對樣品進行水平燃燒試驗。結果為:直徑為2.5mm的圓柱長條樣品損失長度為75mm,所耗時間為79.017s,燃燒速度為0.9492mm/s,燃燒過程有滴落而且滴落非常快,也沒有焦化層的出現;直徑為3mm的圓柱長條樣品損失長度為75mm,所耗時間為115.5s,燃燒速度為0.6494mm/s,燃燒過程有滴落而且滴落非常快,也沒有焦化層的出現。
實施例16
稱取黑膏17.894kg,三聚氰胺6.430kg,總體比例按照黑膏比三聚氰胺3比1進行稱取,將整塊的黑膏用鏟子切成小塊,再與三聚氰胺均勻的混合,打開精密煉膠機,將溫度設定為100℃進行預熱處理,把混合好的三聚氰胺和黑膏置于精密煉膠機上,在整個煉膠的過程中,適當的加入一些三聚氰胺,待反應后的固體由黑色轉變為棕黃色停止反應,用鐵鏟鏟下滾輪上的產品,此時原來粘稠狀的黑膏變為固體且脆性很強的塊狀產品。原料總質量為24.324kg,產品質量為23.338kg,產品收率95.95%。
將所得產品用塑料破碎機粉粹后得到顆粒狀產品,在此稱為黑膏產品。打開雙螺桿塑料擠出機,設置一區溫度75℃,二區溫度100℃,三區溫度170℃,四區溫度175℃,五區溫度175℃,熔體溫度143℃,機頭溫度170℃,稱取聚丙烯1.896kg,黑膏產品1.896kg,按照1:1均勻混合后加入到雙螺桿塑料擠出機中,由于黑膏產品與聚丙烯的熔點差異過大,所以在進料時容易受熱熔化成粘稠狀液體而堵塞進料口,因此要施以外力將黑膏產品與聚丙烯壓入進料口中,在出料口所得產品是棕色線狀直徑3mm~5mm的改性聚丙烯,冷卻過程是通過空氣自然冷卻,當拉出長度達到1m時剪斷后插入塑料切粒機中造粒得到阻燃劑母料。改性聚丙烯經明火發現據有良好的阻燃性能,當火苗移開時,改性聚丙烯上火星熄滅,并伴隨有黑煙的產生,整個燃燒過程無滴落現象。加入的黑膏和聚丙烯的總質量是3.792kg,生產得到的阻燃劑母料質量為3.478kg,產品的收率為91.92%。
實施例17
稱取實施例16得到的黑膏產品0.6kg,聚丙烯0.6kg,硬脂酸5g,按照黑膏產品與聚丙烯1:1的比例配比,加入硬脂酸是為了提高改性聚丙烯的平整度,使得黑膏產品與聚丙烯混合得更好,硬脂酸還可以延緩阻燃劑母料的吸水結塊。將這三種物質攪拌均勻后加入到雙螺桿塑料擠出機,此時設置雙螺桿塑料擠出機一區溫度130℃,二區溫度130℃,三區溫度160℃,四區溫度165℃,五區溫度170℃,機頭溫度164℃,此時機頭溫度相對較高,黑膏產品完全熔解,粘稠度降低,所以在進料口施以外力可以輕松使原料進料。在出料口所得產品是棕色線狀直徑3mm~5mm的改性聚丙烯,冷卻過程是通過空氣自然冷卻,當拉出長度達到1m時剪斷后插入塑料切粒機中造粒得到阻燃劑母料。如此反復稱取質量為1.205kg的原料4組,總計質量為4.82kg,生產得到的阻燃劑母料質量為4.762kg,產品的收率為98.80%。取直徑3mm~5mm、長為110mm的改性聚丙烯,每組產品測試多組,每個樣品在垂直于樣條縱軸處標記兩條線,各自離點燃端25mm±1mm和100mm±1mm,對樣品進行水平燃燒試驗。結果為:。結果為:直徑為4mm的圓柱長條樣品,燃燒過程種火焰前端并未通過25mm標線,過程冒白煙無滴落;直徑為3.5mm的圓柱長條樣品,燃燒過程種火焰前端并通過25mm標線未通過100mm標線,損失30mm約花費173.6s,過程冒白煙無滴落。
實施例18
稱取實施例16得到的黑膏產品24.6966kg,聚丙烯24.696kg,硬脂酸165g,按照黑膏產品與聚丙烯1:1的比例配比,將這三種物質攪拌均勻后加入到雙螺桿塑料擠出機,此時設置雙螺桿塑料擠出機一區溫度129℃,二區溫度130℃,三區溫度160℃,四區溫度165℃,五區溫度165℃,機頭溫度164℃,在出料口所得產品是棕色線狀直徑3mm~5mm的改性聚丙烯,冷卻過程是通過空氣自然冷卻,當拉出長度達到1m時剪斷后插入塑料切粒機中造粒得到阻燃劑母料,總計原料質量為49.557kg,生產得到的阻燃劑母料質量為42.519kg,產品的收率為85.80%。
以上所述是本發明的優選實施方式,使用本發明中的黑膏能夠被用作阻燃劑添加到阻燃劑中,能夠延緩甚至阻止聚丙烯的持續燃燒,而且達到了工廠對聚丙烯在阻燃方面的要求。在不脫離本發明結構的前提下,做出若干變形和改動,這些也視為本發明的保護范圍。