一种聚丙烯阻燃母料及其生产方法和应用与流程

文档序号:12402041阅读:338来源:国知局

本发明涉及工业废弃物资源化技术领域,具体的是涉及特别是涉及一种维生素B6工业生产过程中产生的黑色膏状物(以下简称黑膏)被用作阻燃剂以制备一种聚丙烯阻燃母料。



背景技术:

聚丙烯(PP)塑料虽然具有强度大、刚性好以及较好的耐化学腐蚀等,但PP的极限氧指数(LOI)仅为17.4~18.5,易燃烧而且燃烧速率快,燃烧过程中滴落也较快,因此容易造成火势蔓延。通常需要在PP中添加阻燃剂来提高阻燃性的方式来保证聚丙烯塑料在工农业生产和日常生活中的安全使用。

PP的阻燃主要可以通过3种途径进行。第一种是利用阻燃剂对聚合物分解出的可燃气体产物的燃烧或火焰起阻止作用,由于阻燃是在气相中发生作用,故称为气相阻燃;第二是利用阻燃剂来阻止有机聚合物热分解释放可燃气体,因为是对聚合物凝聚相发生作用,称为凝聚相阻燃;第三种是利用阻燃剂阻止燃烧热返回聚合物的热反馈,称为中断热交换阻燃理。

现有阻燃剂主要有水合金属化合物阻燃剂、磷系阻燃剂、膨胀型阻燃剂。

黑膏作为固体废弃物主要来源于噁唑法(以4-甲基噁唑或4-甲基-5-乙氧基噁唑与亲二烯物反应合成维生素B6)制维生素B6的过程。工业上以这种方法生产维生素B6在环合工序中产生的废渣溶于水速率很慢,并具有一定的起泡性能。常温下呈现一种黑色膏状物质(因此,工业上称这种固体废弃物为“黑膏”)。经过试验发现黑膏--固体废弃物在较短时间内很难溶于水、乙醇等溶剂,而且不能被燃烧,因此作为工业废料很难处理。这种物质在加热到100℃后,开始分解,200℃后,这种分解更剧烈。在分解过程中消耗大量的氧气,分解生成了积炭、水气和氮气,黑膏中的有机物(碳原)部分会迅速脱水成炭,形成的焦化层和水气雾化层,使得可燃物与空气隔断。黑膏受热后(180℃以上,220℃后的主要反应)的阻燃部分机理的主要反应式:

黑膏单体的标准吉布斯自由能由Benson法估算约为-1043.89kJ/mol,上述反应式的标准吉布斯自由能约为-213.17kJ/mol。实验表明黑膏分解过程没有产生有毒物质,因此,黑膏具有作为阻燃剂的潜力。



技术实现要素:

本发明提供了一种有效利用生产维生素B6的生产过程中产生的黑膏在聚丙烯塑料中作为阻燃剂的应用,目的是解决黑膏的粘度高、易吸水结块而且易分解问题,利用三聚氰胺以及高级脂肪酸来和黑膏制备阻燃剂。

本发明所采用的技术方案是:一种阻燃母料,包括有以下组分及含量:维生素B6工业生产过程中产生的黑色膏状物100~200份、三聚氰胺50份以及羧酸或酸酐5~20份,以质量份计。

按上述方案,所述的羧酸为C10以上的脂肪酸或马来酸,所述的酸酐为马来酸酐或C10以上的脂肪酸酐。

所述的阻燃母料的生产方法方案之一,其特征在于将维生素B6工业生产过程中产生的黑色膏状物100~200份、三聚氰胺50份和高级脂肪酸5~20份混合均匀后,搅拌升温反应一段时间,待冷却后将其碾磨至粉状。

按上述方案,加热温度为100-150℃,边加热边搅拌,时间20~30分钟。

所述的阻燃母料的生产方法方案之二,其特征在于具体步骤是:称取三聚氰胺50份和高级脂肪酸5~20份,置于反应器中第一次加热,边加热边搅拌,所得产物与维生素B6工业生产过程中产生的黑色膏状物100~200份第二次加热,边加热边搅拌,待冷却后将其碾磨至粉状。

按上述方案,第一次加热温度为50-100℃,加热时间为20min,第二次加热温度为100-150℃,加热时间20~30分钟。

所述的阻燃母料的生产方法方案之三,其特征在于具体步骤是:称取维生素B6工业生产过程中产生的黑色膏状物100~200份,三聚氰胺50份经炼焦机混合碾压,反应温度控制在50-100℃,然后加入高级脂肪酸5~20份,经双辊炼焦机炼制后的产品为固体块状物,经塑料破碎机破碎后得到颗粒状阻燃剂产品,筛分后的粉状物作为阻燃剂产品或回上一炼焦混合反应工序。

所述的阻燃母料的生产方法方案之四,其特征在于具体步骤是:称取维生素B6工业生产过程中产生的黑色膏状物100~200份,三聚氰胺50份,高级脂肪酸5~20份,三者经平磨机混匀并且造粒,所得颗粒即为阻燃剂产品。

所述的阻燃母料的应用,其特征在于将其与聚丙烯混合,经造粒作为阻燃剂应用。

按上述方案,所述的阻燃母料与聚丙烯的质量配比在1∶0.8-2。

上述产品与聚丙烯混合,经过双螺杆塑料挤出机基础成型后经塑料切粒机切成阻燃母料的颗粒料,其中,双螺杆塑料挤出机各加热区域的温度控制在100-200℃的范围。

试验发现,黑膏由于粘度高、易吸水结块而且易分解(高于180℃黑膏部分物质开始分解),需要利用三聚氰胺对黑膏进行改性。黑膏和三聚氰胺主要反应式:

其中R为

黑膏与三聚氰胺反应生成的上述新型阻燃剂在燃烧时也能消耗大量的氧气,同时分解生成了积炭和水气,同时黑膏中的碳源部分会迅速脱水被焦化,在碳源的外部氧气被消耗形成了低氧区域,水气雾化层和富氮气层,阻止了燃烧的进程。使得可燃物与空气隔断,而熄灭。新型阻燃剂阻燃部分机理的主要反应式:

其中R同上,同样由Benson公式估算反应的吉布斯自由能同样小于0证明反应可行。除此之外新型阻燃剂更方便处理同时分解温度也上升,添加到聚丙烯之中利用受热产生的碳源被焦化和水气层,富氮层能起到很好的阻燃效果。三聚氰胺的加入提高了富氮贫氧层的密度。提高了黑色固体废弃物作为阻燃剂的加工性能。

进一步,对上述制备的阻燃剂在300℃和400℃下分别测试剩碳率。具体操作:设定马弗炉温度为300℃或400℃,称取0.5到0.6g的上述阻燃剂于坩埚,放入马弗炉内约10min,称取剩余物品质量,计算剩碳率:

通常阻燃剂的剩碳率越大,阻燃剂的阻燃效果越好。

进一步,利用阻燃剂分别与聚丙烯制成产品,进行产物的水平燃烧试验,测试阻燃效果。先将阻燃剂与聚丙烯混匀,利用双螺杆挤出机对阻燃剂以及聚丙烯挤出造粒和圆柱条的产品。具体的阻燃效果测试方案:取直径3mm~5mm、长为135mm的改性聚丙烯,每组产品测试多组,每个样品在垂直于样条纵轴处标记两条线,各自离点燃端25mm±1mm和100mm±1mm。在离25mm最远端夹住试样,使其纵轴近似水平。对点燃端进行点火2s,然后移开火源。若移开火源后试样继续燃烧,记录经过的时间t,单位为s,火焰前端通过100mm标线时,要记录损坏长度75mm,记录时间t,单位是s。如果火焰前端通过25mm但是没有通过100mm标线,要记录损坏长度L,单位是毫米(mm)。

本发明的有益效果在于:对维生素B6废渣的资源再利用,同时对黑膏进行改性制备成阻燃剂,形成了新的阻燃剂配方在聚丙烯中应用,极大的提高经济效益。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细的说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

黑膏是工业生产维生素B6过程中,环合合成时产生的黑色废弃物。这种黑色废弃物易溶于水,在常温下呈粘稠状,具有阻燃特性;经三聚氰胺改性后,常温下呈固体,保留原有的阻燃特性。

实施例1

用分析天平称取100g黑膏、50g三聚氰胺以及5g高级脂肪酸(多为月桂酸或者硬脂酸,下同)置于不锈钢反应器中,均匀地搅拌(搅拌过程中用勺子可将黑膏捣碎,方便混匀)。混匀后将反应器置于油浴锅之中,设定油浴锅温度为150℃,边加热边搅拌约25min左右。反应结束后冷却完成,再将阻燃剂碾磨成粉状。取0.5g~0.6g的阻燃剂产品于坩埚,分别在设定温度300℃和400℃的马弗炉中放置10min,称结束后质量并计算剩碳率。结果为:在300℃下,阻燃剂的平均剩碳率为82.665%;在400℃下,阻燃剂的剩碳率为70.87%。所得阻燃剂溶解度小于0.0001g/ml,水溶液为黄色。

取20份上述方法制备的阻燃剂以及40份的聚丙烯混匀后,加入到双螺杆挤出机进行一次挤出造粒和得到长条产品。取直径3mm~5mm、长为135mm的改性聚丙烯,每组产品测试多组,每个样品在垂直于样条纵轴处标记两条线,各自离点燃端25mm±1mm和100mm±1mm,对样品进行水平燃烧试验。结果为:直径为4mm的圆柱长条样品损失长度为75mm,所耗时间为126.69s,燃烧速度为0.5920mm/s,燃烧过程有滴落;直径为3.5mm的圆柱长条样品损失长度为75mm,所耗时间为127.95s,燃烧速度为0.5864mm/s,燃烧过程有滴落。

实施例2

用分析天平称取100g黑膏、50g三聚氰胺以及5g高级脂肪酸置于不锈钢反应器中,均匀地搅拌(搅拌过程中用勺子可将黑膏捣碎,方便混匀)。混匀后将反应器置于油浴锅之中,设定油浴锅温度为150℃,边加热边搅拌约25min左右。反应结束后冷却完成,再将阻燃剂碾磨成粉状。取0.5g~0.6g的阻燃剂产品于坩埚,分别在设定温度300℃和400℃的马弗炉中放置10min,称结束后质量并计算剩碳率。结果为:在300℃下,阻燃剂的平均剩碳率为82.665%;在400℃下,阻燃剂的剩碳率为70.87%。所得阻燃剂溶解度小于0.0001g/ml,水溶液为黄色。

取40份的阻燃剂以及60份的聚丙烯混匀后,加入到双螺杆挤出机进行一次挤出造粒和得到长条产品,得到产品表面略微粗糙。取直径3mm~5mm、长为135mm的改性聚丙烯,每组产品测试多组,每个样品在垂直于样条纵轴处标记两条线,各自离点燃端25mm±1mm和100mm±1mm,对样品进行水平燃烧试验。结果为:直径为3.5mm的圆柱长条样品,燃烧过程种火焰前端并未通过25mm标线,过程冒白烟无滴落,聚丙烯产品燃烧时会形成焦化层;直径为4mm的圆柱长条样品,燃烧过程种火焰前端并未通过25mm标线,过程冒白烟无滴落。

实施例3

用分析天平称取150g黑膏、50g三聚氰胺以及7.5g高级脂肪酸置于不锈钢反应器中,均匀地搅拌(搅拌过程中用勺子可将黑膏捣碎,方便混匀)。混匀后将反应器置于油浴锅之中,设定油浴锅温度为150℃,边加热边搅拌约25min左右。反应结束后冷却完成,再将阻燃剂碾磨成粉状。取0.5g~0.6g的阻燃剂产品于坩埚,分别在设定温度300℃和400℃的马弗炉中放置10min,称结束后质量并计算剩碳率。结果为:在300℃下,阻燃剂的平均剩碳率为83.615%;在400℃下,阻燃剂的剩碳率为69.015%。所得阻燃剂溶解度小于0.0001g/ml,水溶液为黄色。

取40份的阻燃剂以及60份的聚丙烯混匀后,加入到双螺杆挤出机进行一次挤出造粒和得到长条产品,得到产品表面粗糙。取直径3mm~5mm、长为135mm的改性聚丙烯,每组产品测试多组,每个样品在垂直于样条纵轴处标记两条线,各自离点燃端25mm±1mm和100mm±1mm,对样品进行水平燃烧试验。结果为:直径为4mm的圆柱长条样品,燃烧过程种火焰前端并未通过25mm标线,过程冒白烟无滴落;直径为3mm的圆柱长条样品,燃烧过程种火焰前端并通过25mm标线未通过100mm标线,过程冒白烟无滴落。

实施例4

用分析天平称取150g黑膏、50g三聚氰胺以及7.5g高级脂肪酸置于不锈钢反应器中,均匀地搅拌(搅拌过程中用勺子可将黑膏捣碎,方便混匀)。混匀后将反应器置于油浴锅之中,设定油浴锅温度为150℃,边加热边搅拌约25min左右。反应结束后冷却完成,再将阻燃剂碾磨成粉状。取0.5g~0.6g的阻燃剂产品于坩埚,分别在设定温度300℃和400℃的马弗炉中放置10min,称结束后质量并计算剩碳率。结果为:在300℃下,阻燃剂的平均剩碳率为83.615%;在400℃下,阻燃剂的剩碳率为69.015%。所得阻燃剂溶解度小于0.0001g/ml,水溶液为黄色。

取40份的阻燃剂以及60份的聚丙烯混匀后,加入到双螺杆挤出机进行第一次挤出造粒,利用第一次挤出的颗粒第二次加入到双螺杆挤出机,得到产品表面光滑。取直径3mm~5mm、长为135mm的改性聚丙烯,每组产品测试多组,每个样品在垂直于样条纵轴处标记两条线,各自离点燃端25mm±1mm和100mm±1mm,对样品进行水平燃烧试验。结果为:直径为4mm的圆柱长条样品损失长度为75mm,所耗时间为242.02s,燃烧速度为0.3099mm/s,燃烧过程有滴落;直径为3.5mm的圆柱长条样品损失长度为75mm,所耗时间为235.32s,燃烧速度为0.3187mm/s,燃烧过程有滴落。

实施例5

用分析天平称取150g黑膏、50g三聚氰胺以及15g高级脂肪酸置于不锈钢反应器中,均匀地搅拌(搅拌过程中用勺子可将黑膏捣碎,方便混匀)。混匀后将反应器置于油浴锅之中,设定油浴锅温度为150℃,边加热边搅拌约25min左右。反应结束后冷却完成,再将阻燃剂碾磨成粉状。取0.5g~0.6g的阻燃剂产品于坩埚,分别在设定温度300℃和400℃的马弗炉中放置10min,称结束后质量并计算剩碳率。结果为:在300℃下,阻燃剂的平均剩碳率为80.76%;在400℃下,阻燃剂的剩碳率为67.795%。所得阻燃剂溶解度小于0.0001g/ml,水溶液为黄色。

取40份的阻燃剂以及60份的聚丙烯混匀后,加入到双螺杆挤出机进行一次挤出造粒和得到长条产品,得到产品表面粗糙。取直径3mm~5mm、长为135mm的改性聚丙烯,每组产品测试多组,每个样品在垂直于样条纵轴处标记两条线,各自离点燃端25mm±1mm和100mm±1mm,对样品进行水平燃烧试验。结果为:直径为4mm的圆柱长条样品,燃烧过程种火焰前端并未通过25mm标线,过程冒白烟无滴落;直径为4mm的圆柱长条样品,燃烧过程种火焰前端并通过25mm标线未通过100mm标线,损失15mm约花费152.6s,过程冒白烟无滴落。

实施例6

用分析天平称取150g黑膏、50g三聚氰胺以及15g高级脂肪酸置于不锈钢反应器中,均匀地搅拌(搅拌过程中用勺子可将黑膏捣碎,方便混匀)。混匀后将反应器置于油浴锅之中,设定油浴锅温度为150℃,边加热边搅拌约25min左右。反应结束后冷却完成,再将阻燃剂碾磨成粉状。取0.5g~0.6g的阻燃剂产品于坩埚,分别在设定温度300℃和400℃的马弗炉中放置10min,称结束后质量并计算剩碳率。结果为:在300℃下,阻燃剂的平均剩碳率为80.76%;在400℃下,阻燃剂的剩碳率为67.795%。所得阻燃剂溶解度小于0.0001g/ml,水溶液为黄色。

取40份的阻燃剂以及60份的聚丙烯混匀后,加入到双螺杆挤出机进行第一次挤出造粒,利用第一次挤出的颗粒第二次加入到双螺杆挤出机,得到产品表面光滑。取直径3mm~5mm、长为135mm的改性聚丙烯,每组产品测试多组,每个样品在垂直于样条纵轴处标记两条线,各自离点燃端25mm±1mm和100mm±1mm,对样品进行水平燃烧试验。结果为:直径为4mm的圆柱长条样品损失长度为75mm,所耗时间为189.97s,燃烧速度为0.3948mm/s,燃烧过程有滴落;直径为3.5mm的圆柱长条样品损失长度为75mm,所耗时间为150.37s,燃烧速度为0.4987mm/s,燃烧过程有滴落。

实施例7

用分析天平称取200g黑膏、50g三聚氰胺以及10g高级脂肪酸置于不锈钢反应器中,均匀地搅拌(搅拌过程中用勺子可将黑膏捣碎,方便混匀)。混匀后将反应器置于油浴锅之中,设定油浴锅温度为150℃,边加热边搅拌约25min左右。反应结束后冷却完成,再将阻燃剂碾磨成粉状。取0.5g~0.6g的阻燃剂产品于坩埚,分别在设定温度300℃和400℃的马弗炉中放置10min,称结束后质量并计算剩碳率。结果为:在300℃下,阻燃剂的平均剩碳率为75.52%;在400℃下,阻燃剂的剩碳率为60%。所得阻燃剂溶解度小于0.0001g/ml,水溶液为黄色。

取40份的阻燃剂以及60份的聚丙烯混匀后,加入到双螺杆挤出机进行一次挤出造粒和得到长条产品,得到产品表面粗糙。取直径3mm~5mm、长为135mm的改性聚丙烯,每组产品测试多组,每个样品在垂直于样条纵轴处标记两条线,各自离点燃端25mm±1mm和100mm±1mm,对样品进行水平燃烧试验。结果为:直径为3mm的圆柱长条样品损失长度为75mm,所耗时间为284.43s,燃烧速度为0.2636mm/s,燃烧过程有滴落;直径为3.5mm的圆柱长条样品损失长度为75mm,所耗时间为329.895s,燃烧速度为0.2273mm/s,燃烧过程有滴落。

实施例8

用分析天平称取200g黑膏、50g三聚氰胺以及10g高级脂肪酸置于不锈钢反应器中,均匀地搅拌(搅拌过程中用勺子可将黑膏捣碎,方便混匀)。混匀后将反应器置于油浴锅之中,设定油浴锅温度为150℃,边加热边搅拌约25min左右。反应结束后冷却完成,再将阻燃剂碾磨成粉状。取0.5g~0.6g的阻燃剂产品于坩埚,分别在设定温度300℃和400℃的马弗炉中放置10min,称结束后质量并计算剩碳率。结果为:在300℃下,阻燃剂的平均剩碳率为75.52%;在400℃下,阻燃剂的剩碳率为60%。所得阻燃剂溶解度小于0.0001g/ml,水溶液为黄色。

取40份的阻燃剂以及60份的聚丙烯混匀后,加入到双螺杆挤出机进行第一次挤出造粒,利用第一次挤出的颗粒第二次加入到双螺杆挤出机,得到产品表面光滑。取直径3mm~5mm、长为135mm的改性聚丙烯,每组产品测试多组,每个样品在垂直于样条纵轴处标记两条线,各自离点燃端25mm±1mm和100mm±1mm,对样品进行水平燃烧试验。结果为:直径为3.5mm的圆柱长条样品损失长度为75mm,所耗时间为173.44s,燃烧速度为0.4324mm/s,燃烧过程有滴落;直径为3.5mm的圆柱长条样品损失长度为75mm,所耗时间为190.15s,燃烧速度为0.3944mm/s,燃烧过程有滴落。

实施例9

用分析天平称取200g黑膏、50g三聚氰胺以及20g高级脂肪酸置于不锈钢反应器中,均匀地搅拌(搅拌过程中用勺子可将黑膏捣碎,方便混匀)。混匀后将反应器置于油浴锅之中,设定油浴锅温度为150℃,边加热边搅拌约25min左右。反应结束后冷却完成,再将阻燃剂碾磨成粉状。取0.5g~0.6g的阻燃剂产品于坩埚,分别在设定温度300℃和400℃的马弗炉中放置10min,称结束后质量并计算剩碳率。结果为:在300℃下,阻燃剂的平均剩碳率为76.875%;在400℃下,阻燃剂的剩碳率为64.68%。所得阻燃剂溶解度小于0.0001g/ml,水溶液为黄色。

取40份的阻燃剂以及60份的聚丙烯混匀后,加入到双螺杆挤出机进行一次挤出造粒和得到长条产品,得到产品表面粗糙。取直径3mm~5mm、长为135mm的改性聚丙烯,每组产品测试多组,每个样品在垂直于样条纵轴处标记两条线,各自离点燃端25mm±1mm和100mm±1mm,对样品进行水平燃烧试验。结果为:直径为4mm的圆柱长条样品损失长度为75mm,所耗时间为226.45s,燃烧速度为0.3312mm/s,燃烧过程有滴落;直径为3.5mm的圆柱长条样品损失长度为75mm,所耗时间为219.64s,燃烧速度为0.3414mm/s,燃烧过程有滴落。

实施例10

用分析天平称取200g黑膏、50g三聚氰胺以及20g高级脂肪酸置于不锈钢反应器中,均匀地搅拌(搅拌过程中用勺子可将黑膏捣碎,方便混匀)。混匀后将反应器置于油浴锅之中,设定油浴锅温度为150℃,边加热边搅拌约25min左右。反应结束后冷却完成,再将阻燃剂碾磨成粉状。取0.5g~0.6g的阻燃剂产品于坩埚,分别在设定温度300℃和400℃的马弗炉中放置10min,称结束后质量并计算剩碳率。结果为:在300℃下,阻燃剂的平均剩碳率为76.875%;在400℃下,阻燃剂的剩碳率为64.68%。所得阻燃剂溶解度小于0.0001g/ml,水溶液为黄色。

取40份的阻燃剂以及60份的聚丙烯混匀后,加入到双螺杆挤出机进行第一次挤出造粒,利用第一次挤出的颗粒第二次加入到双螺杆挤出机,得到产品表面光滑。取直径3mm~5mm、长为135mm的改性聚丙烯,每组产品测试多组,每个样品在垂直于样条纵轴处标记两条线,各自离点燃端25mm±1mm和100mm±1mm,对样品进行水平燃烧试验。结果为:直径为3.5mm的圆柱长条样品损失长度为75mm,所耗时间为259.61s,燃烧速度为0.2889mm/s,燃烧过程有滴落;直径为3mm的圆柱长条样品损失长度为75mm,所耗时间为235.79s,燃烧速度为0.3181mm/s,燃烧过程有滴落。

实施例11

用分析天平称取50g三聚氰胺以及10g高级脂肪酸置于反应器中,混合均匀后加入到水浴锅中,设定水浴锅温度为100℃,边加热边搅拌20min。称取200g黑膏与上述的产品混匀后将反应器置于油浴锅之中,设定油浴锅温度为150℃,边加热边搅拌约25min左右。反应结束后冷却完成,再将阻燃剂碾磨成粉状。取0.5g~0.6g的阻燃剂产品于坩埚,分别在设定温度300℃和400℃的马弗炉中放置10min,称结束后质量并计算剩碳率。结果为:在300℃下,阻燃剂的平均剩碳率为79.405%;在400℃下,阻燃剂的剩碳率为63.675%。所得阻燃剂溶解度小于0.0001g/ml,水溶液为黄色。

取40份的阻燃剂以及60份的聚丙烯混匀后,加入到双螺杆挤出机进行一次挤出造粒和得到长条产品,得到产品表面粗糙。取直径3mm~5mm、长为135mm的改性聚丙烯,每组产品测试多组,每个样品在垂直于样条纵轴处标记两条线,各自离点燃端25mm±1mm和100mm±1mm,对样品进行水平燃烧试验。结果为:直径为4mm的圆柱长条样品损失长度为75mm,所耗时间为226.45s,燃烧速度为0.3312mm/s,燃烧过程有滴落;直径为3.5mm的圆柱长条样品损失长度为75mm,所耗时间为219.64s,燃烧速度为0.3414mm/s,燃烧过程有滴落

实施例12

用分析天平称取50g三聚氰胺以及10g高级脂肪酸置于反应器中,混合均匀后加入到水浴锅中,设定水浴锅温度为100℃,边加热边搅拌20min。称取200g黑膏与上述的产品混匀后将反应器置于油浴锅之中,设定油浴锅温度为150℃,边加热边搅拌约25min左右。反应结束后冷却完成,再将阻燃剂碾磨成粉状。取0.5g~0.6g的阻燃剂产品于坩埚,分别在设定温度300℃和400℃的马弗炉中放置10min,称结束后质量并计算剩碳率。结果为:在300℃下,阻燃剂的平均剩碳率为79.405%;在400℃下,阻燃剂的剩碳率为63.675%。所得阻燃剂溶解度小于0.0001g/ml,水溶液为黄色。

取40份的阻燃剂以及60份的聚丙烯混匀后,加入到双螺杆挤出机进行第一次挤出造粒,利用第一次挤出的颗粒第二次加入到双螺杆挤出机,得到产品表面光滑。取直径3mm~5mm、长为135mm的改性聚丙烯,每组产品测试多组,每个样品在垂直于样条纵轴处标记两条线,各自离点燃端25mm±1mm和100mm±1mm,对样品进行水平燃烧试验。结果为:直径为3.5mm的圆柱长条样品损失长度为75mm,所耗时间为178.39s,燃烧速度为0.4204mm/s,燃烧过程有滴落;直径为4mm的圆柱长条样品损失长度为75mm,所耗时间为238.55s,燃烧速度为0.3144mm/s,燃烧过程有滴落。

实施例13

用分析天平称取50g三聚氰胺以及20g高级脂肪酸置于反应器中,混合均匀后加入到水浴锅中,设定水浴锅温度为100℃,边加热边搅拌20min。称取200g黑膏与上述的产品混匀后将反应器置于油浴锅之中,设定油浴锅温度为150℃,边加热边搅拌约25min左右。反应结束后冷却完成,再将阻燃剂碾磨成粉状。取0.5g~0.6g的阻燃剂产品于坩埚,分别在设定温度300℃和400℃的马弗炉中放置10min,称结束后质量并计算剩碳率。结果为:在300℃下,阻燃剂的平均剩碳率为80.98%;在400℃下,阻燃剂的剩碳率为67.23%。所得阻燃剂溶解度小于0.0001g/ml,水溶液为黄色。

取40份的阻燃剂以及60份的聚丙烯混匀后,加入到双螺杆挤出机进行一次挤出造粒和得到长条产品,得到产品表面粗糙。取直径3mm~5mm、长为135mm的改性聚丙烯,每组产品测试多组,每个样品在垂直于样条纵轴处标记两条线,各自离点燃端25mm±1mm和100mm±1mm,对样品进行水平燃烧试验。结果为:直径为4mm的圆柱长条样品损失长度为75mm,所耗时间为369.04s,燃烧速度为0.2032mm/s,燃烧过程有滴落;直径为3.5mm的圆柱长条样品损失长度为75mm,所耗时间为327.38s,燃烧速度为0.2291mm/s,燃烧过程有滴落。

实施例14

用分析天平称取50g三聚氰胺以及20g高级脂肪酸置于反应器中,混合均匀后加入到水浴锅中,设定水浴锅温度为100℃,边加热边搅拌20min。称取200g黑膏与上述的产品混匀后将反应器置于油浴锅之中,设定油浴锅温度为150℃,边加热边搅拌约25min左右。反应结束后冷却完成,再将阻燃剂碾磨成粉状。取0.5g~0.6g的阻燃剂产品于坩埚,分别在设定温度300℃和400℃的马弗炉中放置10min,称结束后质量并计算剩碳率。结果为:在300℃下,阻燃剂的平均剩碳率为80.98%;在400℃下,阻燃剂的剩碳率为67.23%。所得阻燃剂溶解度小于0.0001g/ml,水溶液为黄色。

取40份的阻燃剂以及60份的聚丙烯混匀后,加入到双螺杆挤出机进行第一次挤出造粒,利用第一次挤出的颗粒第二次加入到双螺杆挤出机,得到产品表面光滑。取直径3mm~5mm、长为135mm的改性聚丙烯,每组产品测试多组,每个样品在垂直于样条纵轴处标记两条线,各自离点燃端25mm±1mm和100mm±1mm,对样品进行水平燃烧试验。结果为:直径为3.5mm的圆柱长条样品损失长度为75mm,所耗时间为123.15s,燃烧速度为0.6090mm/s,燃烧过程有滴落;直径为3mm的圆柱长条样品损失长度为75mm,所耗时间为111.73s,燃烧速度为0.6712mm/s,燃烧过程有滴落。

实施例15

称取5份实施例1所得阻燃母粒和95份聚丙烯(工厂希望达到的要求),将它们混合均匀后加入到双螺杆挤出机进行造粒和得到圆柱样品。取直径3mm~5mm、长为135mm的改性聚丙烯,每组产品测试多组,每个样品在垂直于样条纵轴处标记两条线,各自离点燃端25mm±1mm和100mm±1mm,对样品进行水平燃烧试验。结果为:直径为2.5mm的圆柱长条样品损失长度为75mm,所耗时间为79.017s,燃烧速度为0.9492mm/s,燃烧过程有滴落而且滴落非常快,也没有焦化层的出现;直径为3mm的圆柱长条样品损失长度为75mm,所耗时间为115.5s,燃烧速度为0.6494mm/s,燃烧过程有滴落而且滴落非常快,也没有焦化层的出现。

实施例16

称取黑膏17.894kg,三聚氰胺6.430kg,总体比例按照黑膏比三聚氰胺3比1进行称取,将整块的黑膏用铲子切成小块,再与三聚氰胺均匀的混合,打开精密炼胶机,将温度设定为100℃进行预热处理,把混合好的三聚氰胺和黑膏置于精密炼胶机上,在整个炼胶的过程中,适当的加入一些三聚氰胺,待反应后的固体由黑色转变为棕黄色停止反应,用铁铲铲下滚轮上的产品,此时原来粘稠状的黑膏变为固体且脆性很强的块状产品。原料总质量为24.324kg,产品质量为23.338kg,产品收率95.95%。

将所得产品用塑料破碎机粉粹后得到颗粒状产品,在此称为黑膏产品。打开双螺杆塑料挤出机,设置一区温度75℃,二区温度100℃,三区温度170℃,四区温度175℃,五区温度175℃,熔体温度143℃,机头温度170℃,称取聚丙烯1.896kg,黑膏产品1.896kg,按照1:1均匀混合后加入到双螺杆塑料挤出机中,由于黑膏产品与聚丙烯的熔点差异过大,所以在进料时容易受热熔化成粘稠状液体而堵塞进料口,因此要施以外力将黑膏产品与聚丙烯压入进料口中,在出料口所得产品是棕色线状直径3mm~5mm的改性聚丙烯,冷却过程是通过空气自然冷却,当拉出长度达到1m时剪断后插入塑料切粒机中造粒得到阻燃剂母料。改性聚丙烯经明火发现据有良好的阻燃性能,当火苗移开时,改性聚丙烯上火星熄灭,并伴随有黑烟的产生,整个燃烧过程无滴落现象。加入的黑膏和聚丙烯的总质量是3.792kg,生产得到的阻燃剂母料质量为3.478kg,产品的收率为91.92%。

实施例17

称取实施例16得到的黑膏产品0.6kg,聚丙烯0.6kg,硬脂酸5g,按照黑膏产品与聚丙烯1:1的比例配比,加入硬脂酸是为了提高改性聚丙烯的平整度,使得黑膏产品与聚丙烯混合得更好,硬脂酸还可以延缓阻燃剂母料的吸水结块。将这三种物质搅拌均匀后加入到双螺杆塑料挤出机,此时设置双螺杆塑料挤出机一区温度130℃,二区温度130℃,三区温度160℃,四区温度165℃,五区温度170℃,机头温度164℃,此时机头温度相对较高,黑膏产品完全熔解,粘稠度降低,所以在进料口施以外力可以轻松使原料进料。在出料口所得产品是棕色线状直径3mm~5mm的改性聚丙烯,冷却过程是通过空气自然冷却,当拉出长度达到1m时剪断后插入塑料切粒机中造粒得到阻燃剂母料。如此反复称取质量为1.205kg的原料4组,总计质量为4.82kg,生产得到的阻燃剂母料质量为4.762kg,产品的收率为98.80%。取直径3mm~5mm、长为110mm的改性聚丙烯,每组产品测试多组,每个样品在垂直于样条纵轴处标记两条线,各自离点燃端25mm±1mm和100mm±1mm,对样品进行水平燃烧试验。结果为:。结果为:直径为4mm的圆柱长条样品,燃烧过程种火焰前端并未通过25mm标线,过程冒白烟无滴落;直径为3.5mm的圆柱长条样品,燃烧过程种火焰前端并通过25mm标线未通过100mm标线,损失30mm约花费173.6s,过程冒白烟无滴落。

实施例18

称取实施例16得到的黑膏产品24.6966kg,聚丙烯24.696kg,硬脂酸165g,按照黑膏产品与聚丙烯1:1的比例配比,将这三种物质搅拌均匀后加入到双螺杆塑料挤出机,此时设置双螺杆塑料挤出机一区温度129℃,二区温度130℃,三区温度160℃,四区温度165℃,五区温度165℃,机头温度164℃,在出料口所得产品是棕色线状直径3mm~5mm的改性聚丙烯,冷却过程是通过空气自然冷却,当拉出长度达到1m时剪断后插入塑料切粒机中造粒得到阻燃剂母料,总计原料质量为49.557kg,生产得到的阻燃剂母料质量为42.519kg,产品的收率为85.80%。

以上所述是本发明的优选实施方式,使用本发明中的黑膏能够被用作阻燃剂添加到阻燃剂中,能够延缓甚至阻止聚丙烯的持续燃烧,而且达到了工厂对聚丙烯在阻燃方面的要求。在不脱离本发明结构的前提下,做出若干变形和改动,这些也视为本发明的保护范围。

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