本发明公开了一种抑烟剂的制备方法，属于抑烟
技术领域：
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背景技术：
：抑烟剂是一种能够抑制各种聚合物材料在燃烧过程中发烟量的化合物，通过特殊的化学和物理作用，在少量使用的条件下，能够明显降低各种阻燃聚合物材料如木材，塑料，橡胶，涂料，胶黏剂和保温泡沫材料在燃过程中的烟密度和发烟量，适当提高这些材料的阻燃性和氧指数。特点是降低制品燃烧发烟量，起到延缓燃烧的作用。应用领域包括建筑装饰材料工业，塑胶工业，保温材料工业，包装材料工业等，随着人们防火意识的提高和国家对于一些行业防火标准的不断提高，抑烟剂将会有各种新品出现。阻燃处理是最为有效的防火措施之一。然而阻燃处理会导致材料在火灾中释放更多的烟雾和毒气，这是因为阻燃往往使材料及其热解产物燃烧不完全，产生更多有毒气体。研究表明，co是火灾中致使人员伤亡的主要毒性气体，当火灾环境的co浓度高于1.28％时，人在其中呼吸几秒钟后就会中毒失去知觉，甚至死亡。火灾中80%以上的伤亡者都是受到烟雾毒气的影响，大部分是吸入了有毒气体和烟雾颗粒而导致死亡。此外，火灾中大量的烟雾毒气也妨碍了消防营救和人员逃生。对于高层建筑，情况更是严重。因而，对材料进行阻燃、抑烟和减毒处理对于减少火灾中人员伤亡具有重要的意义。随着高分子材料的大量应用，其燃烧发烟问题日益突出，火灾中的死亡有80%是由于高分子材料燃烧发出的烟和有毒气体的窒息造成的。烟使火灾现场的能见度降低，贻误灭火和抢救生命财产的时机。因此研究高分子材料的发烟问题，发展高效抑烟剂成为近年来材料研究领域中的重要课题。大量研究表明，钼化合物是具有优异抑烟性能的化合物，钼酸铵及三氧化钼是当今大量应用的高效抑烟剂，但其价格昂贵，与塑料相容性不好，对燃烧产生的co的无转化作用。现有关专利如一种微胶囊化磷酸阻燃剂的制备方法，在煤油中用尿素-甲醛或三聚氰胺-甲醛预聚物包覆磷酸溶液，获得微胶囊化磷酸阻燃剂。其中胶囊包覆的物质为液态磷酸溶液，胶囊化后其力学性能不佳，不利于胶囊与聚合物的混炼和加工，且使用的可燃性煤油在聚合物胶囊中多有残余，仍存在许多不足之处。一种功能化环糊精阻燃聚乳酸复合材料及其制备方法，将一定比例的环糊精、含磷二元酸和催化剂加入去离子水中，混合均匀后加热至一定的温度，反应一段时间后冷却，清洗、干燥，得到功能化环糊精阻燃剂，再将聚乳酸树脂和功能化环糊精阻燃剂按照一定的比例混合得到功能化环糊精阻燃聚乳酸复合材料。该阻燃剂复合材料对有毒烟气、一氧化碳的阻隔效果并不显著，仍需进一步改进。因此，发明一种与塑料相容性好且抑烟效果好的抑烟剂对抑烟
技术领域：
是很有必要的。技术实现要素：本发明主要解决的技术问题，针对聚合物材料燃烧易产生大量毒烟和co，其中co是火灾中致使人员伤亡的主要毒性气体，目前抑烟剂大部分采用价格昂贵的钼酸铵及三氧化钼，抑烟效果较好，但是与塑料相容性差，对燃烧产生的co的无转化作用的缺陷，提供了一种抑烟剂的制备方法。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种抑烟剂的制备方法为：向四口烧瓶中加入去离子水、三聚氰胺、硝酸、加热升温至90～100℃，待三聚氰胺溶解后加入焦磷酸钠、海泡石基抑烟载体、磷酸氧钒、氧化淀粉搅拌反应，停止反应，出料，得到白色膏状物，用去离子水洗涤白色膏状物3～5次后放入烘箱中，加热升温至110～120℃，干燥2～3h，再将干燥后的白色膏状物粉碎过200目筛得到抑烟剂；氧化淀粉的制备为：（1）取50～60g玉米淀粉和200～220ml去离子水装入带有搅拌器的三口烧瓶中，水浴加热升温，启动搅拌器，以250～270r/min的转速搅拌30～40min，得到糊化淀粉，向糊化淀粉中再加入180～200ml去离子水，降温至常温，得到稀释糊化淀粉；（2）向上述稀释糊化淀粉中加入50～55ml质量分数为3%硫酸亚铁溶液，搅拌25～30min后，继续加入60～70ml双氧水，用质量分数为15%的碳酸氢钠溶液调节ph至6.0～6.4，搅拌2～3h后，得到氧化淀粉液，将氧化淀粉液与600～700ml无水乙醇混合，置于高速离心机中以3200～3400r/min的转速离心处理10～15min，去除上层液，得到氧化淀粉；磷酸氧钒的制备为：将4～5g五氧化二钒置于带有冷凝回流装置的三口烧瓶中，加热升温至80～90℃，冷凝回流12～13h后，向三口烧瓶中加入10～12ml磷酸溶液，继续冷凝回流6～7h，得到淡绿色产物，将淡绿色产物放入马弗炉中，加热升温，煅烧4～5h，得到磷酸氧钒；海泡石基抑烟载体的制备为：（1）称取40～50gβ-环糊精、12～15g氢氧化钠和200～300ml蒸馏水加入四口烧瓶中，对四口烧瓶水浴加热升温，搅拌反应，将70～80ml质量分数为30%的e-51型环氧树脂的二甲基亚砜溶液装入恒压滴液漏斗，用恒压滴液漏斗以5～10ml/min的滴加速率向四口烧瓶滴加e-51型环氧树脂的二甲基亚砜溶液，保温反应6～8h，得到活化环氧树脂糊；（2）取海泡石置于磨石机中研磨2～3h，过筛得到海泡石粉，向塑料盆中加入400～500ml质量分数为40%的磷酸溶液，将海泡石粉倒入塑料盆中，搅拌40～50min，得到海泡石悬浮液，向海泡石悬浮液通入10～15l的氨气，得到抑烟阻燃母液，将活化环氧树脂糊用无水乙醇洗涤3～5次后分散于抑烟阻燃母液中，搅拌分散40～50min后得到海泡石基抑烟载体。所述的抑烟剂具体制备步骤中各原料按重量份数计，包括250～280份去离子水、31～33份三聚氰胺、16～18份硝酸、33～35份焦磷酸钠、20～25份海泡石基抑烟载体、15～20份磷酸氧钒、30～35份氧化淀粉。所述的抑烟剂具体制备步骤中反应过程中每隔20min测定一次四口烧瓶中反应液的ph，当ph值≥6.0时，才能停止反应出料。所述的氧化淀粉具体制备步骤（1）中制备糊化淀粉时水浴加热温度控制为80～85℃。所述的氧化淀粉具体制备步骤（2）中双氧水质量分数优选为20%。所述的磷酸氧钒具体制备步骤中磷酸溶液质量分数优选为80%。所述的磷酸氧钒具体制备步骤中煅烧温度为400～450℃。所述的海泡石基抑烟载体具体制备步骤（1）中水浴升温后搅拌反应温度控制为80～90℃。所述的海泡石基抑烟载体具体制备步骤（2）中海泡石粉粒度优选为100目。本发明的有益效果是：（1）本发明中海泡石粉是富镁硅酸盐化合物，它在氨气和磷酸作用下会生成氢氧化镁结晶和磷酸盐，海泡石本身具有的微孔结构会填满氢氧化镁结晶，氢氧化镁在高温燃烧条件下分解吸热使聚合物温度会稍有下降，并且在海泡石粉中富含耐高温硅酸盐纤维结晶，会在聚合物的分子中交联，并构成氢键，使得聚合物熔滴在较大分子作用力下不易滴落，保持聚合物基体骨架的完整性，从而达到阻燃目的，本发明的抑烟剂中三聚氰胺与焦磷酸钠反应生成焦磷酸三聚氰胺，海泡石基抑烟载体在燃烧时处于高温状态会膨胀，将焦磷酸三聚氰胺包覆，焦磷酸三聚氰胺与磷酸铵在高热条件下会释放氨气，氨气能驱散火焰区域中心氧气，使燃烧时氧气供应不足，迅速阻燃，并且在凝聚相反应区，高温分解反应吸热，温度较低，硅酸盐结晶纤维使聚合物炭化后的残炭吸附于海泡石粉微孔结构中，残炭率上升，致使烟排放减少，阻燃物质中没有卤系物，即使少量烟生成也不会有毒性，从而达到阻燃抑烟的目的；（2）本发明用硫酸亚铁溶液和双氧水将玉米淀粉氧化，可以使得改性后的玉米淀粉与聚合物树脂的相容性得到提高，同时氧化淀粉对氧气有排异性，在燃烧过程燃烧中心的氧气浓度会降低，氧化淀粉和在酸源聚磷酸铵的催化作用下，在聚合物树脂基材分解之前，提前分解成炭，从而在燃烧的树脂表面覆盖一层膨胀网状炭层，网状炭层连续致密，起到隔热隔氧的作用，同时氧化淀粉和磷酸氧钒能够将co转化为二氧化碳，降低火灾时空气中co含量，提高安全性，因而，本发明的抑烟剂具有广阔的应用前景。具体实施方式取50～60g玉米淀粉和200～220ml去离子水装入带有搅拌器的三口烧瓶中，水浴加热升温至80～85℃，启动搅拌器，以250～270r/min的转速搅拌30～40min，得到糊化淀粉，向糊化淀粉中再加入180～200ml去离子水，降温至常温，得到稀释糊化淀粉；向上述稀释糊化淀粉中加入50～55ml质量分数为3%硫酸亚铁溶液，搅拌25～30min后，继续加入60～70ml质量分数为20%的双氧水，用质量分数为15%的碳酸氢钠溶液调节ph至6.0～6.4，搅拌2～3h后，得到氧化淀粉液，将氧化淀粉液与600～700ml无水乙醇混合，置于高速离心机中以3200～3400r/min的转速离心处理10～15min，去除上层液，得到氧化淀粉，备用；将4～5g五氧化二钒置于带有冷凝回流装置的三口烧瓶中，加热升温至80～90℃，冷凝回流12～13h后，向三口烧瓶中加入10～12ml质量分数为80%的磷酸溶液，继续冷凝回流6～7h，得到淡绿色产物，将淡绿色产物放入马弗炉中，加热升温至400～450℃，煅烧4～5h，得到磷酸氧钒，备用；称取40～50gβ-环糊精、12～15g氢氧化钠和200～300ml蒸馏水加入四口烧瓶中，对四口烧瓶水浴加热升温至80～90℃，搅拌反应，将70～80ml质量分数为30%的e-51型环氧树脂的二甲基亚砜溶液装入恒压滴液漏斗，用恒压滴液漏斗以5～10ml/min的滴加速率向四口烧瓶滴加e-51型环氧树脂的二甲基亚砜溶液，保温反应6～8h，得到活化环氧树脂糊；取海泡石置于磨石机中研磨2～3h，过100目筛得到海泡石粉，向塑料盆中加入400～500ml质量分数为40%的磷酸溶液，将海泡石粉倒入塑料盆中，搅拌40～50min，得到海泡石悬浮液，向海泡石悬浮液通入10～15l的氨气，得到抑烟阻燃母液，将活化环氧树脂糊用无水乙醇洗涤3～5次后分散于抑烟阻燃母液中，搅拌分散40～50min后得到海泡石基抑烟载体；按重量份数计，向四口烧瓶中加入250～280份去离子水、31～33份三聚氰胺、16～18份硝酸、加热升温至90～100℃，待三聚氰胺溶解后加入33～35份焦磷酸钠、20～25份上述海泡石基抑烟载体、15～20份备用磷酸氧钒、30～35份备用氧化淀粉搅拌反应，每隔20min测定一次四口烧瓶中反应液的ph，当ph值≥6.0时，停止反应，出料，得到白色膏状物，用去离子水洗涤白色膏状物3～5次后放入烘箱中，加热升温至110～120℃，干燥2～3h，再将干燥后的白色膏状物粉碎过200目筛得到抑烟剂。氧化淀粉的制备：取50g玉米淀粉和200ml去离子水装入带有搅拌器的三口烧瓶中，水浴加热升温至80℃，启动搅拌器，以250r/min的转速搅拌30min，得到糊化淀粉，向糊化淀粉中再加入180ml去离子水，降温至常温，得到稀释糊化淀粉；向上述稀释糊化淀粉中加入50ml质量分数为3%硫酸亚铁溶液，搅拌25min后，继续加入60ml质量分数为20%的双氧水，用质量分数为15%的碳酸氢钠溶液调节ph至6.0，搅拌2h后，得到氧化淀粉液，将氧化淀粉液与600ml无水乙醇混合，置于高速离心机中以3200r/min的转速离心处理10min，去除上层液，得到氧化淀粉，备用；磷酸氧钒的制备：将4g五氧化二钒置于带有冷凝回流装置的三口烧瓶中，加热升温至80℃，冷凝回流12h后，向三口烧瓶中加入10ml质量分数为80%的磷酸溶液，继续冷凝回流6h，得到淡绿色产物，将淡绿色产物放入马弗炉中，加热升温至400℃，煅烧4h，得到磷酸氧钒，备用；海泡石基抑烟载体的制备：称取40gβ-环糊精、12g氢氧化钠和200ml蒸馏水加入四口烧瓶中，对四口烧瓶水浴加热升温至80℃，搅拌反应，将70ml质量分数为30%的e-51型环氧树脂的二甲基亚砜溶液装入恒压滴液漏斗，用恒压滴液漏斗以5ml/min的滴加速率向四口烧瓶滴加e-51型环氧树脂的二甲基亚砜溶液，保温反应6h，得到活化环氧树脂糊；取海泡石置于磨石机中研磨2h，过100目筛得到海泡石粉，向塑料盆中加入400ml质量分数为40%的磷酸溶液，将海泡石粉倒入塑料盆中，搅拌40min，得到海泡石悬浮液，向海泡石悬浮液通入10l的氨气，得到抑烟阻燃母液，将活化环氧树脂糊用无水乙醇洗涤3次后分散于抑烟阻燃母液中，搅拌分散40min后得到海泡石基抑烟载体；抑烟剂的制备：按重量份数计，向四口烧瓶中加入250份去离子水、31份三聚氰胺、16份硝酸、加热升温至90℃，待三聚氰胺溶解后加入33份焦磷酸钠、20份上述海泡石基抑烟载体、15份备用磷酸氧钒、30份备用氧化淀粉搅拌反应，每隔20min测定一次四口烧瓶中反应液的ph，当ph值≥6.0时，停止反应，出料，得到白色膏状物，用去离子水洗涤白色膏状物3次后放入烘箱中，加热升温至110℃，干燥2h，再将干燥后的白色膏状物粉碎过200目筛得到抑烟剂。氧化淀粉的制备：取55g玉米淀粉和210ml去离子水装入带有搅拌器的三口烧瓶中，水浴加热升温至82℃，启动搅拌器，以260r/min的转速搅拌35min，得到糊化淀粉，向糊化淀粉中再加入190ml去离子水，降温至常温，得到稀释糊化淀粉；向上述稀释糊化淀粉中加入52ml质量分数为3%硫酸亚铁溶液，搅拌27min后，继续加入65ml质量分数为20%的双氧水，用质量分数为15%的碳酸氢钠溶液调节ph至6.2，搅拌2.5h后，得到氧化淀粉液，将氧化淀粉液与650ml无水乙醇混合，置于高速离心机中以3300r/min的转速离心处理12min，去除上层液，得到氧化淀粉，备用；磷酸氧钒的制备：将4g五氧化二钒置于带有冷凝回流装置的三口烧瓶中，加热升温至85℃，冷凝回流12.5h后，向三口烧瓶中加入11ml质量分数为80%的磷酸溶液，继续冷凝回流6.5h，得到淡绿色产物，将淡绿色产物放入马弗炉中，加热升温至420℃，煅烧4.5h，得到磷酸氧钒，备用；海泡石基抑烟载体的制备：称取45gβ-环糊精、14g氢氧化钠和250ml蒸馏水加入四口烧瓶中，对四口烧瓶水浴加热升温至85℃，搅拌反应，将75ml质量分数为30%的e-51型环氧树脂的二甲基亚砜溶液装入恒压滴液漏斗，用恒压滴液漏斗以7ml/min的滴加速率向四口烧瓶滴加e-51型环氧树脂的二甲基亚砜溶液，保温反应7h，得到活化环氧树脂糊；取海泡石置于磨石机中研磨2.5h，过100目筛得到海泡石粉，向塑料盆中加入450ml质量分数为40%的磷酸溶液，将海泡石粉倒入塑料盆中，搅拌45min，得到海泡石悬浮液，向海泡石悬浮液通入12l的氨气，得到抑烟阻燃母液，将活化环氧树脂糊用无水乙醇洗涤4次后分散于抑烟阻燃母液中，搅拌分散45min后得到海泡石基抑烟载体；抑烟剂的制备：按重量份数计，向四口烧瓶中加入270份去离子水、32份三聚氰胺、17份硝酸、加热升温至95℃，待三聚氰胺溶解后加入34份焦磷酸钠、22份上述海泡石基抑烟载体、17份备用磷酸氧钒、32份备用氧化淀粉搅拌反应，每隔20min测定一次四口烧瓶中反应液的ph，当ph值≥6.0时，停止反应，出料，得到白色膏状物，用去离子水洗涤白色膏状物4次后放入烘箱中，加热升温至115℃，干燥2.5h，再将干燥后的白色膏状物粉碎过200目筛得到抑烟剂。氧化淀粉的制备：取60g玉米淀粉和220ml去离子水装入带有搅拌器的三口烧瓶中，水浴加热升温至85℃，启动搅拌器，以270r/min的转速搅拌40min，得到糊化淀粉，向糊化淀粉中再加入200ml去离子水，降温至常温，得到稀释糊化淀粉；向上述稀释糊化淀粉中加入55ml质量分数为3%硫酸亚铁溶液，搅拌30min后，继续加入70ml质量分数为20%的双氧水，用质量分数为15%的碳酸氢钠溶液调节ph至6.4，搅拌3h后，得到氧化淀粉液，将氧化淀粉液与700ml无水乙醇混合，置于高速离心机中以3400r/min的转速离心处理15min，去除上层液，得到氧化淀粉，备用；磷酸氧钒的制备：将5g五氧化二钒置于带有冷凝回流装置的三口烧瓶中，加热升温至90℃，冷凝回流13h后，向三口烧瓶中加入12ml质量分数为80%的磷酸溶液，继续冷凝回流7h，得到淡绿色产物，将淡绿色产物放入马弗炉中，加热升温至450℃，煅烧5h，得到磷酸氧钒，备用；海泡石基抑烟载体的制备：称取50gβ-环糊精、15g氢氧化钠和300ml蒸馏水加入四口烧瓶中，对四口烧瓶水浴加热升温至90℃，搅拌反应，将80ml质量分数为30%的e-51型环氧树脂的二甲基亚砜溶液装入恒压滴液漏斗，用恒压滴液漏斗以10ml/min的滴加速率向四口烧瓶滴加e-51型环氧树脂的二甲基亚砜溶液，保温反应8h，得到活化环氧树脂糊；取海泡石置于磨石机中研磨3h，过100目筛得到海泡石粉，向塑料盆中加入500ml质量分数为40%的磷酸溶液，将海泡石粉倒入塑料盆中，搅拌50min，得到海泡石悬浮液，向海泡石悬浮液通入15l的氨气，得到抑烟阻燃母液，将活化环氧树脂糊用无水乙醇洗涤5次后分散于抑烟阻燃母液中，搅拌分散50min后得到海泡石基抑烟载体；抑烟剂的制备：按重量份数计，向四口烧瓶中加入280份去离子水、33份三聚氰胺、18份硝酸、加热升温至100℃，待三聚氰胺溶解后加入35份焦磷酸钠、25份上述海泡石基抑烟载体、20份备用磷酸氧钒、35份备用氧化淀粉搅拌反应，每隔20min测定一次四口烧瓶中反应液的ph，当ph值≥6.0时，停止反应，出料，得到白色膏状物，用去离子水洗涤白色膏状物5次后放入烘箱中，加热升温至120℃，干燥3h，再将干燥后的白色膏状物粉碎过200目筛得到抑烟剂。对比例1：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少氧化淀粉。对比例2：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少海泡石基抑烟载体。对比例3：湖南长沙某公司生产的抑烟剂。抑烟效果：以重量份计，将本实施例和对比例的抑烟剂80份和pvc200份、dop64份、eva96份、木粉100份、硬脂酸9份，石蜡6份，重钙粉60份和复合稳定剂30份在80℃恒温快速搅拌机中下搅拌3分钟将搅拌均匀的样品取出，趁热在混炼机上混炼，混炼温度控制在140～160℃，混炼完成后，等样品冷却，然后用粉碎机粉碎，重复粉碎三次，粉碎成细小颗粒，然后用压板机压板，控制温度为160℃，压力为10mpa，制成阻燃pvc木塑板。试样的锥形量热实验结果对比如表1（50kw/m的热辐射）。表1：抑烟剂性能测定结果检测项目实例1实例2实例3对比例1对比例2对比例3一氧化碳产量（份/k份）75.975.875.6122.4123.4120.1生烟总量（m2/m2）30.330.130.045.846.440.2残炭率（%）51.351.451.630.230.529.3综合上述，从表1可以看出本发明的抑烟剂烟气释放减少，生烟总量低，一氧化碳产量低，残炭率高，与塑料相容性好，抑烟效果好，对燃烧产生的co有效转化，具有广阔应用前景。以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12