本发明公开了一种纸张专用复配阻燃剂，属于造纸助剂
技术领域：
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背景技术：
：纸张的主要成分纤维素、半纤维素和少量木素均为易燃物质，因此纸基材料的燃点通常只有（130～230）℃，极限氧指数仅15%～20%。易燃性的纸基材料不仅存在严重的安全隐患，其应用范围也受到了极大的限制。阻燃纸通常是通过浆内添加、浸渍或涂布等加工工艺将阻燃剂添加到纸张内部或表面而制备的一种特种纸。阻燃剂可以通过阻碍纤维热裂解过程抑制可燃性气体生成，隔离火源和空气，或者稀释可燃性气体等途径达到阻燃目的。mca（三聚氰胺氰尿酸盐）因其具有低毒、低烟、不变色和低腐蚀等特性，成为橡胶和尼龙产业广泛应用的环保阻燃剂，而用作纸张阻燃剂却鲜有研究。一般认为，mca的阻燃机理属于物理阻燃，即mca在吸热时发生升华，吸收了大量热量，同时生成挥发性气体稀释了空气中的氧气和热量，即通过降低目标物受热来达到阻燃目的。浆内添加法制备阻燃纸，具有阻燃剂分布均匀，对纸张物理性能影响小等优点。而且，加入少量助留剂即可大幅提高阻燃剂的留着率，提升阻燃效果。通常情况下日常使用的纸张多为植物纤维制成，其不具有阻燃效果，在遇到明火时容易发生燃烧的现象。由于纸张的易燃性，因此大量堆放纸张的区域发生火灾的概率也较大。造纸阻燃剂也属于造纸行业中经常用到的一种助剂，通过使用造纸阻燃剂对纸张进行处理，纸张会具有一定的阻燃性能。常规的阻燃剂处理过后的纸张的阻燃效果较差，在遇到明火时并不能抑制其自身的燃烧现象，因此并不能满足实际使用的需要，所以需要寻找一种具有较好阻燃效果的阻燃剂，来提高纸张的阻燃性能。技术实现要素：本发明主要解决的技术问题是：针对传统纸张阻燃剂阻燃性能不佳的问题，提供了一种纸张专用复配阻燃剂。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种纸张专用复配阻燃剂，包括以下重量份数的原料组成：10～20份无机阻燃剂，10～20份氧化明胶，20～30份磷系阻燃剂，10～20份自制嵌段共聚物，200～400份水；所述纸张专用复配阻燃剂的制备过程为：（1）将（n-脒基）十二烷基丙烯酰胺与聚乙二醇-对甲苯磺酸酯按质量比10：1～15：1混合，并加入聚乙二醇-对甲苯磺酸酯质量0.1～0.2倍的对二氯苯和聚乙二醇-对甲苯磺酸酯质量0.08～0.12倍的二茂铁，搅拌反应，得自制嵌段共聚物；（2）按重量份数计，依次取10～20份无机阻燃剂，10～20份氧化明胶，20～30份磷系阻燃剂，10～20份自制嵌段共聚物，200～400份水；（3）先将氧化明胶和水混合，静置溶胀后，调节ph至8.0～8.2，再经加热搅拌溶解，得弱碱性氧化明胶分散液；（4）再将无机阻燃剂、磷系阻燃剂和自制嵌段共聚物加入弱碱性氧化明胶分散液中，于搅拌状态下，持续通入二氧化碳，直至ph转变为6.0，停止通入二氧化碳，继续搅拌反应2～4h，出料，即得纸张专用复配阻燃剂。所述无机阻燃剂是由纳米氢氧化铝和纳米氢氧化镁按质量比为1：1～1：5复配而成。所述氧化明胶制备过程为：按重量份数计，依次取8～10份等电点为6.0的明胶，2～3份高碘酸钠，120～150份去离子水，将明胶和去离子水溶胀后，加热搅拌溶解，再加入高碘酸钠，加热搅拌反应2～3h后，浓缩，干燥，得氧化明胶。所述磷系阻燃剂为三苯基膦酸脂、磷酸二甲苯酯或磷酸三苯酚中的任意一种。本发明的有益效果是：（1）本发明技术方案通过采用不同作用效果的物质复配，起到与纸张纤维良好结合的同时，可使阻燃剂良好分散于纸张表面，使纸张的阻燃效果得到有效提升的同时，阻燃效果可以达到长期有效保持；（2）本发明在产品制备过程中，首先以氧化明胶为分散基体，可起到良好的增稠稳定效果，使体系中的无机阻燃剂良好的悬浮分散在体系中，使体系中起阻燃效果的各组分分布更均匀，而在二氧化碳调节ph的过程中，一方面，随着ph向明胶等电点靠拢，使明胶胶体网络结构收缩，从而将体系中悬浮分散的无机阻燃剂以及其他组分固定在收缩的明胶胶体网络中，避免产品在存放过程中，各组分发生相分离而影响使用效果，且各组分的有效固定，可使起到阻燃作用各个组分有效吸附固定在纸张表面，避免在使用过程中发生流失，从而使阻燃效果得以长期有效保持，另一方面，二氧化碳可与自制嵌段共聚物中的脒基团反应，从而使脒基团带上正电荷，带上正电荷的脒基团可与带负电荷的纸张纤维因为异种电荷而相互吸引，从而有利于各组分的吸附固定，再者，自制嵌段共聚物中含有氮元素，可与体系中添加的磷系阻燃剂相互作用，对磷系阻燃剂的阻燃效果发挥增效作用，使阻燃性能进一步提升；同时，自制嵌段共聚物在高温条件下，其吸附的二氧化碳可重新释放，二氧化碳的产生可进一步起到稀释可燃气体和助燃物质的作用，进一步提高产品的阻燃性能。具体实施方式按重量份数计，依次取8～10份等电点为6.0的明胶，2～3份高碘酸钠，120～150份去离子水，先将明胶和去离子水倒入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合10～15min后，于室温条件下静置溶胀3～6h，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为75～80℃，转速为300～500r/min条件下，加热搅拌溶解45～60min，再于恒温搅拌状态下，向1号烧杯中加入高碘酸钠，继续加热搅拌反应2～3h后，将1号烧杯中物料转入旋转蒸发仪，于温度为75～85℃，压力为550～600kpa条件下，减压浓缩45～60min，得浓缩液，再将所得浓缩液真空冷冻干燥，得氧化明胶；将（n-脒基）十二烷基丙烯酰胺与聚乙二醇-对甲苯磺酸酯按质量比10：1～15：1混合倒入带搅拌器的三口烧瓶中，并加入聚乙二醇-对甲苯磺酸酯质量0.1～0.2倍的对二氯苯和聚乙二醇-对甲苯磺酸酯质量0.08～0.12倍的二茂铁，随后于转速为400～500r/min条件下，搅拌反应2～4h，出料，得自制嵌段共聚物；按重量份数计，依次取10～20份无机阻燃剂，10～20份氧化明胶，20～30份磷系阻燃剂，10～20份自制嵌段共聚物，200～400份水，先将氧化明胶和水混合倒入2号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合10～20min后，于室温条件下静置溶胀3～5h，再用质量分数为3～5%的氢氧化钠溶液调节2号烧杯中物料ph至8.0～8.2，待ph调节结束，将2号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为75～80℃，转速为600～800r/min条件下，加热搅拌溶解45～60min，得弱碱性氧化明胶分散液，再向所得弱碱性明胶分散液中加入无机阻燃剂、磷系阻燃剂和自制嵌段共聚物，于温度为40～45℃，搅拌转速为300～500r/min条件下，以100～120ml/min速率向2号烧杯中物料内持续通入二氧化碳气体，直至2号烧杯内物料ph转变为6.0，停止通入二氧化碳气体，继续于转速为300～500r/min条件下，搅拌反应2～4h，出料，即得纸张专用复配阻燃剂。所述无机阻燃剂是由纳米氢氧化铝和纳米氢氧化镁按质量比为1：1～1：5复配而成。所述磷系阻燃剂为三苯基膦酸脂、磷酸二甲苯酯或磷酸三苯酚中的任意一种。按重量份数计，依次取10份等电点为6.0的明胶，3份高碘酸钠，150份去离子水，先将明胶和去离子水倒入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合15min后，于室温条件下静置溶胀6h，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为80℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解60min，再于恒温搅拌状态下，向1号烧杯中加入高碘酸钠，继续加热搅拌反应3h后，将1号烧杯中物料转入旋转蒸发仪，于温度为85℃，压力为600kpa条件下，减压浓缩60min，得浓缩液，再将所得浓缩液真空冷冻干燥，得氧化明胶；将（n-脒基）十二烷基丙烯酰胺与聚乙二醇-对甲苯磺酸酯按质量比15：1混合倒入带搅拌器的三口烧瓶中，并加入聚乙二醇-对甲苯磺酸酯质量0.2倍的对二氯苯和聚乙二醇-对甲苯磺酸酯质量0.12倍的二茂铁，随后于转速为500r/min条件下，搅拌反应4h，出料，得自制嵌段共聚物；按重量份数计，依次取20份无机阻燃剂，20份氧化明胶，30份磷系阻燃剂，20份自制嵌段共聚物，400份水，先将氧化明胶和水混合倒入2号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合20min后，于室温条件下静置溶胀5h，再用质量分数为5%的氢氧化钠溶液调节2号烧杯中物料ph至8.2，待ph调节结束，将2号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为80℃，转速为800r/min条件下，加热搅拌溶解60min，得弱碱性氧化明胶分散液，再向所得弱碱性明胶分散液中加入无机阻燃剂、磷系阻燃剂和自制嵌段共聚物，于温度为45℃，搅拌转速为500r/min条件下，以120ml/min速率向2号烧杯中物料内持续通入二氧化碳气体，直至2号烧杯内物料ph转变为6.0，停止通入二氧化碳气体，继续于转速为500r/min条件下，搅拌反应4h，出料，即得纸张专用复配阻燃剂。所述无机阻燃剂是由纳米氢氧化铝和纳米氢氧化镁按质量比为1：5复配而成。所述磷系阻燃剂为三苯基膦酸脂。按重量份数计，依次取10份等电点为6.0的明胶，3份高碘酸钠，150份去离子水，先将明胶和去离子水倒入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合15min后，于室温条件下静置溶胀6h，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为80℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解60min，再于恒温搅拌状态下，向1号烧杯中加入高碘酸钠，继续加热搅拌反应3h后，将1号烧杯中物料转入旋转蒸发仪，于温度为85℃，压力为600kpa条件下，减压浓缩60min，得浓缩液，再将所得浓缩液真空冷冻干燥，得氧化明胶；将（n-脒基）十二烷基丙烯酰胺与聚乙二醇-对甲苯磺酸酯按质量比15：1混合倒入带搅拌器的三口烧瓶中，并加入聚乙二醇-对甲苯磺酸酯质量0.2倍的对二氯苯和聚乙二醇-对甲苯磺酸酯质量0.12倍的二茂铁，随后于转速为500r/min条件下，搅拌反应4h，出料，得自制嵌段共聚物；按重量份数计，依次取20份氧化明胶，30份磷系阻燃剂，20份自制嵌段共聚物，400份水，先将氧化明胶和水混合倒入2号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合20min后，于室温条件下静置溶胀5h，再用质量分数为5%的氢氧化钠溶液调节2号烧杯中物料ph至8.2，待ph调节结束，将2号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为80℃，转速为800r/min条件下，加热搅拌溶解60min，得弱碱性氧化明胶分散液，再向所得弱碱性明胶分散液中加入磷系阻燃剂和自制嵌段共聚物，于温度为45℃，搅拌转速为500r/min条件下，以120ml/min速率向2号烧杯中物料内持续通入二氧化碳气体，直至2号烧杯内物料ph转变为6.0，停止通入二氧化碳气体，继续于转速为500r/min条件下，搅拌反应4h，出料，即得纸张专用复配阻燃剂。所述磷系阻燃剂为三苯基膦酸脂。将（n-脒基）十二烷基丙烯酰胺与聚乙二醇-对甲苯磺酸酯按质量比15：1混合倒入带搅拌器的三口烧瓶中，并加入聚乙二醇-对甲苯磺酸酯质量0.2倍的对二氯苯和聚乙二醇-对甲苯磺酸酯质量0.12倍的二茂铁，随后于转速为500r/min条件下，搅拌反应4h，出料，得自制嵌段共聚物；按重量份数计，依次取20份无机阻燃剂，20份等电点为6.0的明胶，30份磷系阻燃剂，20份自制嵌段共聚物，400份水，先将明胶和水混合倒入2号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合20min后，于室温条件下静置溶胀5h，再用质量分数为5%的氢氧化钠溶液调节2号烧杯中物料ph至8.2，待ph调节结束，将2号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为80℃，转速为800r/min条件下，加热搅拌溶解60min，得弱碱性明胶分散液，再向所得弱碱性明胶分散液中加入无机阻燃剂、磷系阻燃剂和自制嵌段共聚物，于温度为45℃，搅拌转速为500r/min条件下，以120ml/min速率向2号烧杯中物料内持续通入二氧化碳气体，直至2号烧杯内物料ph转变为6.0，停止通入二氧化碳气体，继续于转速为500r/min条件下，搅拌反应4h，出料，即得纸张专用复配阻燃剂。所述无机阻燃剂是由纳米氢氧化铝和纳米氢氧化镁按质量比为1：5复配而成。所述磷系阻燃剂为三苯基膦酸脂。按重量份数计，依次取10份等电点为6.0的明胶，3份高碘酸钠，150份去离子水，先将明胶和去离子水倒入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合15min后，于室温条件下静置溶胀6h，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为80℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解60min，再于恒温搅拌状态下，向1号烧杯中加入高碘酸钠，继续加热搅拌反应3h后，将1号烧杯中物料转入旋转蒸发仪，于温度为85℃，压力为600kpa条件下，减压浓缩60min，得浓缩液，再将所得浓缩液真空冷冻干燥，得氧化明胶；将（n-脒基）十二烷基丙烯酰胺与聚乙二醇-对甲苯磺酸酯按质量比15：1混合倒入带搅拌器的三口烧瓶中，并加入聚乙二醇-对甲苯磺酸酯质量0.2倍的对二氯苯和聚乙二醇-对甲苯磺酸酯质量0.12倍的二茂铁，随后于转速为500r/min条件下，搅拌反应4h，出料，得自制嵌段共聚物；按重量份数计，依次取20份无机阻燃剂，20份氧化明胶，20份自制嵌段共聚物，400份水，先将氧化明胶和水混合倒入2号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合20min后，于室温条件下静置溶胀5h，再用质量分数为5%的氢氧化钠溶液调节2号烧杯中物料ph至8.2，待ph调节结束，将2号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为80℃，转速为800r/min条件下，加热搅拌溶解60min，得弱碱性氧化明胶分散液，再向所得弱碱性明胶分散液中加入无机阻燃剂和自制嵌段共聚物，于温度为45℃，搅拌转速为500r/min条件下，以120ml/min速率向2号烧杯中物料内持续通入二氧化碳气体，直至2号烧杯内物料ph转变为6.0，停止通入二氧化碳气体，继续于转速为500r/min条件下，搅拌反应4h，出料，即得纸张专用复配阻燃剂。所述无机阻燃剂是由纳米氢氧化铝和纳米氢氧化镁按质量比为1：5复配而成。按重量份数计，依次取10份等电点为6.0的明胶，3份高碘酸钠，150份去离子水，先将明胶和去离子水倒入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合15min后，于室温条件下静置溶胀6h，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为80℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解60min，再于恒温搅拌状态下，向1号烧杯中加入高碘酸钠，继续加热搅拌反应3h后，将1号烧杯中物料转入旋转蒸发仪，于温度为85℃，压力为600kpa条件下，减压浓缩60min，得浓缩液，再将所得浓缩液真空冷冻干燥，得氧化明胶；按重量份数计，依次取20份无机阻燃剂，20份氧化明胶，30份磷系阻燃剂，400份水，先将氧化明胶和水混合倒入2号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合20min后，于室温条件下静置溶胀5h，再用质量分数为5%的氢氧化钠溶液调节2号烧杯中物料ph至8.2，待ph调节结束，将2号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为80℃，转速为800r/min条件下，加热搅拌溶解60min，得弱碱性氧化明胶分散液，再向所得弱碱性明胶分散液中加入无机阻燃剂、磷系阻燃剂，于温度为45℃，搅拌转速为500r/min条件下，以120ml/min速率向2号烧杯中物料内持续通入二氧化碳气体，直至2号烧杯内物料ph转变为6.0，停止通入二氧化碳气体，继续于转速为500r/min条件下，搅拌反应4h，出料，即得纸张专用复配阻燃剂。所述无机阻燃剂是由纳米氢氧化铝和纳米氢氧化镁按质量比为1：5复配而成。所述磷系阻燃剂为三苯基膦酸脂。按重量份数计，依次取10份等电点为6.0的明胶，3份高碘酸钠，150份去离子水，先将明胶和去离子水倒入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合15min后，于室温条件下静置溶胀6h，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为80℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解60min，再于恒温搅拌状态下，向1号烧杯中加入高碘酸钠，继续加热搅拌反应3h后，将1号烧杯中物料转入旋转蒸发仪，于温度为85℃，压力为600kpa条件下，减压浓缩60min，得浓缩液，再将所得浓缩液真空冷冻干燥，得氧化明胶；将（n-脒基）十二烷基丙烯酰胺与聚乙二醇-对甲苯磺酸酯按质量比15：1混合倒入带搅拌器的三口烧瓶中，并加入聚乙二醇-对甲苯磺酸酯质量0.2倍的对二氯苯和聚乙二醇-对甲苯磺酸酯质量0.12倍的二茂铁，随后于转速为500r/min条件下，搅拌反应4h，出料，得自制嵌段共聚物；按重量份数计，依次取20份无机阻燃剂，20份氧化明胶，30份磷系阻燃剂，20份自制嵌段共聚物，400份水，先将氧化明胶和水混合倒入2号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合20min后，于室温条件下静置溶胀5h，再用质量分数为5%的氢氧化钠溶液调节2号烧杯中物料ph至8.2，待ph调节结束，将2号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为80℃，转速为800r/min条件下，加热搅拌溶解60min，得弱碱性氧化明胶分散液，再向所得弱碱性明胶分散液中加入无机阻燃剂、磷系阻燃剂和自制嵌段共聚物，于温度为45℃，搅拌转速为500r/min条件下，搅拌反应4h，出料，即得纸张专用复配阻燃剂。所述无机阻燃剂是由纳米氢氧化铝和纳米氢氧化镁按质量比为1：5复配而成。所述磷系阻燃剂为三苯基膦酸脂。对比例：济南某化工有限公司生产的纸张阻燃剂。将实例1至6所得纸张阻燃剂和对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：将上述阻燃剂加入纸浆中，制成纸张，采用极限氧指数法（gb/t2406.2）对纸张的阻燃性能进行测试。具体检测结果如表1所示：表1：性能检测表检测内容实例1实例2实例3实例4实例5实例6对比例极限氧指数/%25211921222017由表1检测结果可知，本发明所得纸张专用复配阻燃剂具有优异的阻燃性能。当前第1页12