[發明專利]生物質成炭阻燃劑的制備及其應用

有效

• 申請號: 201310234211.7
• 申請日: 2013-06-13
• 公開（公告）號: CN103275354A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 張哲;高淑玲;羅鑫圣;李芳紅;李中衛;魏博;王小亮;雷自強
• 申請（專利權）人: 西北師范大學
• 主分類號: C08K7/24
• 分類號: C08K7/24;C08K5/521;C08L97/02;C08L23/12;C08L23/06;C08L25/06;C08L55/02;C08L47/00;C08L69/00;C08L77/00;C08L23/08;C08L9/06;C08L9/02
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 張英荷

技術領域

本發明屬于添加劑技術領域，涉及一種復合阻燃劑，尤其涉及一種生物質成炭阻燃劑的制備方法；本發明同時還涉及生物質成炭阻燃劑在制備阻燃型聚合物材料中的應用。

背景技術

隨著阻燃材料的發展，對新型阻燃劑的開發也越來越受到人們的重視。最早人們使用的阻燃劑主要為含鹵阻燃劑，含鹵阻燃劑在聚合物材料中阻燃效果好，添加量少，對材料的力學性能影響較小，因此在阻燃領域占有重要的地位，得到了廣泛的應用。但是含鹵阻燃材料在燃燒的過程中會釋放出大量的煙和有腐蝕性、有毒的氣體，不僅給環境造成了很大的污染，而且在火災事故中對人員撤離及救災工作造成了很大的威脅。因此，無鹵阻燃劑的開發已經成了阻燃領域研究的熱點。無鹵阻燃劑主要包括金屬氫氧化物、納米黏土、纖維素、膨脹型阻燃劑等。其中膨脹型阻燃劑是一種阻燃效果較好的阻燃劑，通常包含三種成分：酸源、碳源和氣源。通常用的酸源是磷酸、硼酸或硫酸，各種銨鹽如磷酸銨、硫酸銨或聚磷酸銨等；常用的碳源主要為多羥基化合物，如淀粉、糊精、山梨醇、季戊四醇和酚醛樹脂等；常用氣源為胺或氨基化合物，如三聚氰胺，聚酰胺等。但是這些阻燃劑成本較高，給工業領域廣泛使用造成了困難。

生物質資源是生命活動（如植物光合作用）產生的物質，主要由纖維素、半纖維素、木質素三種高分子和淀粉、果膠、蛋白質等其它多種成分構成，為復雜的天然有機物質，且以各種形態的木材、竹材、秸稈和果殼等形式存在，來源于農林生產的產品和剩余物、人類生活的廢棄物等，是儲量巨大而可再生的寶貴自然資源。馬鈴薯廢渣是淀粉廠加工生產過程中產生的剩余廢棄物，它主要由淀粉、纖維素和半纖維素組成，不僅難處理而且對環境造成嚴重的污染。而這些生物質廢棄物具有很高應用價值，因此，對這些生物質廢棄物的利用具有十分重要的意義。就阻燃領域而言，生物質廢棄物從理論上分析是良好的成炭劑，但在實際中并沒有得帶應用，也未見文獻報道。

發明內容

??本發明的目的是針對現有技術中存在的問題，提供一種生物質成炭阻燃劑的制備方法。

?一、生物質成炭阻燃劑的制備

本發明生物質成炭阻燃劑的制備方法，是將馬鈴薯淀粉生產企業產生的馬鈴薯廢渣自然風干，粉碎，過180~300目篩后，于液體有機磷系阻燃劑中浸泡5~10h，分離，自然干燥后，再與可膨脹石墨混合，即得生物質成炭阻燃劑。

所述液體有機磷系阻燃劑為甲基磷酸二甲酯。

所述馬鈴薯廢渣粉與可膨脹石墨的質量比為1:1~20:1。

二、阻燃型聚合物材料的制備

本發明阻燃型聚合物復合材料的制備方法，是在高分子材料基體中添加生物質成炭阻燃劑，按生產相應高分子復合材料的常規工藝進行生產，得到相應的阻燃型聚合物復合材料。其中，聚合物基體為聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、丙烯基-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，聚碳酸酯(PC)，尼龍(PA)，乙烯醋酸乙烯酯(EVA)，聚異戊二烯(IR)，丁苯橡膠(SBR)，丁腈橡膠(NBR)，硅橡膠，聚氨酯等，得到相應的阻燃型聚合物復合材料為阻燃聚丙烯(PP)、阻燃聚乙烯(PE)、阻燃聚苯乙烯(PS)、阻燃丙烯基-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，阻燃聚碳酸酯(PC)，阻燃尼龍(PA)，阻燃乙烯醋酸乙烯酯(EVA)，阻燃聚異戊二烯(IR)，阻燃丁苯橡膠(SBR)，阻燃丁腈橡膠(NBR)，阻燃硅橡膠，阻燃聚氨酯。

實驗證明，當生物質成炭阻燃劑的添加量為基體質量的10%~30%，得到的各阻燃型材料的氧指數均達到國家標準，聚合物很好的阻燃性能，而且對聚合物材料的力學性能影響不大。

本發明相對現有技術具有以下有益效果：本發明利用馬鈴薯淀粉廢棄物為主要原料，與可膨脹石墨混合復配得到的生物質成炭阻燃劑具有是很好地阻燃效果，應用于聚合物的制備，既能提高聚合物的阻燃性能，又能降低成本，同時由減少淀粉生產企業廢棄物處理成本，有利于環境保護，是一種比較理想的綠色阻燃成炭阻燃劑。

具體實施方式????????????????????????????????????????????

下面通過具體實施例對本發明生物質高效成炭阻燃劑及阻燃型聚合物的制備和性能做進一步說明。

實施例1

????（1）生物質高效成炭阻燃劑

將淀粉生產企業產生的馬鈴薯廢渣自然風干，粉碎，過300目篩；

將馬鈴薯廢渣粉末浸漬于其質量5倍的液體有機磷系阻燃劑甲基磷酸二甲酯中，浸泡5h，分離，自然干燥；