[發明專利]一種油頁巖半焦基復合阻燃劑及其制備方法和在高分子材料中的應用

有效

• 申請號: 202010095349.3
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111187448B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 張哲;靳亞娥;杜育峰;豐鵬;張炳忠;袁崇亮;許繼宗;楊志旺
• 申請（專利權）人: 西北師范大學;窯街煤電集團有限公司;西北師范大學白銀師科創新研究院
• 主分類號: C08K9/04
• 分類號: C08K9/04;C08K9/12;C08K3/34;C08K3/04;C08L23/08
• 代理公司: 蘭州錦知源專利代理事務所(普通合伙) 62204
• 代理人: 勾昌羽

本發明公開了一種油頁巖半焦基復合阻燃劑，該油頁巖半焦基復合阻燃劑主要由油頁巖半焦、凹凸棒石和蒙脫土組成，所述的油頁巖半焦、凹凸棒石和蒙脫土經過化合物A表面改性處理；所述的化合物A的化學結構式為：與現有技術相比，本發明油頁巖半焦基復合阻燃劑中的各組分具有協同增效的作用，不僅阻燃性能顯著優于氫氧化鎂，而且還能明顯提高高分子材料的力學性能。

技術領域

本發明屬于高分子材料添加劑領域，具體涉及一種油頁巖半焦基復合阻燃劑。

背景技術

(1)油頁巖半焦的應用現狀

我囯油頁巖資源豐富，且含油量高，通過提煉頁巖油可以補充石油資源，是十分有前景的新能源。在油頁巖提煉頁巖油過程中會產生油頁巖半焦，若長期堆放，不僅污染環境而且占用土地資源，開展油頁巖半焦資源化利用技術的研發具有較大價值與發展前景。油頁巖半焦主要由無機氧化物(如高嶺土)和殘余碳組分組成。目前主要應用于電石、化肥、鐵合金、工業及民用燃燒等傳統行業。隨著國家產業升級等對產品品質的要求日益嚴格，油頁巖半焦的下游市場需求量有限，同時油頁巖半焦內含有一定量的水溶性酚類、硫化物等，堆積存儲會產生嚴重的環境污染，開發新的油頁巖半焦用途成為關注焦點。

近年來油頁巖半焦的應用成為了熱點，通過對中外文獻的全面檢索可以看出，目前油頁巖半焦的應用研究主要集中在以下幾個領域：

第一，利用油頁巖半焦制備吸附劑。最新報道的中國專利CN 110523373 A中，公開了一種油頁巖半焦吸附劑的制備方法，是將農林業生物質廢棄物經洗滌、干燥粉碎后與油頁巖半焦粉混合均勻，再將混合物加入到活化劑中進行活化處理，然后在氮氣保護下煅燒炭化處理，最后經酸洗、水洗，干燥，粉碎，得到油頁巖半焦高效吸附劑產品。該發明將農林業生物質廢棄物摻雜到油頁巖半焦中制備炭/油頁巖半焦吸附劑，增加了油頁巖半焦的含炭量，增大了比表面積，有效提高了半焦的吸附性能，產品能夠實現對多種污染物的吸附，可廣泛應用于水體凈化、土壤污染治理等多個領域。

第二，使用于建筑材料中，如水泥添加劑，制備保溫板，陶粒等。文獻《油頁巖灰部分替代水泥在水泥膠砂中的應用研究》(范芮等，吉林建筑大學交通科學與工程學院)報道，通過試驗研究吉林省樺甸市油頁巖半焦和電廠灰部分代替水泥對初終凝時間和水泥膠砂抗壓強度和抗折強度的影響。兩種油頁巖灰渣分別以10％、20％、30％的摻量代替水泥，通過試驗表明：油頁巖半焦對初終凝時間影響并不明顯，而電廠灰會延長水泥漿的初終凝時間；油頁巖半焦對于水泥膠砂的抗折強度早期影響顯著，抗折強度會明顯降低；對于后期強度影響較小。電廠灰對于水泥膠砂強度早期影響不明顯，在摻量達到20％時，其抗折強度會有提升，具有提高抗折強度的性能；兩種油頁巖灰渣均會降低水泥膠砂的抗壓強度，電廠灰影響較小。作者證明了油頁巖半焦可以適量應用于水泥中。

第三，制備白炭黑(白色氧化硅納米材料)。中國專利CN201910672724.3報道了一種利用油頁巖半焦制備白色氧化硅納米材料的方法，是先將油頁巖半焦粉碎成粉末后與碳酸鈉固體粉末混合均勻；向混合物中加入去離子水并用對輥機壓制成薄片，然后在空氣氛中400℃～800℃下煅燒2～4h得到固體產物A；然后將固體產物A均勻分散到混酸水溶液中，在50～90℃下攪拌反應2～12h；離心分離,得到固體產物B；最后將固體產物B在500～900℃下煅燒1～2h，得到白色納米氧化硅產品。該發明制備工藝簡單、高效，產品白度高、分散性好，在高分子材料補強、功能載體、隔熱材料、保溫材料、橡膠填料、雜化顏料、無機抗菌材料等諸多領域具有廣闊的應用前景。大連理工大學連玉環報道了《油頁巖殘渣制備白炭黑及改性研究》的論文，實驗結果表明，適合制備白炭黑的原料是龍口油頁巖干餾半焦、樺甸油頁巖干餾半焦與樺甸油頁巖撫順爐干流半焦，而樺甸油頁巖熱電廠細渣制備的白炭黑不能滿足國家指標，可用于水泥配料、制磚等。由干餾半焦制得的白炭黑含有約30％的二氧化硅晶體，經分離得到了較低結晶度的白炭黑，這就為油頁巖干餾半焦生產白炭黑實現工業化奠定了基礎，不僅解決了工業廢料的堆積問題，還提供了一種低成本的白炭黑生產方法，實現了資源的綜合利用,具有良好的經濟、環保和社會效益。