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一种环保型生物质阻燃剂及其加工工艺

阅读:41发布:2024-01-17

专利汇可以提供一种环保型生物质阻燃剂及其加工工艺专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及高分子材料加工改性技术领域,具体而言,涉及一种环保型 生物 质 阻燃剂及其加工工艺。本发明将海藻酸钠与 水 混合,静置溶胀后,加热搅拌溶解,接着加入辛烯基 琥珀酸 酐,恒温搅拌反应,接着加入氢 氧 化钠溶液调节pH至8.1~8.2,待反应结束,用 盐酸 中和,即得改性海藻酸钠乳液;将改性稻壳,改性海藻酸钠乳液, 植物 精油,预处理骨粉, 碳 酸氢 钙 , 乙酸正丁酯 ,大肠杆菌,尿素,N,N-二甲基环己胺混合,恒温搅拌处理, 喷雾干燥 ,即得坯料;将利用含三甲基 铝 的氮气处理坯料,接着通入含水氮气处理,干燥,即得环保型生物质阻燃剂。本发明提供的环保型生物质阻燃剂具有优异的 阻燃性 能和 力 学性能。,下面是一种环保型生物质阻燃剂及其加工工艺专利的具体信息内容。

1.一种环保型环保型生物质阻燃剂,其特征在于,包括以下重量份数的原料:20~30份改性稻壳,30~50份改性海藻酸钠乳液,2~3份植物精油,2~3份预处理骨粉,2~3份酸氢,2~3份乙酸正丁酯,0.02~0.03份大肠杆菌,3~5份尿素,2~3份N,N-二甲基环己胺。
2.根据权利要求1所述的一种环保型生物质阻燃剂,其特征在于:所述植物精油为白菊精油,迷迭香精油,五味子精油或薰衣草精油中的任意一种。
3.根据权利要求2所述的一种环保型生物质阻燃剂,其特征在于:所述改性海藻酸钠乳液是由海藻酸钠,,辛烯基琥珀酸酐改性后制得。
4.根据权利要求3所述的一种环保型生物质阻燃剂,其特征在于:所述改性稻壳是由预处理稻壳,水,硝酸溶液,氯化钙溶液,乳清蛋白,乳清蛋白酶,二沉池污泥葡萄糖溶液改性后制得;所述预处理稻壳是由稻壳,硫酸,氢化钠溶液处理后制得。
5.根据权利要求4所述的一种环保型生物质阻燃剂,其特征在于:所述预处理骨粉是由猪骨粉,蛋白酶,脂肪酶,水混合处理后制得。
6.根据权利要求5所述的一种环保型生物质阻燃剂,其特征在于:所述环保型生物质阻燃剂包括以下重量份数的原料:30份改性稻壳,50份改性海藻酸钠乳液,3份植物精油,3份预处理骨粉,3份碳酸氢钙,3份乙酸正丁酯,0.03份大肠杆菌,5份尿素,3份N,N-二甲基环己胺。
7.一种环保型生物质阻燃剂的加工工艺,其特征在于具体加工方法为:
(1)处理海藻酸钠;
(2)预处理稻壳;
(3)改性稻壳;
(4)处理骨粉;
(5)混料反应;
(6)处理步骤(5)所得物;
(7)检测。
8.根据权利要求7所述的一种环保型生物质阻燃剂的加工工艺,其特征在于:所述环保型生物质阻燃剂加工步骤为:
(1)将海藻酸钠与水混合,静置溶胀后,加热搅拌溶解,接着加入辛烯基琥珀酸酐,恒温搅拌反应,接着加入氢氧化钠溶液调节pH至8.1~8.2,待反应结束,用盐酸中和,即得改性海藻酸钠乳液;
(2)将稻壳与氢氧化钠溶液搅拌混合,过滤,干燥,得干燥1号滤渣,接着将干燥1号滤渣与硫酸混合反应,过滤,洗涤,干燥,得预处理稻壳;
(3)将稻壳,二沉池污泥,葡萄糖溶液和水混合发酵,接着加入乳清蛋白,搅拌混合,接着加入乳清蛋白酶,恒温搅拌处理,随后加入硝酸铜溶液和氯化钙溶液,搅拌混合,减压浓缩,干燥,得改性稻壳;
(4)将猪骨粉,蛋白酶,脂肪酶,醋酸,水混合,加热搅拌反应,接着加入冰醋酸调节pH至1.2~1.4,恒温搅拌混合,过滤,洗涤,干燥,高温焙烧粉碎,过筛,得预处理骨粉;
(5)将改性稻壳,改性海藻酸钠乳液,植物精油,预处理骨粉,碳酸氢钙,乙酸正丁酯,大肠杆菌,尿素,N,N-二甲基环己胺混合,恒温搅拌处理,喷雾干燥,即得坯料;
(6)将利用含三甲基的氮气处理坯料,接着通入含水氮气处理,干燥,即得环保型生物质阻燃剂;
(7)产品性能检测。
9.根据权利要求8所述的一种环保型生物质阻燃剂的加工工艺,其特征在于:所述环保型生物质阻燃剂加工过程为:
(1)将海藻酸钠与水置于烧杯中,用玻璃棒搅拌10~20min,静置溶胀3~5h后,将烧杯置于数显测速恒温磁搅拌器中,于温度为90~95℃,转速为400~600r/min条件下,加热搅拌溶解40~50min,接着烧杯中加入辛烯基琥珀酸酐,于温度为50℃,转速为500~800r/min溶解性,并用质量分数为4~6%的氢氧化钠溶液调节pH至8.1~8.2,随后于温度为40~
50℃,转速为600~800r/min条件下,恒温搅拌反应8~16h,在反应过程中,通过滴加氢氧化钠溶液维持反应釜内物料pH为7.5~8.0,待反应结束后,用质量分数为3~5%的盐酸调节反应釜内物料pH至中性,即得改性海藻酸钠乳液;
(2)将稻壳与质量分数为30~40%的氢氧化钠溶液置于1号反应釜中,于温度为60~80℃,转速为500~600r/min条件下,搅拌混合40~60min后,过滤,得1号滤渣,接着将1号滤渣置于真空冷冻干燥箱中干燥,得干燥1号滤渣,接着将干燥1号滤渣与质量分数为98%的硫酸置于2号反应釜中,于转速为1000~1200r/min条件下,搅拌混合反应40~60min后,过滤,得
2号滤渣,接着用水将2号滤渣洗涤至洗涤液为中性,接着将洗涤后的2号滤渣置于真空冷冻干燥箱中干燥,得预处理稻壳;
(3)将稻壳,二沉池污泥,质量分数为0.2~0.3%的葡萄糖溶液和水置于发酵釜中,于温度为35~36℃,转速为100~200r/min条件下,搅拌混合发酵5~8天,接着向发酵釜中加入乳清蛋白,于转速为500~600r/min条件下,搅拌混合40~60min,接着向发酵釜中加入乳清蛋白酶,于温度为38~42℃,转速为400~600r/min条件下,恒温搅拌处理40~50min,随后向发酵釜中加入质量分数为10~20%的硝酸铜溶液和质量分数为10~20%的氯化钙溶液,于转速为500~600r/min条件下,搅拌混合40~60min,得混合浆液,接着将混合浆液置于旋转蒸发仪中,于温度为60~80℃,压力为800~850Pa条件下,减压浓缩40~60min,得浓缩液,再将浓缩液置于烘箱中,于温度为105~110℃条件下,干燥至恒重,得改性稻壳;
(4)将猪骨粉,蛋白酶,脂肪酶,冰醋酸,水置于单口烧瓶中混合,接着将单口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中,于温度为90~95℃,转速为500~600r/min条件下,加热搅拌反应40~60min,接着向单口烧瓶中加入冰醋酸调节pH至1.2~1.4,于温度为60℃,转速为
300~500r/min条件下,恒温搅拌混合40~60min后,过滤,得滤饼,接着用质量分数为20~
30%的氨水将滤饼洗涤至洗涤液为中性,接着将洗涤后的滤饼置于烘箱中,于温度为105~
110℃条件下,干燥至恒重,得干燥滤饼,接着将干燥滤饼置于弗炉,于温度为550~650℃条件下,高温焙烧20~30min,得炭化骨粉,接着将炭化骨粉置于研钵中粉碎,过120目的筛,得预处理骨粉;
(5)将改性稻壳,改性海藻酸钠乳液,植物精油,预处理骨粉,碳酸氢钙,乙酸正丁酯,大肠杆菌,尿素,N,N-二甲基环己胺置于反应器中,于温度为80~85℃,转速为400~600r/min条件下,恒温搅拌处理1~2h后,喷雾干燥,即得坯料;
(6)将坯料置于流化床反应器中,随后以60~90mL/min的速率向反应器中通入含三甲基铝的氮气,持续通入10min后,再以向60~90mL/min的速率向反应器中通入含水氮气处理
30min后,预处理坯料,接着将预处理坯料置于烘箱中,于温度为105~110℃条件下,干燥至恒重,即得环保型生物质阻燃剂;
(7)产品性能检测。

说明书全文

一种环保型生物质阻燃剂及其加工工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及高分子材料加工改性技术领域,具体而言,涉及一种环保型生物质阻燃剂及其加工工艺。

背景技术

[0002] 高分子材料作为当今社会应用最广泛的一种有机材料,其阻燃性能的改善是生产企业一直深入研究的重要问题。高分子材料的阻燃性能在诸如纤维、地板、建筑物建筑材料、管线、电线、电缆以及包括采矿输送带等应用场合是一个关键性能指标。
[0003] 在阻燃技术中,存在三种在高分子阻燃改性研究领域广为应用的基本原理:(1)气相阻燃机理;(2)吸热阻燃机理;(3)凝缩相阻燃机理。
[0004] 其中,气相阻燃机理是通过降低燃烧热(ΔHc),从而通过淬灭反应过程中的自由基导致燃烧不完全。利用气相阻燃机理的阻燃一般包括卤素或磷酸盐/酯化合物,该类阻燃剂的一个致命缺点是在材料受热过程中会产生有毒气体,进而带来严重的环境污染问题;吸热阻燃机理是通过添加吸热物质(如)以气相和凝固相的形式从火焰吸取热,降低燃烧反应热释放同时稀释反应环境中的气从而抑制燃烧。然而,基于该机理添加的阻燃剂在复合材料中需要较高的比重(30-50%)才能起到作用。然而,一般的阻燃剂形式为金属水合物如三水合氧化(ATH)和氢氧化镁水合物等,过高的无机盐添加势必会影响聚合物的性能;
环保型生物质阻燃剂是利用植物能源及其加工后剩余物和废弃物为原材料,通过一定的技术手段来加工制造性能优异且可以抑制或者延滞燃烧并广泛应用在各个领域的新型环保阻燃材料。阻燃剂主要包括有机和无机阻燃剂。有机阻燃剂中氮系、溴系和红磷及化合物的阻燃剂占其主要部分,有机阻燃剂阻燃效果好,且添加剂比较少。但有机阻燃剂燃烧过程中发烟量大、释放有毒害的气体等。无机阻燃剂中的氢氧化镁、三氧化二锑、系、氢氧化铝等阻燃体系占其主要部分。无机阻燃剂具有附着好、节能环保、使用寿命长以及防氧化等优点,但环保型生物质阻燃剂添加到高分子材料中后,由于环保型生物质阻燃剂与高分子材料间的界面结合强度低,分散性能差的缺点,使得高分子材料的阻燃性能和力学性能下降,限制了环保型生物质阻燃剂的使用。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种环保型生物质阻燃剂及其加工工艺,以解决现有技术中的问题。
[0006] 为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种环保型生物质阻燃剂,包括以下重量份数的原料:20~30份改性稻壳,30~50份改性海藻酸钠乳液,2~3份植物精油,2~3份预处理骨粉,2~3份酸氢,2~3份乙酸正丁酯,0.02~0.03份大肠杆菌,3~5份尿素,2~3份N,N-二甲基环己胺。
[0007] 所述植物精油为白菊精油,迷迭香精油,五味子精油或薰衣草精油中的任意一种。
[0008] 所述改性海藻酸钠乳液包括以下重量份数的原料:2~3份海藻酸钠,100~120份水,3~4份辛烯基琥珀酸酐。
[0009] 所述改性稻壳包括以下重量份数的原料:20~30份预处理稻壳,60~80份水,5~8份硝酸溶液,2~3份氯化钙溶液,2~3份乳清蛋白,0.01~0.02份乳清蛋白酶,0.1~0.2份二沉池污泥,1~2份葡萄糖溶液。
[0010] 所述预处理稻壳包括以下重量份数的原料:20~30份稻壳,60~80份硫酸,20~30份氢氧化钠溶液。
[0011] 所述预处理骨粉包括以下重量份数的原料:20~30份猪骨粉,0.2~0.3份蛋白酶,0.2~0.3份脂肪酶,40~60份水。
[0012] 所述环保型生物质阻燃剂包括以下重量份数的原料:30份改性稻壳,50份改性海藻酸钠乳液,3份植物精油,3份预处理骨粉,3份碳酸氢钙,3份乙酸正丁酯,0.03份大肠杆菌,5份尿素,3份N,N-二甲基环己胺。
[0013] 一种环保型生物质阻燃剂的加工工艺,具体加工方法为:(1)处理海藻酸钠;
(2)预处理稻壳;
(3)改性稻壳;
(4)处理骨粉;
(5)混料反应;
(6)处理步骤(5)所得物;
(7)检测。
[0014] 所述环保型生物质阻燃剂加工步骤为:(1)将海藻酸钠与水混合,静置溶胀后,加热搅拌溶解,接着加入辛烯基琥珀酸酐,恒温搅拌反应,接着加入氢氧化钠溶液调节pH至8.1~8.2,待反应结束,用盐酸中和,即得改性海藻酸钠乳液,本发明通过添加改性海藻酸钠溶液,海藻酸钠经过辛烯基琥珀酸酐的改性处理后,分子中同时引入亲水性的羧基基团和疏水性的辛烯基长链,在使用过程中,亲水的羧基基团会伸向水中,疏水的辛烯基长链会伸入油中,而复杂的多糖长链则会在水油界面处展开,在改性稻壳表面中形成致密的,连续的,厚实的且不易破坏的三维网络膜;
(2)将稻壳与氢氧化钠溶液搅拌混合,过滤,干燥,得干燥1号滤渣,接着将干燥1号滤渣与硫酸混合反应,过滤,洗涤,干燥,得预处理稻壳,在此过程中,稻壳经过氢氧化钠溶液的浸泡,有效去除稻壳表面的硅质层,从而使得稻壳的渗透性能得到提升,有利于后期酸浸时硫酸更易进入稻壳中,接着通过硫酸浸,使得稻壳内部的有机质炭化,由于浸使得稻壳的渗透性能提升,使得硫酸更易进一步稻壳内部,有利于炭化过程中内部形成多孔结构;
(3)将稻壳,二沉池污泥,葡萄糖溶液和水混合发酵,接着加入乳清蛋白,搅拌混合,接着加入乳清蛋白酶,恒温搅拌处理,随后加入硝酸铜溶液和氯化钙溶液,搅拌混合,减压浓缩,干燥,得改性稻壳,在此过程中,首先,利用微生物在预处理稻壳内部形成大量的活性物质,使得预处理稻壳内部的吸附性得到提升,接着通过加入乳清蛋白,使得乳清蛋白能够良好的附着在预处理稻壳的空隙中,接着经过乳清蛋白酶的处理,使得预处理稻壳内部附着的乳清蛋白分解成基酸,具有还原性的氨基酸作为还原剂,在加热条件下使体系中的部分铜离子还原,单质铜分散体系中,能够为体系中的氯化钙的附着提供附着位点,在后期混料过程中钙离子大量的溶出,钙离子使得改性海藻酸钠交联成膜,其次,后期混料过程中,体系中的尿素能够使得部分钙离子和铜离子沉淀,形成氢氧化铜和氢氧化钙,在高温火灾条件下,氢氧化铜和氢氧化钙脱水吸收体系中的热量,使得体系的温度不易达到着火点,从而使得体系的阻燃性能得到进一步的提升;
(4)将猪骨粉,蛋白酶,脂肪酶,醋酸,水混合,加热搅拌反应,接着加入冰醋酸调节pH至1.2~1.4,恒温搅拌混合,过滤,洗涤,干燥,高温焙烧粉碎,过筛,得预处理骨粉;
(5)将改性稻壳,改性海藻酸钠乳液,植物精油,预处理骨粉,碳酸氢钙,乙酸正丁酯,大肠杆菌,尿素,N,N-二甲基环己胺混合,恒温搅拌处理,喷雾干燥,即得坯料,在制备过程中,体系中的碳酸氢钙受热分解,生成碳酸钙和二氧化碳,生成的碳酸钙沉积在改性稻壳纤维中,而生成的二氧化碳使N,N-二甲基环己胺发生质子化,少量质子化的N,N-二甲基环己胺由于静电作用可插入改性海藻酸钠分子的亲水头基之间,产生较强的协同作用,起到良好的乳化作用,从而有利于体系中各组分在改性稻壳表面覆盖,从油相转移至水相中,并与部分海藻酸钠分子结构中离子化的羧基团带有异种电荷而相互吸引,而N,N-二甲基环己胺分子结构中的甲基等官能团的引入则可起到增塑作用,当产品添加到高分子材料中后,有效改善环保型生物质阻燃剂与高分子材料间的界面结合性能,避免高分子材料发生开裂,使得高分子材料的力学性能得到进一步的提升;
(6)将利用含三甲基铝的氮气处理坯料,接着通入含水氮气处理,干燥,即得环保型生物质阻燃剂,在处理过程中,进入体系中的三甲基铝与水发生反应,生成纳米氧化铝,由于纳米氧化铝能够被改性稻壳表面质子化的N,N-二甲基环己胺吸附,使得生成的纳米氧化铝间发生团聚,保证了纳米氧化铝能够在改性稻壳表面的改性海藻酸钠膜中良好的分散,从而使得产品的阻燃性能得到进一步提升,高分子材料再添加本产品后,在高温火灾条件下,体系中的改性稻壳纤维中沉积的尿素产生气体,产生的气体在体系表面膜的阻挡下,在稻壳内部扩散,扩散过程中使得其内部形成多孔炭质结构,同时在气体的推动作用下,环保型生物质阻燃剂能够上升至高分子材料表面,随着体系温度逐降升高,体系中的碳酸钙受热放出二氧化碳,二氧化碳的释放,有利于体系中有机质的炭化,使得在高分子材料表面形成多孔炭质层,同时多孔炭质层中含有高度分散的纳米氧化铝,使得高分子材料的阻燃性能得到进一步提升;
产品性能检测。
[0015] 所述环保型生物质阻燃剂加工过程为:(1)将海藻酸钠与水置于烧杯中,用玻璃棒搅拌10~20min,静置溶胀3~5h后,将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中,于温度为90~95℃,转速为400~600r/min条件下,加热搅拌溶解40~50min,接着烧杯中加入辛烯基琥珀酸酐,于温度为50℃,转速为500~800r/min溶解性,并用质量分数为4~6%的氢氧化钠溶液调节pH至8.1~8.2,随后于温度为40~
50℃,转速为600~800r/min条件下,恒温搅拌反应8~16h,在反应过程中,通过滴加氢氧化钠溶液维持反应釜内物料pH为7.5~8.0,待反应结束后,用质量分数为3~5%的盐酸调节反应釜内物料pH至中性,即得改性海藻酸钠乳液;
(2)将稻壳与质量分数为30~40%的氢氧化钠溶液置于1号反应釜中,于温度为60~80℃,转速为500~600r/min条件下,搅拌混合40~60min后,过滤,得1号滤渣,接着将1号滤渣置于真空冷冻干燥箱中干燥,得干燥1号滤渣,接着将干燥1号滤渣与质量分数为98%的硫酸置于2号反应釜中,于转速为1000~1200r/min条件下,搅拌混合反应40~60min后,过滤,得
2号滤渣,接着用氨水将2号滤渣洗涤至洗涤液为中性,接着将洗涤后的2号滤渣置于真空冷冻干燥箱中干燥,得预处理稻壳;
(3)将稻壳,二沉池污泥,质量分数为0.2~0.3%的葡萄糖溶液和水置于发酵釜中,于温度为35~36℃,转速为100~200r/min条件下,搅拌混合发酵5~8天,接着向发酵釜中加入乳清蛋白,于转速为500~600r/min条件下,搅拌混合40~60min,接着向发酵釜中加入乳清蛋白酶,于温度为38~42℃,转速为400~600r/min条件下,恒温搅拌处理40~50min,随后向发酵釜中加入质量分数为10~20%的硝酸铜溶液和质量分数为10~20%的氯化钙溶液,于转速为500~600r/min条件下,搅拌混合40~60min,得混合浆液,接着将混合浆液置于旋转蒸发仪中,于温度为60~80℃,压力为800~850Pa条件下,减压浓缩40~60min,得浓缩液,再将浓缩液置于烘箱中,于温度为105~110℃条件下,干燥至恒重,得改性稻壳;
(4)将猪骨粉,蛋白酶,脂肪酶,冰醋酸,水置于单口烧瓶中混合,接着将单口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中,于温度为90~95℃,转速为500~600r/min条件下,加热搅拌反应40~60min,接着向单口烧瓶中加入冰醋酸调节pH至1.2~1.4,于温度为60℃,转速为
300~500r/min条件下,恒温搅拌混合40~60min后,过滤,得滤饼,接着用质量分数为20~
30%的氨水将滤饼洗涤至洗涤液为中性,接着将洗涤后的滤饼置于烘箱中,于温度为105~
110℃条件下,干燥至恒重,得干燥滤饼,接着将干燥滤饼置于弗炉,于温度为550~650℃条件下,高温焙烧20~30min,得炭化骨粉,接着将炭化骨粉置于研钵中粉碎,过120目的筛,得预处理骨粉;
(5)将改性稻壳,改性海藻酸钠乳液,植物精油,预处理骨粉,碳酸氢钙,乙酸正丁酯,大肠杆菌,尿素,N,N-二甲基环己胺置于反应器中,于温度为80~85℃,转速为400~600r/min条件下,恒温搅拌处理1~2h后,喷雾干燥,即得坯料;
(6)将坯料置于流化床反应器中,随后以60~90mL/min的速率向反应器中通入含三甲基铝的氮气,持续通入10min后,再以向60~90mL/min的速率向反应器中通入含水氮气处理
30min后,预处理坯料,接着将预处理坯料置于烘箱中,于温度为105~110℃条件下,干燥至恒重,即得环保型生物质阻燃剂;
(7)产品性能检测。
[0016] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:(1)本发明通过添加改性稻壳,首先,利用微生物在预处理稻壳内部形成大量的活性物质,使得预处理稻壳内部的吸附性得到提升,接着通过加入乳清蛋白,使得乳清蛋白能够良好的附着在预处理稻壳的空隙中,接着经过乳清蛋白酶的处理,使得预处理稻壳内部附着的乳清蛋白分解成氨基酸,具有还原性的氨基酸作为还原剂,在加热条件下使体系中的部分铜离子还原,单质铜分散体系中,能够为体系中的氯化钙的附着提供附着位点,在后期混料过程中钙离子大量的溶出,钙离子使得改性海藻酸钠交联成膜;
其次,后期混料过程中,体系中的尿素能够使得部分钙离子和铜离子沉淀,形成氢氧化铜和氢氧化钙,在高温火灾条件下,氢氧化铜和氢氧化钙脱水吸收体系中的热量,使得体系的温度不易达到着火点,从而使得体系的阻燃性能得到进一步的提升;
(2)本发明通过添加改性海藻酸钠溶液和改性稻壳,首先,海藻酸钠经过辛烯基琥珀酸酐的改性处理后,分子中同时引入亲水性的羧基基团和疏水性的辛烯基长链,在使用过程中,亲水的羧基基团会伸向水中,疏水的辛烯基长链会伸入油中,而复杂的多糖长链则会在水油界面处展开,在改性稻壳表面中形成致密的,连续的,厚实的且不易破坏的三维网络膜;
其次,在各原料置于反应器反应过程中,体系中的碳酸氢钙受热分解,生成碳酸钙和二氧化碳,生成的碳酸钙沉积在改性稻壳纤维中,而生成的二氧化碳使N,N-二甲基环己胺发生质子化,少量质子化的N,N-二甲基环己胺由于静电作用可插入改性海藻酸钠分子的亲水头基之间,产生较强的协同作用,起到良好的乳化作用,从而有利于体系中各组分在改性稻壳表面覆盖,从油相转移至水相中,并与部分海藻酸钠分子结构中离子化的羧基团带有异种电荷而相互吸引,而N,N-二甲基环己胺分子结构中的甲基等官能团的引入则可起到增塑作用,当产品添加到高分子材料后,有效改善环保型生物质阻燃剂与高分子材料间的界面结合性能,避免高分子材料发生开裂,使得高分子材料的力学性能得到进一步的提升;
另外,由于海藻酸钠经过辛烯基琥珀酸酐处理后,使其具有良好的空间位阻,从而使得该环保型生物质阻燃剂能够良好的分散高分子材料,使得高分子材料的力学性能和阻燃性能得到进一步的提升;
(3)本发明在制备过程中,体系中的三甲基铝与水发生反应,生成纳米氧化铝,由于纳米氧化铝能够被改性稻壳表面质子化的N,N-二甲基环己胺吸附,使得生成的纳米氧化铝间发生团聚,保证了纳米氧化铝能够在改性稻壳表面的改性海藻酸钠膜中良好的分散,从而使得产品的阻燃性能得到进一步提升,高分子材料在添加本产品后,在高温火灾条件下,体系中的改性稻壳纤维中沉积的尿素产生气体,产生的气体在体系表面膜的阻挡下,在稻壳内部扩散,扩散过程中使得其内部形成多孔炭质结构,同时在气体的推动作用下,环保型生物质阻燃剂能够上升至高分子材料表面,随着体系温度逐降升高,体系中的碳酸钙受热放出二氧化碳,二氧化碳的释放,有利于体系中有机质的炭化,使得在高分子材料表面形成多孔炭质层,同时多孔炭质层中含有高度分散的纳米氧化铝,使得高分子材料的阻燃性能得到进一步提升。

具体实施方式

[0017] 下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0018] 为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明,在以下实施例中制作的环保型生物质阻燃剂的各指标的测试方法如下:1.阻燃性能:将上述环保型生物质阻燃剂加入氟橡胶中,制成试样,按照GB/T10707检测试件氧指数;
2.力学性能:将上述环保型生物质阻燃剂加入氟橡胶中,制成试样,参照GB/T528检测试件拉伸强度。
[0019] 实例1一种环保型生物质阻燃剂,包括以下重量份数的原料:30份改性稻壳,50份改性海藻酸钠乳液,3份植物精油,3份预处理骨粉,3份碳酸氢钙,3份乙酸正丁酯,0.03份大肠杆菌,5份尿素,3份N,N-二甲基环己胺。
[0020] 所述植物精油为白菊精油。
[0021] (1)按重量份数计,依次取3份海藻酸钠,120份水,4份辛烯基琥珀酸酐,将海藻酸钠与水置于烧杯中,用玻璃棒搅拌20min,静置溶胀5h后,将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中,于温度为95℃,转速为600r/min条件下,加热搅拌溶解50min,接着烧杯中加入辛烯基琥珀酸酐,于温度为50℃,转速为800r/min溶解性,并用质量分数为6%的氢氧化钠溶液调节pH至8.2,随后于温度为50℃,转速为800r/min条件下,恒温搅拌反应16h,在反应过程中,通过滴加氢氧化钠溶液维持反应釜内物料pH为8.0,待反应结束后,用质量分数为5%的盐酸调节反应釜内物料pH至中性,即得改性海藻酸钠乳液;(2)按重量份数计,依次取30份稻壳,80份硫酸,30份氢氧化钠溶液,将稻壳与质量分数为40%的氢氧化钠溶液置于1号反应釜中,于温度为80℃,转速为600r/min条件下,搅拌混合
60min后,过滤,得1号滤渣,接着将1号滤渣置于真空冷冻干燥箱中干燥,得干燥1号滤渣,接着将干燥1号滤渣与质量分数为98%的硫酸置于2号反应釜中,于转速为1200r/min条件下,搅拌混合反应60min后,过滤,得2号滤渣,接着用氨水将2号滤渣洗涤至洗涤液为中性,接着将洗涤后的2号滤渣置于真空冷冻干燥箱中干燥,得预处理稻壳;
(3)按重量份数计,依次取30份预处理稻壳,80份水,8份硝酸铜溶液,3份氯化钙溶液,3份乳清蛋白,0.02份乳清蛋白酶,0.2份二沉池污泥,2份葡萄糖溶液,将稻壳,二沉池污泥,质量分数为0.3%的葡萄糖溶液和水置于发酵釜中,于温度为36℃,转速为200r/min条件下,搅拌混合发酵8天,接着向发酵釜中加入乳清蛋白,于转速为600r/min条件下,搅拌混合
60min,接着向发酵釜中加入乳清蛋白酶,于温度为42℃,转速为600r/min条件下,恒温搅拌处理50min,随后向发酵釜中加入质量分数为20%的硝酸铜溶液和质量分数为20%的氯化钙,于转速为600r/min条件下,搅拌混合60min,得混合浆液,接着将混合浆液置于旋转蒸发仪中,于温度为80℃,压力为850Pa条件下,减压浓缩60min,得浓缩液,再将浓缩液置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,得改性稻壳;
(4)按重量份数计,依次取30份猪骨粉,0.3份蛋白酶,0.3份脂肪酶,60份水,将猪骨粉,蛋白酶,脂肪酶,冰醋酸,水置于单口烧瓶中混合,接着将单口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中,于温度为95℃,转速为600r/min条件下,加热搅拌反应60min,接着向单口烧瓶中加入冰醋酸调节pH至1.4,于温度为60℃,转速为500r/min条件下,恒温搅拌混合60min后,过滤,得滤饼,接着用质量分数为30%的氨水将滤饼洗涤至洗涤液为中性,接着将洗涤后的滤饼置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,得干燥滤饼,接着将干燥滤饼置于马弗炉,于温度为650℃条件下,高温焙烧30min,得炭化骨粉,接着将炭化骨粉置于研钵中粉碎,过120目的筛,得预处理骨粉;
(5)按重量份数计,依次取30份改性稻壳,50份改性海藻酸钠乳液,3份植物精油,3份预处理骨粉,3份碳酸氢钙,3份乙酸正丁酯,0.03份大肠杆菌,5份尿素,3份N,N-二甲基环己胺,将改性稻壳,改性海藻酸钠乳液,植物精油,预处理骨粉,碳酸氢钙,乙酸正丁酯,大肠杆菌,尿素,N,N-二甲基环己胺置于反应器中,于温度为85℃,转速为600r/min条件下,恒温搅拌处理2h后,喷雾干燥,即得坯料;
(6)将坯料置于流化床反应器中,随后以90mL/min的速率向反应器中通入含三甲基铝的氮气,持续通入10min后,再以向90mL/min的速率向反应器中通入含水氮气处理30min后,预处理坯料,接着将预处理坯料置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,即得环保型生物质阻燃剂;
(7)产品性能检测。
[0022] 实例2一种环保型生物质阻燃剂,包括以下重量份数的原料:30份改性稻壳,3份植物精油,3份预处理骨粉,3份碳酸氢钙,3份乙酸正丁酯,0.03份大肠杆菌,5份尿素,3份N,N-二甲基环己胺。
[0023] 所述植物精油为白菊精油。
[0024] (1)按重量份数计,依次取30份稻壳,80份硫酸,30份氢氧化钠溶液,将稻壳与质量分数为40%的氢氧化钠溶液置于1号反应釜中,于温度为80℃,转速为600r/min条件下,搅拌混合60min后,过滤,得1号滤渣,接着将1号滤渣置于真空冷冻干燥箱中干燥,得干燥1号滤渣,接着将干燥1号滤渣与质量分数为98%的硫酸置于2号反应釜中,于转速为1200r/min条件下,搅拌混合反应60min后,过滤,得2号滤渣,接着用氨水将2号滤渣洗涤至洗涤液为中性,接着将洗涤后的2号滤渣置于真空冷冻干燥箱中干燥,得预处理稻壳;(2)按重量份数计,依次取30份预处理稻壳,80份水,8份硝酸铜溶液,3份氯化钙溶液,3份乳清蛋白,0.02份乳清蛋白酶,0.2份二沉池污泥,2份葡萄糖溶液,将稻壳,二沉池污泥,质量分数为0.3%的葡萄糖溶液和水置于发酵釜中,于温度为36℃,转速为200r/min条件下,搅拌混合发酵8天,接着向发酵釜中加入乳清蛋白,于转速为600r/min条件下,搅拌混合
60min,接着向发酵釜中加入乳清蛋白酶,于温度为42℃,转速为600r/min条件下,恒温搅拌处理50min,随后向发酵釜中加入质量分数为20%的硝酸铜溶液和质量分数为20%的氯化钙,于转速为600r/min条件下,搅拌混合60min,得混合浆液,接着将混合浆液置于旋转蒸发仪中,于温度为80℃,压力为850Pa条件下,减压浓缩60min,得浓缩液,再将浓缩液置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,得改性稻壳;
(3)按重量份数计,依次取30份猪骨粉,0.3份蛋白酶,0.3份脂肪酶,60份水,将猪骨粉,蛋白酶,脂肪酶,冰醋酸,水置于单口烧瓶中混合,接着将单口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中,于温度为95℃,转速为600r/min条件下,加热搅拌反应60min,接着向单口烧瓶中加入冰醋酸调节pH至1.4,于温度为60℃,转速为500r/min条件下,恒温搅拌混合60min后,过滤,得滤饼,接着用质量分数为30%的氨水将滤饼洗涤至洗涤液为中性,接着将洗涤后的滤饼置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,得干燥滤饼,接着将干燥滤饼置于马弗炉,于温度为650℃条件下,高温焙烧30min,得炭化骨粉,接着将炭化骨粉置于研钵中粉碎,过120目的筛,得预处理骨粉;
(4)按重量份数计,依次取30份改性稻壳,50份水,3份植物精油,3份预处理骨粉,3份碳酸氢钙,3份乙酸正丁酯,0.03份大肠杆菌,5份尿素,3份N,N-二甲基环己胺,将改性稻壳,植物精油,预处理骨粉,碳酸氢钙,乙酸正丁酯,大肠杆菌,尿素,N,N-二甲基环己胺置于反应器中,于温度为85℃,转速为600r/min条件下,恒温搅拌处理2h后,喷雾干燥,即得坯料;
(5)将坯料置于流化床反应器中,随后以90mL/min的速率向反应器中通入含三甲基铝的氮气,持续通入10min后,再以向90mL/min的速率向反应器中通入含水氮气处理30min后,预处理坯料,接着将预处理坯料置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,即得环保型生物质阻燃剂;
(6)产品性能检测。
[0025] 实例3一种环保型生物质阻燃剂,包括以下重量份数的原料:30份改性稻壳,50份改性海藻酸钠乳液,3份植物精油,3份碳酸氢钙,3份乙酸正丁酯,0.03份大肠杆菌,5份尿素,3份N,N-二甲基环己胺。
[0026] 所述植物精油为白菊精油。
[0027] (1)按重量份数计,依次取3份海藻酸钠,120份水,4份辛烯基琥珀酸酐,将海藻酸钠与水置于烧杯中,用玻璃棒搅拌20min,静置溶胀5h后,将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中,于温度为95℃,转速为600r/min条件下,加热搅拌溶解50min,接着烧杯中加入辛烯基琥珀酸酐,于温度为50℃,转速为800r/min溶解性,并用质量分数为6%的氢氧化钠溶液调节pH至8.2,随后于温度为50℃,转速为800r/min条件下,恒温搅拌反应16h,在反应过程中,通过滴加氢氧化钠溶液维持反应釜内物料pH为8.0,待反应结束后,用质量分数为5%的盐酸调节反应釜内物料pH至中性,即得改性海藻酸钠乳液;(2)按重量份数计,依次取30份稻壳,80份硫酸,30份氢氧化钠溶液,将稻壳与质量分数为40%的氢氧化钠溶液置于1号反应釜中,于温度为80℃,转速为600r/min条件下,搅拌混合
60min后,过滤,得1号滤渣,接着将1号滤渣置于真空冷冻干燥箱中干燥,得干燥1号滤渣,接着将干燥1号滤渣与质量分数为98%的硫酸置于2号反应釜中,于转速为1200r/min条件下,搅拌混合反应60min后,过滤,得2号滤渣,接着用氨水将2号滤渣洗涤至洗涤液为中性,接着将洗涤后的2号滤渣置于真空冷冻干燥箱中干燥,得预处理稻壳;
(3)按重量份数计,依次取30份预处理稻壳,80份水,8份硝酸铜溶液,3份氯化钙溶液,3份乳清蛋白,0.02份乳清蛋白酶,0.2份二沉池污泥,2份葡萄糖溶液,将稻壳,二沉池污泥,质量分数为0.3%的葡萄糖溶液和水置于发酵釜中,于温度为36℃,转速为200r/min条件下,搅拌混合发酵8天,接着向发酵釜中加入乳清蛋白,于转速为600r/min条件下,搅拌混合
60min,接着向发酵釜中加入乳清蛋白酶,于温度为42℃,转速为600r/min条件下,恒温搅拌处理50min,随后向发酵釜中加入质量分数为20%的硝酸铜溶液和质量分数为20%的氯化钙,于转速为600r/min条件下,搅拌混合60min,得混合浆液,接着将混合浆液置于旋转蒸发仪中,于温度为80℃,压力为850Pa条件下,减压浓缩60min,得浓缩液,再将浓缩液置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,得改性稻壳;
(4)按重量份数计,依次取30份改性稻壳,50份改性海藻酸钠乳液,3份植物精油,3份碳酸氢钙,3份乙酸正丁酯,0.03份大肠杆菌,5份尿素,3份N,N-二甲基环己胺,将改性稻壳,改性海藻酸钠乳液,植物精油,碳酸氢钙,乙酸正丁酯,大肠杆菌,尿素,N,N-二甲基环己胺置于反应器中,于温度为85℃,转速为600r/min条件下,恒温搅拌处理2h后,喷雾干燥,即得坯料;
(5)将坯料置于流化床反应器中,随后以90mL/min的速率向反应器中通入含三甲基铝的氮气,持续通入10min后,再以向90mL/min的速率向反应器中通入含水氮气处理30min后,预处理坯料,接着将预处理坯料置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,即得环保型生物质阻燃剂;
(6)产品性能检测。
[0028] 实例4一种环保型生物质阻燃剂,包括以下重量份数的原料:30份改性稻壳,50份改性海藻酸钠乳液,3份植物精油,3份预处理骨粉,3份乙酸正丁酯,0.03份大肠杆菌,5份尿素,3份N,N-二甲基环己胺。
[0029] 所述植物精油为白菊精油。
[0030] (1)按重量份数计,依次取3份海藻酸钠,120份水,4份辛烯基琥珀酸酐,将海藻酸钠与水置于烧杯中,用玻璃棒搅拌20min,静置溶胀5h后,将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中,于温度为95℃,转速为600r/min条件下,加热搅拌溶解50min,接着烧杯中加入辛烯基琥珀酸酐,于温度为50℃,转速为800r/min溶解性,并用质量分数为6%的氢氧化钠溶液调节pH至8.2,随后于温度为50℃,转速为800r/min条件下,恒温搅拌反应16h,在反应过程中,通过滴加氢氧化钠溶液维持反应釜内物料pH为8.0,待反应结束后,用质量分数为5%的盐酸调节反应釜内物料pH至中性,即得改性海藻酸钠乳液;(2)按重量份数计,依次取30份稻壳,80份硫酸,30份氢氧化钠溶液,将稻壳与质量分数为40%的氢氧化钠溶液置于1号反应釜中,于温度为80℃,转速为600r/min条件下,搅拌混合
60min后,过滤,得1号滤渣,接着将1号滤渣置于真空冷冻干燥箱中干燥,得干燥1号滤渣,接着将干燥1号滤渣与质量分数为98%的硫酸置于2号反应釜中,于转速为1200r/min条件下,搅拌混合反应60min后,过滤,得2号滤渣,接着用氨水将2号滤渣洗涤至洗涤液为中性,接着将洗涤后的2号滤渣置于真空冷冻干燥箱中干燥,得预处理稻壳;
(3)按重量份数计,依次取30份预处理稻壳,80份水,8份硝酸铜溶液,3份氯化钙溶液,3份乳清蛋白,0.02份乳清蛋白酶,0.2份二沉池污泥,2份葡萄糖溶液,将稻壳,二沉池污泥,质量分数为0.3%的葡萄糖溶液和水置于发酵釜中,于温度为36℃,转速为200r/min条件下,搅拌混合发酵8天,接着向发酵釜中加入乳清蛋白,于转速为600r/min条件下,搅拌混合
60min,接着向发酵釜中加入乳清蛋白酶,于温度为42℃,转速为600r/min条件下,恒温搅拌处理50min,随后向发酵釜中加入质量分数为20%的硝酸铜溶液和质量分数为20%的氯化钙,于转速为600r/min条件下,搅拌混合60min,得混合浆液,接着将混合浆液置于旋转蒸发仪中,于温度为80℃,压力为850Pa条件下,减压浓缩60min,得浓缩液,再将浓缩液置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,得改性稻壳;
(4)按重量份数计,依次取30份猪骨粉,0.3份蛋白酶,0.3份脂肪酶,60份水,将猪骨粉,蛋白酶,脂肪酶,冰醋酸,水置于单口烧瓶中混合,接着将单口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中,于温度为95℃,转速为600r/min条件下,加热搅拌反应60min,接着向单口烧瓶中加入冰醋酸调节pH至1.4,于温度为60℃,转速为500r/min条件下,恒温搅拌混合60min后,过滤,得滤饼,接着用质量分数为30%的氨水将滤饼洗涤至洗涤液为中性,接着将洗涤后的滤饼置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,得干燥滤饼,接着将干燥滤饼置于马弗炉,于温度为650℃条件下,高温焙烧30min,得炭化骨粉,接着将炭化骨粉置于研钵中粉碎,过120目的筛,得预处理骨粉;
(5)按重量份数计,依次取30份改性稻壳,50份改性海藻酸钠乳液,3份植物精油,3份预处理骨粉,3份乙酸正丁酯,0.03份大肠杆菌,5份尿素,3份N,N-二甲基环己胺,将改性稻壳,改性海藻酸钠乳液,植物精油,预处理骨粉,乙酸正丁酯,大肠杆菌,尿素,N,N-二甲基环己胺置于反应器中,于温度为85℃,转速为600r/min条件下,恒温搅拌处理2h后,喷雾干燥,即得坯料;
(6)将坯料置于流化床反应器中,随后以90mL/min的速率向反应器中通入含三甲基铝的氮气,持续通入10min后,再以向90mL/min的速率向反应器中通入含水氮气处理30min后,预处理坯料,接着将预处理坯料置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,即得环保型生物质阻燃剂;
(7)产品性能检测。
[0031] 实例5一种环保型生物质阻燃剂,包括以下重量份数的原料:30份改性稻壳,50份改性海藻酸钠乳液,3份植物精油,3份预处理骨粉,3份碳酸氢钙,3份乙酸正丁酯,0.03份大肠杆菌,3份N,N-二甲基环己胺。
[0032] 所述植物精油为白菊精油。
[0033] (1)按重量份数计,依次取3份海藻酸钠,120份水,4份辛烯基琥珀酸酐,将海藻酸钠与水置于烧杯中,用玻璃棒搅拌20min,静置溶胀5h后,将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中,于温度为95℃,转速为600r/min条件下,加热搅拌溶解50min,接着烧杯中加入辛烯基琥珀酸酐,于温度为50℃,转速为800r/min溶解性,并用质量分数为6%的氢氧化钠溶液调节pH至8.2,随后于温度为50℃,转速为800r/min条件下,恒温搅拌反应16h,在反应过程中,通过滴加氢氧化钠溶液维持反应釜内物料pH为8.0,待反应结束后,用质量分数为5%的盐酸调节反应釜内物料pH至中性,即得改性海藻酸钠乳液;(2)按重量份数计,依次取30份稻壳,80份硫酸,30份氢氧化钠溶液,将稻壳与质量分数为40%的氢氧化钠溶液置于1号反应釜中,于温度为80℃,转速为600r/min条件下,搅拌混合
60min后,过滤,得1号滤渣,接着将1号滤渣置于真空冷冻干燥箱中干燥,得干燥1号滤渣,接着将干燥1号滤渣与质量分数为98%的硫酸置于2号反应釜中,于转速为1200r/min条件下,搅拌混合反应60min后,过滤,得2号滤渣,接着用氨水将2号滤渣洗涤至洗涤液为中性,接着将洗涤后的2号滤渣置于真空冷冻干燥箱中干燥,得预处理稻壳;
(3)按重量份数计,依次取30份预处理稻壳,80份水,8份硝酸铜溶液,3份氯化钙溶液,3份乳清蛋白,0.02份乳清蛋白酶,0.2份二沉池污泥,2份葡萄糖溶液,将稻壳,二沉池污泥,质量分数为0.3%的葡萄糖溶液和水置于发酵釜中,于温度为36℃,转速为200r/min条件下,搅拌混合发酵8天,接着向发酵釜中加入乳清蛋白,于转速为600r/min条件下,搅拌混合
60min,接着向发酵釜中加入乳清蛋白酶,于温度为42℃,转速为600r/min条件下,恒温搅拌处理50min,随后向发酵釜中加入质量分数为20%的硝酸铜溶液和质量分数为20%的氯化钙,于转速为600r/min条件下,搅拌混合60min,得混合浆液,接着将混合浆液置于旋转蒸发仪中,于温度为80℃,压力为850Pa条件下,减压浓缩60min,得浓缩液,再将浓缩液置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,得改性稻壳;
(4)按重量份数计,依次取30份猪骨粉,0.3份蛋白酶,0.3份脂肪酶,60份水,将猪骨粉,蛋白酶,脂肪酶,冰醋酸,水置于单口烧瓶中混合,接着将单口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中,于温度为95℃,转速为600r/min条件下,加热搅拌反应60min,接着向单口烧瓶中加入冰醋酸调节pH至1.4,于温度为60℃,转速为500r/min条件下,恒温搅拌混合60min后,过滤,得滤饼,接着用质量分数为30%的氨水将滤饼洗涤至洗涤液为中性,接着将洗涤后的滤饼置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,得干燥滤饼,接着将干燥滤饼置于马弗炉,于温度为650℃条件下,高温焙烧30min,得炭化骨粉,接着将炭化骨粉置于研钵中粉碎,过120目的筛,得预处理骨粉;
(5)按重量份数计,依次取30份改性稻壳,50份改性海藻酸钠乳液,3份植物精油,3份预处理骨粉,3份碳酸氢钙,3份乙酸正丁酯,0.03份大肠杆菌,3份N,N-二甲基环己胺,将改性稻壳,改性海藻酸钠乳液,植物精油,预处理骨粉,碳酸氢钙,乙酸正丁酯,大肠杆菌,N,N-二甲基环己胺置于反应器中,于温度为85℃,转速为600r/min条件下,恒温搅拌处理2h后,喷雾干燥,即得坯料;
(6)将坯料置于流化床反应器中,随后以90mL/min的速率向反应器中通入含三甲基铝的氮气,持续通入10min后,再以向90mL/min的速率向反应器中通入含水氮气处理30min后,预处理坯料,接着将预处理坯料置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,即得环保型生物质阻燃剂;
(7)产品性能检测。
[0034] 实例6一种环保型生物质阻燃剂,包括以下重量份数的原料:30份改性稻壳,50份改性海藻酸钠乳液,3份植物精油,3份预处理骨粉,3份碳酸氢钙,3份乙酸正丁酯,0.03份大肠杆菌,5份尿素。
[0035] 所述植物精油为白菊精油。
[0036] (1)按重量份数计,依次取3份海藻酸钠,120份水,4份辛烯基琥珀酸酐,将海藻酸钠与水置于烧杯中,用玻璃棒搅拌20min,静置溶胀5h后,将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中,于温度为95℃,转速为600r/min条件下,加热搅拌溶解50min,接着烧杯中加入辛烯基琥珀酸酐,于温度为50℃,转速为800r/min溶解性,并用质量分数为6%的氢氧化钠溶液调节pH至8.2,随后于温度为50℃,转速为800r/min条件下,恒温搅拌反应16h,在反应过程中,通过滴加氢氧化钠溶液维持反应釜内物料pH为8.0,待反应结束后,用质量分数为5%的盐酸调节反应釜内物料pH至中性,即得改性海藻酸钠乳液;(2)按重量份数计,依次取30份稻壳,80份硫酸,30份氢氧化钠溶液,将稻壳与质量分数为40%的氢氧化钠溶液置于1号反应釜中,于温度为80℃,转速为600r/min条件下,搅拌混合
60min后,过滤,得1号滤渣,接着将1号滤渣置于真空冷冻干燥箱中干燥,得干燥1号滤渣,接着将干燥1号滤渣与质量分数为98%的硫酸置于2号反应釜中,于转速为1200r/min条件下,搅拌混合反应60min后,过滤,得2号滤渣,接着用氨水将2号滤渣洗涤至洗涤液为中性,接着将洗涤后的2号滤渣置于真空冷冻干燥箱中干燥,得预处理稻壳;
(3)按重量份数计,依次取30份预处理稻壳,80份水,8份硝酸铜溶液,3份氯化钙溶液,3份乳清蛋白,0.02份乳清蛋白酶,0.2份二沉池污泥,2份葡萄糖溶液,将稻壳,二沉池污泥,质量分数为0.3%的葡萄糖溶液和水置于发酵釜中,于温度为36℃,转速为200r/min条件下,搅拌混合发酵8天,接着向发酵釜中加入乳清蛋白,于转速为600r/min条件下,搅拌混合
60min,接着向发酵釜中加入乳清蛋白酶,于温度为42℃,转速为600r/min条件下,恒温搅拌处理50min,随后向发酵釜中加入质量分数为20%的硝酸铜溶液和质量分数为20%的氯化钙,于转速为600r/min条件下,搅拌混合60min,得混合浆液,接着将混合浆液置于旋转蒸发仪中,于温度为80℃,压力为850Pa条件下,减压浓缩60min,得浓缩液,再将浓缩液置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,得改性稻壳;
(4)按重量份数计,依次取30份猪骨粉,0.3份蛋白酶,0.3份脂肪酶,60份水,将猪骨粉,蛋白酶,脂肪酶,冰醋酸,水置于单口烧瓶中混合,接着将单口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中,于温度为95℃,转速为600r/min条件下,加热搅拌反应60min,接着向单口烧瓶中加入冰醋酸调节pH至1.4,于温度为60℃,转速为500r/min条件下,恒温搅拌混合60min后,过滤,得滤饼,接着用质量分数为30%的氨水将滤饼洗涤至洗涤液为中性,接着将洗涤后的滤饼置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,得干燥滤饼,接着将干燥滤饼置于马弗炉,于温度为650℃条件下,高温焙烧30min,得炭化骨粉,接着将炭化骨粉置于研钵中粉碎,过120目的筛,得预处理骨粉;
(5)按重量份数计,依次取30份改性稻壳,50份改性海藻酸钠乳液,3份植物精油,3份预处理骨粉,3份碳酸氢钙,3份乙酸正丁酯,0.03份大肠杆菌,5份尿素,将改性稻壳,改性海藻酸钠乳液,植物精油,预处理骨粉,碳酸氢钙,乙酸正丁酯,大肠杆菌,尿素,置于反应器中,于温度为85℃,转速为600r/min条件下,恒温搅拌处理2h后,喷雾干燥,即得坯料;
(6)将坯料置于流化床反应器中,随后以90mL/min的速率向反应器中通入含三甲基铝的氮气,持续通入10min后,再以向90mL/min的速率向反应器中通入含水氮气处理30min后,预处理坯料,接着将预处理坯料置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,即得环保型生物质阻燃剂;
(7)产品性能检测。
[0037] 实例7一种环保型生物质阻燃剂,包括以下重量份数的原料:30份改性稻壳,50份改性海藻酸钠乳液,3份植物精油,3份预处理骨粉,3份碳酸氢钙,3份乙酸正丁酯,0.03份大肠杆菌,5份尿素,3份N,N-二甲基环己胺。
[0038] 所述植物精油为白菊精油。
[0039] (1)按重量份数计,依次取3份海藻酸钠,120份水,4份辛烯基琥珀酸酐,将海藻酸钠与水置于烧杯中,用玻璃棒搅拌20min,静置溶胀5h后,将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中,于温度为95℃,转速为600r/min条件下,加热搅拌溶解50min,接着烧杯中加入辛烯基琥珀酸酐,于温度为50℃,转速为800r/min溶解性,并用质量分数为6%的氢氧化钠溶液调节pH至8.2,随后于温度为50℃,转速为800r/min条件下,恒温搅拌反应16h,在反应过程中,通过滴加氢氧化钠溶液维持反应釜内物料pH为8.0,待反应结束后,用质量分数为5%的盐酸调节反应釜内物料pH至中性,即得改性海藻酸钠乳液;(2)按重量份数计,依次取30份稻壳,80份硫酸,30份氢氧化钠溶液,将稻壳与质量分数为40%的氢氧化钠溶液置于1号反应釜中,于温度为80℃,转速为600r/min条件下,搅拌混合
60min后,过滤,得1号滤渣,接着将1号滤渣置于真空冷冻干燥箱中干燥,得干燥1号滤渣,接着将干燥1号滤渣与质量分数为98%的硫酸置于2号反应釜中,于转速为1200r/min条件下,搅拌混合反应60min后,过滤,得2号滤渣,接着用氨水将2号滤渣洗涤至洗涤液为中性,接着将洗涤后的2号滤渣置于真空冷冻干燥箱中干燥,得预处理稻壳;
(3)按重量份数计,依次取30份预处理稻壳,80份水,8份硝酸铜溶液,3份氯化钙溶液,3份乳清蛋白,0.02份乳清蛋白酶,0.2份二沉池污泥,2份葡萄糖溶液,将稻壳,二沉池污泥,质量分数为0.3%的葡萄糖溶液和水置于发酵釜中,于温度为36℃,转速为200r/min条件下,搅拌混合发酵8天,接着向发酵釜中加入乳清蛋白,于转速为600r/min条件下,搅拌混合
60min,接着向发酵釜中加入乳清蛋白酶,于温度为42℃,转速为600r/min条件下,恒温搅拌处理50min,随后向发酵釜中加入质量分数为20%的硝酸铜溶液和质量分数为20%的氯化钙,于转速为600r/min条件下,搅拌混合60min,得混合浆液,接着将混合浆液置于旋转蒸发仪中,于温度为80℃,压力为850Pa条件下,减压浓缩60min,得浓缩液,再将浓缩液置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,得改性稻壳;
(4)按重量份数计,依次取30份猪骨粉,0.3份蛋白酶,0.3份脂肪酶,60份水,将猪骨粉,蛋白酶,脂肪酶,冰醋酸,水置于单口烧瓶中混合,接着将单口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中,于温度为95℃,转速为600r/min条件下,加热搅拌反应60min,接着向单口烧瓶中加入冰醋酸调节pH至1.4,于温度为60℃,转速为500r/min条件下,恒温搅拌混合60min后,过滤,得滤饼,接着用质量分数为30%的氨水将滤饼洗涤至洗涤液为中性,接着将洗涤后的滤饼置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,得干燥滤饼,接着将干燥滤饼置于马弗炉,于温度为650℃条件下,高温焙烧30min,得炭化骨粉,接着将炭化骨粉置于研钵中粉碎,过120目的筛,得预处理骨粉;
(5)按重量份数计,依次取30份改性稻壳,50份改性海藻酸钠乳液,3份植物精油,3份预处理骨粉,3份碳酸氢钙,3份乙酸正丁酯,0.03份大肠杆菌,5份尿素,3份N,N-二甲基环己胺,将改性稻壳,改性海藻酸钠乳液,植物精油,预处理骨粉,碳酸氢钙,乙酸正丁酯,大肠杆菌,尿素,N,N-二甲基环己胺置于反应器中,于温度为85℃,转速为600r/min条件下,恒温搅拌处理2h后,喷雾干燥,即得环保型生物质阻燃剂;
(6)产品性能检测。
[0040] 实例8一种环保型生物质阻燃剂,包括以下重量份数的原料:30份稻壳,50份改性海藻酸钠乳液,3份植物精油,3份预处理骨粉,3份碳酸氢钙,3份乙酸正丁酯,0.03份大肠杆菌,5份尿素,3份N,N-二甲基环己胺。
[0041] 所述植物精油为白菊精油。
[0042] (1)按重量份数计,依次取3份海藻酸钠,120份水,4份辛烯基琥珀酸酐,将海藻酸钠与水置于烧杯中,用玻璃棒搅拌20min,静置溶胀5h后,将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中,于温度为95℃,转速为600r/min条件下,加热搅拌溶解50min,接着烧杯中加入辛烯基琥珀酸酐,于温度为50℃,转速为800r/min溶解性,并用质量分数为6%的氢氧化钠溶液调节pH至8.2,随后于温度为50℃,转速为800r/min条件下,恒温搅拌反应16h,在反应过程中,通过滴加氢氧化钠溶液维持反应釜内物料pH为8.0,待反应结束后,用质量分数为5%的盐酸调节反应釜内物料pH至中性,即得改性海藻酸钠乳液;(2)按重量份数计,依次取30份猪骨粉,0.3份蛋白酶,0.3份脂肪酶,60份水,将猪骨粉,蛋白酶,脂肪酶,冰醋酸,水置于单口烧瓶中混合,接着将单口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中,于温度为95℃,转速为600r/min条件下,加热搅拌反应60min,接着向单口烧瓶中加入冰醋酸调节pH至1.4,于温度为60℃,转速为500r/min条件下,恒温搅拌混合60min后,过滤,得滤饼,接着用质量分数为30%的氨水将滤饼洗涤至洗涤液为中性,接着将洗涤后的滤饼置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,得干燥滤饼,接着将干燥滤饼置于马弗炉,于温度为650℃条件下,高温焙烧30min,得炭化骨粉,接着将炭化骨粉置于研钵中粉碎,过120目的筛,得预处理骨粉;
(3)按重量份数计,依次取30份稻壳,50份改性海藻酸钠乳液,3份植物精油,3份预处理骨粉,3份碳酸氢钙,3份乙酸正丁酯,0.03份大肠杆菌,5份尿素,3份N,N-二甲基环己胺,将稻壳,改性海藻酸钠乳液,植物精油,预处理骨粉,碳酸氢钙,乙酸正丁酯,大肠杆菌,尿素,N,N-二甲基环己胺置于反应器中,于温度为85℃,转速为600r/min条件下,恒温搅拌处理2h后,喷雾干燥,即得坯料;
(4)将坯料置于流化床反应器中,随后以90mL/min的速率向反应器中通入含三甲基铝的氮气,持续通入10min后,再以向90mL/min的速率向反应器中通入含水氮气处理30min后,预处理坯料,接着将预处理坯料置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,即得环保型生物质阻燃剂;
(5)产品性能检测。
[0043] 性能检测表:表1:
检测项目 拉伸强度/MPa 氧指数/%
实例1 26.7 39.3
实例2 23.5 36.4
实例3 22.4 34.5
实例4 21.9 33.7
实例5 18.5 30.9
实例6 16.8 29.9
实例7 15.3 26.5
实例8 14.2 24.1
对比例 9.6 19.7
从表1中可以看出:通过实例1,实例2,实例4,实例7对比可看出,本发明在制备过程中,利用三甲基铝与水发生反应,由于纳米氧化铝能够被改性稻壳表面质子化的N,N-二甲基环己胺吸附分散,从而使得产品的阻燃性能得到进一步提升,在产品使用时,体系中的改性稻壳纤维中沉积的尿素产生气体,产生的气体在体系表面膜的阻挡下,在稻壳内部扩散,扩散过程中使得其内部形成多孔炭质结构,同时在气体的推动作用下,环保型生物质阻燃剂能够上升至高分子材料表面,随着体系温度逐降升高,体系中的碳酸钙受热放出二氧化碳,有利于体系中有机质的炭化,使得在高分子材料表面形成多孔炭质层,同时多孔炭质层中含有高度分散的纳米氧化铝,使得高分子材料的阻燃性能得到进一步提升;通过实,1,实例2,实例8可看出,在制备过程中,体系中的碳酸氢钙受热分解,生成碳酸钙和二氧化碳,生成的碳酸钙沉积在改性稻壳纤维中,而生成的二氧化碳使N,N-二甲基环己胺发生质子化,少量质子化的N,N-二甲基环己胺由于静电作用可插入改性海藻酸钠分子的亲水头基之间,产生较强的协同作用,起到良好的乳化作用,从而有利于体系中各组分在改性稻壳表面覆盖,从油相转移至水相中,并与部分海藻酸钠分子结构中离子化的羧基团带有异种电荷而相互吸引,而N,N-二甲基环己胺分子结构中的甲基等官能团的引入则可起到增塑作用,当产品添加到高分子材料中后,有效改善环保型生物质阻燃剂与高分子材料间的界面结合性能,避免高分子材料发生开裂,使得高分子材料的力学性能得到进一步的提升。
[0044] 对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
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