一种聚丙烯阻燃母料及其生产方法和应用技术

本发明专利技术涉及工业废弃物资源化技术领域，具体的是涉及特别是涉及一种维生素B6工业生产过程中产生的黑色膏状物(以下简称黑膏)被用作阻燃剂以制备一种聚丙烯阻燃母料，包括有以下组分及含量：维生素B6工业生产过程中产生的黑色膏状物100～200份、三聚氰胺50份以及羧酸或酸酐5～20份，以质量份计。将维生素B6工业生产过程中产生的黑色膏状物100～200份、三聚氰胺50份和高级脂肪酸5～20份混合均匀后，搅拌升温反应一段时间，待冷却后将其碾磨至粉状。本发明专利技术的有益效果在于：对维生素B6废渣的资源再利用，同时对黑膏进行改性制备成阻燃剂，形成了新的阻燃剂配方在聚丙烯中应用，极大的提高经济效益。

Polypropylene flame retardant master batch, production method and application thereof

The invention relates to the technical field of industrial wastes, in particular to particular black paste to produce a B6 vitamin in the industrial production process (hereinafter referred to as the black paste) is used as a flame retardant to prepare a polypropylene flame retardant masterbatch, comprising the following components and contents: black paste to produce vitamin B6 in the process of industrial production from 100 to 200 copies, 50 copies of melamine and carboxylic acid or anhydride from 5 to 20, to the quality of a project. Black paste will produce vitamin B6 in the process of industrial production from 100 to 200 copies, 50 copies of melamine and higher fatty acids from 5 to 20 after mixing, stirring temperature reaction time, after cooling the ground to powder. The invention has the advantages that: the use of vitamin B6 waste resources, while the black paste was modified to prepare a flame retardant, flame retardant agent to form a new application in polypropylene, greatly improve the economic benefit.

【技术实现步骤摘要】
一种聚丙烯阻燃母料及其生产方法和应用
本专利技术涉及工业废弃物资源化
，具体的是涉及特别是涉及一种维生素B6工业生产过程中产生的黑色膏状物(以下简称黑膏)被用作阻燃剂以制备一种聚丙烯阻燃母料。
技术介绍
聚丙烯(PP)塑料虽然具有强度大、刚性好以及较好的耐化学腐蚀等，但PP的极限氧指数(LOI)仅为17.4～18.5，易燃烧而且燃烧速率快，燃烧过程中滴落也较快，因此容易造成火势蔓延。通常需要在PP中添加阻燃剂来提高阻燃性的方式来保证聚丙烯塑料在工农业生产和日常生活中的安全使用。PP的阻燃主要可以通过3种途径进行。第一种是利用阻燃剂对聚合物分解出的可燃气体产物的燃烧或火焰起阻止作用,由于阻燃是在气相中发生作用,故称为气相阻燃；第二是利用阻燃剂来阻止有机聚合物热分解释放可燃气体,因为是对聚合物凝聚相发生作用,称为凝聚相阻燃；第三种是利用阻燃剂阻止燃烧热返回聚合物的热反馈,称为中断热交换阻燃理。现有阻燃剂主要有水合金属化合物阻燃剂、磷系阻燃剂、膨胀型阻燃剂。黑膏作为固体废弃物主要来源于噁唑法(以4-甲基噁唑或4-甲基-5-乙氧基噁唑与亲二烯物反应合成维生素B6)制维生素B6的过程。工业上以这种方法生产维生素B6在环合工序中产生的废渣溶于水速率很慢，并具有一定的起泡性能。常温下呈现一种黑色膏状物质(因此，工业上称这种固体废弃物为“黑膏”)。经过试验发现黑膏--固体废弃物在较短时间内很难溶于水、乙醇等溶剂，而且不能被燃烧，因此作为工业废料很难处理。这种物质在加热到100℃后，开始分解，200℃后，这种分解更剧烈。在分解过程中消耗大量的氧气，分解生成了积炭、水气和氮气，黑膏中的有机物(碳原)部分会迅速脱水成炭，形成的焦化层和水气雾化层，使得可燃物与空气隔断。黑膏受热后(180℃以上，220℃后的主要反应)的阻燃部分机理的主要反应式：黑膏单体的标准吉布斯自由能由Benson法估算约为-1043.89kJ/mol，上述反应式的标准吉布斯自由能约为-213.17kJ/mol。实验表明黑膏分解过程没有产生有毒物质，因此，黑膏具有作为阻燃剂的潜力。
技术实现思路
本专利技术提供了一种有效利用生产维生素B6的生产过程中产生的黑膏在聚丙烯塑料中作为阻燃剂的应用，目的是解决黑膏的粘度高、易吸水结块而且易分解问题，利用三聚氰胺以及高级脂肪酸来和黑膏制备阻燃剂。本专利技术所采用的技术方案是：一种阻燃母料，包括有以下组分及含量：维生素B6工业生产过程中产生的黑色膏状物100～200份、三聚氰胺50份以及羧酸或酸酐5～20份，以质量份计。按上述方案，所述的羧酸为C10以上的脂肪酸或马来酸，所述的酸酐为马来酸酐或C10以上的脂肪酸酐。所述的阻燃母料的生产方法方案之一，其特征在于将维生素B6工业生产过程中产生的黑色膏状物100～200份、三聚氰胺50份和高级脂肪酸5～20份混合均匀后，搅拌升温反应一段时间，待冷却后将其碾磨至粉状。按上述方案，加热温度为100-150℃，边加热边搅拌，时间20～30分钟。所述的阻燃母料的生产方法方案之二，其特征在于具体步骤是：称取三聚氰胺50份和高级脂肪酸5～20份，置于反应器中第一次加热，边加热边搅拌，所得产物与维生素B6工业生产过程中产生的黑色膏状物100～200份第二次加热，边加热边搅拌，待冷却后将其碾磨至粉状。按上述方案，第一次加热温度为50-100℃，加热时间为20min，第二次加热温度为100-150℃，加热时间20～30分钟。所述的阻燃母料的生产方法方案之三，其特征在于具体步骤是：称取维生素B6工业生产过程中产生的黑色膏状物100～200份，三聚氰胺50份经炼焦机混合碾压，反应温度控制在50-100℃，然后加入高级脂肪酸5～20份，经双辊炼焦机炼制后的产品为固体块状物，经塑料破碎机破碎后得到颗粒状阻燃剂产品，筛分后的粉状物作为阻燃剂产品或回上一炼焦混合反应工序。所述的阻燃母料的生产方法方案之四，其特征在于具体步骤是：称取维生素B6工业生产过程中产生的黑色膏状物100～200份，三聚氰胺50份，高级脂肪酸5～20份，三者经平磨机混匀并且造粒，所得颗粒即为阻燃剂产品。所述的阻燃母料的应用，其特征在于将其与聚丙烯混合，经造粒作为阻燃剂应用。按上述方案，所述的阻燃母料与聚丙烯的质量配比在1∶0.8-2。上述产品与聚丙烯混合，经过双螺杆塑料挤出机基础成型后经塑料切粒机切成阻燃母料的颗粒料，其中，双螺杆塑料挤出机各加热区域的温度控制在100-200℃的范围。试验发现，黑膏由于粘度高、易吸水结块而且易分解(高于180℃黑膏部分物质开始分解)，需要利用三聚氰胺对黑膏进行改性。黑膏和三聚氰胺主要反应式：其中R为黑膏与三聚氰胺反应生成的上述新型阻燃剂在燃烧时也能消耗大量的氧气，同时分解生成了积炭和水气，同时黑膏中的碳源部分会迅速脱水被焦化，在碳源的外部氧气被消耗形成了低氧区域，水气雾化层和富氮气层，阻止了燃烧的进程。使得可燃物与空气隔断，而熄灭。新型阻燃剂阻燃部分机理的主要反应式：其中R同上，同样由Benson公式估算反应的吉布斯自由能同样小于0证明反应可行。除此之外新型阻燃剂更方便处理同时分解温度也上升，添加到聚丙烯之中利用受热产生的碳源被焦化和水气层，富氮层能起到很好的阻燃效果。三聚氰胺的加入提高了富氮贫氧层的密度。提高了黑色固体废弃物作为阻燃剂的加工性能。进一步，对上述制备的阻燃剂在300℃和400℃下分别测试剩碳率。具体操作：设定马弗炉温度为300℃或400℃，称取0.5到0.6g的上述阻燃剂于坩埚，放入马弗炉内约10min，称取剩余物品质量，计算剩碳率：通常阻燃剂的剩碳率越大，阻燃剂的阻燃效果越好。进一步，利用阻燃剂分别与聚丙烯制成产品，进行产物的水平燃烧试验，测试阻燃效果。先将阻燃剂与聚丙烯混匀，利用双螺杆挤出机对阻燃剂以及聚丙烯挤出造粒和圆柱条的产品。具体的阻燃效果测试方案：取直径3mm～5mm、长为135mm的改性聚丙烯，每组产品测试多组，每个样品在垂直于样条纵轴处标记两条线，各自离点燃端25mm±1mm和100mm±1mm。在离25mm最远端夹住试样，使其纵轴近似水平。对点燃端进行点火2s，然后移开火源。若移开火源后试样继续燃烧，记录经过的时间t，单位为s，火焰前端通过100mm标线时，要记录损坏长度75mm，记录时间t，单位是s。如果火焰前端通过25mm但是没有通过100mm标线，要记录损坏长度L，单位是毫米(mm)。本专利技术的有益效果在于：对维生素B6废渣的资源再利用，同时对黑膏进行改性制备成阻燃剂，形成了新的阻燃剂配方在聚丙烯中应用，极大的提高经济效益。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细的说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。黑膏是工业生产维生素B6过程中，环合合成时产生的黑色废弃物。这种黑色废弃物易溶于水，在常温下呈粘稠状，具有阻燃特性；经三聚氰胺改性后，常温下呈固体，保留原有的阻燃特性。实施例1用分析天平称取100g黑膏、50g三聚氰胺以及5g高级脂肪酸(多为月桂酸或者硬脂酸，下同)置于不锈钢反应器中，均匀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻燃母料，包括有以下组分及含量：维生素B6工业生产过程中产生的黑色膏状物100～200份、三聚氰胺50份以及羧酸或酸酐5～20份，以质量份计。

【技术特征摘要】
1.一种阻燃母料，包括有以下组分及含量：维生素B6工业生产过程中产生的黑色膏状物100～200份、三聚氰胺50份以及羧酸或酸酐5～20份，以质量份计。2.根据权利要求1所述的阻燃母料，其特征在于所述的羧酸为C10以上的脂肪酸或马来酸，所述的酸酐为马来酸酐或C10以上的脂肪酸酐。3.权利要求1所述的阻燃母料的生产方法，其特征在于将维生素B6工业生产过程中产生的黑色膏状物100～200份、三聚氰胺50份和高级脂肪酸5～20份混合均匀后，搅拌升温反应一段时间，待冷却后将其碾磨至粉状。4.根据权利要求3所述的阻燃母料的生产方法，其特征在于加热温度为100-150℃，边加热边搅拌，时间20～30分钟。5.权利要求1所述的阻燃母料的生产方法，其特征在于具体步骤是：称取三聚氰胺50份和高级脂肪酸5～20份，置于反应器中第一次加热，边加热边搅拌，所得产物与维生素B6工业生产过程中产生的黑色膏状物100～200份第二次加热，边加热边搅拌，待冷却后将其碾磨至粉状。6.根据权利要求5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈金芳，刘思浩，王岩，刘仿军，陈子铮，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42