一种蛋白质阻燃功能母粒及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种蛋白质阻燃功能母粒，包括以下质量份的组份：蛋白质30‑75份，纤维素2‑8份、协效剂5‑20份、偶联剂0.8‑2份、支化剂1.5‑5份、分散剂1‑5份、润滑剂0.5‑2份、抗氧剂0.3‑1份和载体材料10‑30份。本发明专利技术还涉及一种蛋白质阻燃功能母粒的制备方法，依次经过表面预处理耦合封端工序，匀化工序，密炼分散工序，连续熔融造粒工序，然后得到一种蛋白质功能性阻燃母粒。本发明专利技术利用可循环再生生物质实现高分子塑料的阻燃途径目的，解决了相容性、分散性难题，提高了蛋白质成碳效率，改善了碳层结构的均匀性和稳定性。

A protein flame retardant masterbatch and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
一种蛋白质阻燃功能母粒及其制造方法
本专利技术属于高分子材料组合物
，具体涉及一种蛋白质阻燃功能母粒及其制造方法。
技术介绍
利用阻燃剂对高分子材料进行阻燃处理，提高材料燃烧性能以及阻止火势蔓延，促使合成材料具有自熄性或难燃性。随着合成材料用品被广泛应用在许多相关行业，如建筑业、电器业、汽车业、航天业等，阻燃剂在这些行业中发挥着日益重要的作用。现代科学技术不断发展以及进步，以及对于安全工作的高度重视，促使对阻燃剂的安全性以及防火性要求也越来越高。目前，包括卤素、磷氮，以及镁、铝等无机类为主的阻燃剂品种日益增加并且产量逐渐上升，把粉末形状的阻燃剂制成母粒的技术也不断被开发应用。阻燃剂经过母粒化加工，在解决材料阻燃性的同时也降低了粉尘污染、改善了阻燃剂分散性，提升了材料的机械性能和阻燃效率。但是，以卤素、磷氮，以及镁、铝等无机类为主的阻燃剂或阻燃功能母粒材料多为不可循环再生的物质，同时存在着原料成本上涨、发烟量大、环保限制等缺点考验。鉴于此，本技术利用蛋白质材料遇到火焰攻击具备高成碳性的物理特性，采用可循环再生的生物质资源，通过协效增加蛋白质成碳效率，协同改善碳层稳定性，同时改善与材料的相容性、分散性等，制成一种蛋白质阻燃功能母粒。应用于高分子材料尤其是塑料制品注塑、挤出、制膜等领域。
技术实现思路
本专利技术的目的在于开发生物质提取浓缩蛋白质材料，实现一种高分子材料的阻燃途径目的。通过表面耦合封端预处理工序，协效组方匀化工序，密炼分散工序和熔融挤出工序，制成一种蛋白质阻燃功能母粒。本专利技术利用可循环再生生物质实现高分子塑料的阻燃途径目的，解决了蛋白质材料的相容性差、分散性差难题，通过协效提高了蛋白质成碳效率，改善了碳层结构的均匀性和稳定性，母粒化提高了材料的机械性能和使用便利程度。本专利技术的技术方案：一种蛋白质阻燃功能母粒，包括以下质量份的组份：蛋白质30-75份，纤维素2-8份、协效剂5-20份、偶联剂0.8-2份、支化剂1.5-5份、分散剂1-5份、润滑剂0.5-2份、抗氧剂0.3-1份和载体材料10-30份。进一步的，所述蛋白质包括大豆蛋白质、玉米蛋白质或海藻蛋白质，所述蛋白质组份包括一种或两种及其以上的组合；所述蛋白质干基含量为50-100%；所述蛋白质干基粉末平均粒径不高于5um；所述纤维素来源于木本植物。进一步的，所述协效剂为硅酸盐。进一步的，所述协效剂为硅酸钠；所述偶联剂为硅烷偶联剂的一种及其一种以上，其中至少含有一个具有反应能力的活性官能团；所述支化剂为树枝状高分子聚合物，其中含有-NH2、-OH、-COOCH3、-COONa一种及其以上官能团；所述分散剂为高分子聚合蜡；所述润滑剂为硬脂酸盐；所述抗氧剂为受阻酚类。进一步的，所述润滑剂为硬脂酸锌。进一步的，所述载体材料为聚乳酸PLA、己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物PBAT中的一种或两种以上组合物。进一步的，母粒以重量100%计算，所述蛋白质组份、纤维素组份及协效剂组份总含量不低于50%。一种蛋白质阻燃功能母粒的制备方法，包括以下步骤：依次经过表面预处理耦合封端工序，匀化工序，密炼分散工序，连续熔融造粒工序，然后得到一种蛋白质功能性阻燃母粒。进一步的，（1）表面预处理耦合封端工序：称取蛋白质组份、纤维素组份、协效剂组份、支化剂组份投入到带有搅拌器的高压釜内，高压釜带有压力、加热和搅拌功能，混合时间30-60分钟后投入偶联剂组份，继续分散15-20分钟，完成表面预处理耦合封端工序；（2）匀化工序：将剩余组份的分散剂、润滑剂、抗氧剂和载体材料依此投入到高速搅拌机内与步骤（1）物料混合均匀；（3）密炼分散工序：将步骤（2）得到的产品投放到密炼机内密炼，然后投入到双螺杆挤出机中熔融挤出，采用磨面热切粒成型完成功能母粒造粒制备。进一步的，所述步骤（1）高压釜工艺压力调节为0-8MPa，混合速度为50-200r/min，温度调节为40-220℃；投入偶联剂后，压力调节为5-8MPa，温度120-145℃；所述步骤（2）高速搅拌机的转速为50-200r/min，温度调节为145-30℃，压力调节为8-0MPa。本专利技术的有益效果：1.本专利技术功能母粒材料优选可循环再生的生物质提取浓缩蛋白质、木质纤维素和载体生物材料制备得到，利用生物质碳基多元环结构自身的特性，在含有蛋白质的塑料材料遇到火焰攻击时，蛋白质热分解生成碳化保护层，隔绝氧气传输来达到赋予材料阻燃性目的，且通过协效、改性处理工序后改善提高蛋白质成碳效率、提高成碳均匀性、提高碳层致密稳定特性。同时蛋白质阻燃材料具备发烟量小、材料来源广泛、环保可再生等特点。2.本专利技术通过利用木质纤维素、硅酸盐协效剂进行协效复配，提高了成碳效率和成碳层的完整性。3.本专利技术生蛋白质阻燃功能母粒的制备，利用高压釜改性处理设备，并在一定的压力、温度、混合工艺下通过对蛋白质、纤维素和硅酸盐效剂的表面结构进行预分散耦合封端处理，降低了干基粉末的亲水性，改善材料表面活性和极性，解决了生物质提取浓缩蛋白质和木质纤维的分散性困难、二次团聚等技术难题，有效提高材料的物理性能性。4.本专利技术蛋白质阻燃功能母粒的制备，通加入含有-NH2、-OH、-COOCH3、-COONa一种或多种官能团的树枝状高分子聚合物，在生物质材料分子链中形成三维结构的联结，从而增加了极性相容性、分散性、流动性和填充率。5.本专利技术生物质提取浓缩蛋白质阻燃功能母粒的制备，通过将生物质提取浓缩蛋白质、木质纤维素和协效剂复配协同方法，解决了成碳效率低、碳化层结构不完整、沉淀效率低等问题。6.本专利技术蛋白质阻燃功能母粒的制备，通过采用载体材料聚乳酸材料（PLA）和己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物（PBAT）等为载体，在可熔融塑化制备母粒的同时具有与蛋白质阻燃剂协效增加成碳效率的作用。7.本专利技术蛋白阻燃功能母粒的制备，通过密炼后熔融挤出工艺，有效解决了高浓度干基粉末含量比例过高的喂料困难、产量低问题，可以制造高浓度阻燃功能母粒，具备工艺先进方便、工艺可控特点。8.相对于已经公开的专利制备高浓度功能母粒技术，本技术制备的功能母粒，其中蛋白质组份、纤维素组份及协效剂组份累计总含量不低于75%浓度。具备含量浓度高、使用量少、经济高效等特点。具体实施方式一种蛋白质阻燃功能母粒，包括以下质量份的组份，蛋白质30-75份，纤维素2-8份、协效剂5-20份，偶联剂0.8-2份，支化剂1.5-5份，分散剂1-5份，润滑剂0.5-2份，抗氧剂0.3-1份和载体材料10-30份。包括以下工艺步骤:（1）称取蛋白质组份，纤维素组份、协效剂组份、支化剂组份投入到带有搅拌器的高压釜内，高压釜带有压力、加热和搅拌功能，工艺压力调节为0-8MPa，混合速度为50-200r/min，温度调节为40-220℃，混合时间30-60分钟后投入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蛋白质阻燃功能母粒，其特征在于，包括以下质量份的组份：蛋白质30-75份，纤维素2-8份、协效剂5-20份、偶联剂0.8-2份、支化剂1.5-5份、分散剂1-5份、润滑剂0.5-2份、抗氧剂0.3-1份和载体材料10-30份。/n

【技术特征摘要】
1.一种蛋白质阻燃功能母粒，其特征在于，包括以下质量份的组份：蛋白质30-75份，纤维素2-8份、协效剂5-20份、偶联剂0.8-2份、支化剂1.5-5份、分散剂1-5份、润滑剂0.5-2份、抗氧剂0.3-1份和载体材料10-30份。


2.根据权利要求1所述的一种蛋白质阻燃功能母粒，其特征在于，所述蛋白质包括大豆蛋白质、玉米蛋白质或海藻蛋白质，所述蛋白质组份包括一种或两种及其以上的组合；所述蛋白质干基含量为50-100%；所述蛋白质干基粉末平均粒径不高于5um；
所述纤维素来源于木本植物。


3.根据权利要求1所述的一种蛋白质阻燃功能母粒，其特征在于，所述协效剂为硅酸盐。


4.根据权利要求3所述的一种蛋白质阻燃功能母粒，其特征在于，所述协效剂为硅酸钠；
所述偶联剂为硅烷偶联剂的一种及其一种以上，其中至少含有一个具有反应能力的活性官能团；
所述支化剂为树枝状高分子聚合物，其中含有-NH2、-OH、-COOCH3、-COONa一种及其以上官能团；
所述分散剂为高分子聚合蜡；
所述润滑剂为硬脂酸盐；
所述抗氧剂为受阻酚类。


5.根据权利要求4所述的一种蛋白质阻燃功能母粒，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸锌。


6.根据权利要求1所述的一种蛋白质阻燃功能母粒，其特征在于，所述载体材料为聚乳酸PLA、己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物PBAT中的一种或两种以上组合物。
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【专利技术属性】
技术研发人员：李彦波，崔春青，左天磊，侯拥军，李宗禹，
申请(专利权)人：见喜新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13