一种环保生物质基水系阻燃剂及其制备方法技术

技术编号：44329998 阅读：6 留言：0更新日期：2025-02-18 20:37

本发明专利技术公开了一种环保生物质基水系阻燃剂及其制备方法，属于生物质资源高附加值利用技术领域。所述环保生物基水系阻燃剂的原料为：橘子皮单宁、儿茶素、羧甲基纤维素钠、十二烷基苯磺酸钠、氧化剂、还原剂、酸催化剂、碱催化剂和去离子水。本发明专利技术公开了通过儿茶素和橘子皮单宁的聚合反应，在高温下可以形成稳定的炭化层，增强固相阻燃效果，与羧甲基纤维素钠、十二烷基苯磺酸钠的复合可以进一步改善阻燃剂的附着力和稳定性，确保阻燃剂均匀涂布在材料表面。橘子皮单宁和儿茶素均为天然植物提取物，采用可再生的生物质原料制备，具有环境友好性。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物质资源高附加值利用，尤其是涉及一种环保生物质基水系阻燃剂及其制备方法。

技术介绍

1、阻燃剂是一类能够阻止材料被引燃或抑制火焰传播的物质，在阻燃高分子材料工业中被广泛使用。传统阻燃剂主要是包括溴化阻燃剂、氯化阻燃剂和磷化阻燃剂等。这些阻燃剂在一定程度上可以有效地减缓或阻止材料的燃烧，但它们也存在一些缺点：

2、1、环境污染：溴化和氯化阻燃剂可能会对环境造成负面影响。这些化学物质可能会在大气中被释放，或者在废弃材料被处理时释放到土壤和水中，对生态系统造成潜在危害。

3、2、生物累积性：一些溴化和氯化阻燃剂具有生物累积性，这意味着它们在食物链中逐渐积累。这可能对食物链的顶端捕食者造成潜在的毒性风险。

4、3、降解困难：一些溴化和氯化阻燃剂可能难以降解，尤其是在自然环境中。这可能导致它们在环境中长期存在，进一步增加了它们的潜在危害。

5、生物基阻燃剂是指以生物质为原料制得的可以赋予易燃材料难燃性，阻止材料被引燃及抑制火焰蔓延的功能性助剂。这种基于生物基材料开发的具有高效、环保、绿色、少烟、低毒等特性的阻燃剂成为科学家们解决高分子材料应用过程火灾频发的有效途径。此外，生物基材料在环境中具有生物可降解性，有望解决石油基化合物之类不可再生物质造成的过度碳排放、不可持续性及资源短缺等。因此，基于生物基材料，开发“绿色阻燃剂”的研究有极大地的市场价值。

技术实现思路

1、本专利技术的目的是提供一种环保生物质基水系阻燃剂及其制备方法，

2、具体技术方案如下：

3、一种环保生物质基水系阻燃剂及其制备方法，按重量份数计，所述环保生物基水系阻燃剂的原料为：橘子皮单宁8～10份、儿茶素4.2～5.3份、羧甲基纤维素钠0.8～1.2份、十二烷基苯磺酸钠0.3～0.5份、氧化剂0.4～0.6份、还原剂0.1～0.3份、酸催化剂0.08～0.12份、碱催化剂0.08～0.12份和去离子水180～210份所述环保生物基水系阻燃剂的制备方法包括如下步骤：

4、s1原料预混：

5、a，在多功能反应釜中，按重量份数加入去离子水、橘子皮单宁和儿茶素，搅拌速率为1300～1500 r/min，在50～60℃下混合搅拌180～240分钟；

6、b，步骤a结束后，按重量份数加入羧甲基纤维素钠，搅拌速率为1000～1200 r/min，在60～70℃下混合搅拌20～30分钟，超声波处理30～60分钟，确保充分分散并避免团聚；

7、c，步骤b结束后，按重量份数加入十二烷基苯磺酸钠，加入过程中继续加热和搅拌，保持温度在60～70℃，搅拌速率为1300～1500 r/min，持续30～60分钟，得到原料预混液；

8、s2氧化改性：在步骤s1结束后多功能反应釜中，按重量份数加入氧化剂，搅拌速率为1000～1200 r/min，在50～60℃下反应130～160分钟；

9、s3还原改性：在多功能反应釜中，按重量份数加入还原剂，搅拌速率为1000～1200r/min，在50～60℃下反应50～80分钟；

10、s4酸催化：在多功能反应釜中，按重量份数加入酸催化剂，调整反应体系的ph值为4.0～5.0，持续搅拌30～60分钟；

11、s5碱催化：在多功能反应釜中，按重量份数加入碱催化剂，调整反应体系的ph值为6.0～7.0，持续搅拌30～60分钟，在5～10℃下冷却50～80分钟，得到环保生物基水系阻燃剂。

12、在其中一些实施例中，所述氧化剂可以为过氧化氢、高锰酸钾和氯酸钠中的一种或多种结合。

13、在其中一些实施例中，所述还原剂可以为硫代硫酸钠、二硫化碳和氢硫酸中的一种或多种结合。

14、在其中一些实施例中，所述酸催化剂可以为硫酸、磷酸和盐酸中的一种或多种结合。

15、在其中一些实施例中，所述碱催化剂可以为氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的一种或多种结合。

16、在其中一些实施例中，所述步骤s1中添加羧甲基纤维素钠时，需要分3～5次加入，两次入料时间间隔10～20分钟。

17、在其中一些实施例中，所述步骤s4中添加酸催化剂和步骤s5中添加碱催化剂时，需要控制加入的速度为每分钟10～15 g。

18、本专利技术具有以下优点：

19、1、环境友好：橘子皮单宁和儿茶素均为天然植物提取物，减少了对石油基化学品的依赖；阻燃剂的基础溶剂为水，避免了有机溶剂的使用，在生产和使用过程中对环境的影响小；

20、2、低的生物累积性：生物质基水系阻燃剂的成分更容易在自然环境中降解，在生物体内的积累程度低；

21、3、降解速率快：本专利技术中主要原料是可生物降解的材料，在环境中降解速度快，减少了对土壤、水源和生物体的潜在危害。

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【技术保护点】

1.一种环保生物质基水系阻燃剂及其制备方法，其特征在于，按重量份数计，所述环保生物基水系阻燃剂的原料为：橘子皮单宁8～10份、儿茶素4.2～5.3份、羧甲基纤维素钠0.8～1.2份、十二烷基苯磺酸钠0.3～0.5份、氧化剂0.4～0.6份、还原剂0.1～0.3份、酸催化剂0.08～0.12份、碱催化剂0.08～0.12份和去离子水180～210份，所述环保生物基水系阻燃剂的制备方法包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的一种环保生物质基水系阻燃剂及其制备方法，其特征在于，所述氧化剂可以为过氧化氢、高锰酸钾和氯酸钠中的一种或多种结合。

3.如权利要求1所述的一种环保生物质基水系阻燃剂及其制备方法，其特征在于，所述还原剂可以为硫代硫酸钠、二硫化碳和氢硫酸中的一种或多种结合。

4.如权利要求1所述的一种环保生物质基水系阻燃剂及其制备方法，其特征在于，所述酸催化剂可以为硫酸、磷酸和盐酸中的一种或多种结合。

5.如权利要求1所述的一种环保生物质基水系阻燃剂及其制备方法，其特征在于，所述碱催化剂可以为氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的一种或多种结合。</p>

6.如权利要求1所述的一种环保生物质基水系阻燃剂及其制备方法，其特征在于，所述步骤S1中添加羧甲基纤维素钠时，需要分3～5次加入，两次入料时间间隔10～20分钟。

7.如权利要求1所述的一种环保生物质基水系阻燃剂及其制备方法，其特征在于，所述步骤S4中添加酸催化剂和步骤S5中添加碱催化剂时，需要控制加入的速度为每分钟10～15g。

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【技术特征摘要】

2.如权利要求1所述的一种环保生物质基水系阻燃剂及其制备方法，其特征在于，所述氧化剂可以为过氧化氢、高锰酸钾和氯酸钠中的一种或多种结合。

3.如权利要求1所述的一种环保生物质基水系阻燃剂及其制备方法，其特征在于，所述还原剂可以为硫代硫酸钠、二硫化碳和氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟建辉，刘云军，洪福安，
申请(专利权)人：江西可信消防器材有限公司，
类型：发明
国别省市：

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