CN101397501A - 阻燃剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阻燃剂及其制备方法，属于阻燃产品领域。本发明阻燃剂由以下重量份的各组分组成：电石废渣100～400份，氨基磺酸130～500份，磷酸10～90份，硼酸50～200份，硼砂50～200份，渗透剂0.2～5份，多羟基化合物1～10份，表面活性剂1～10份，消泡剂1～10份，檀香精0.2～5份和水150～600份。本发明阻燃剂主要利用电石废渣制备而成，为电石废渣处理找到一条有效的利用途径，所制备的阻燃剂阻燃性能优异，价格低廉。本发明阻燃剂可以广泛用于制备具有耐火性能的人造板、木材、棉布、纸张等。

Description

阻燃剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种阻燃剂，尤其涉及一种主要利用电石废渣制备而成的阻燃剂及其制备方法，属于阻燃产品领域。

背景技术

乙炔是基本有机合成工业的重要原料之一，它以电石为原料，加水(湿法)生产，至今已有60余年历史，目前在我国仍占较大比重。1吨电石加水可生成300多公斤乙炔气，但同时也生成10吨含固量约12％的工业废液，俗称电石渣浆，它的处置一直令生产厂家头痛。

含一定水量的电石废渣及渗滤液呈强碱性，含有硫化物、磷化物等有毒、有害物质。根据《危险废物鉴别标准》(GB5085—1996)，电石废渣属II类一般工业固体废物，若直接将其排到海塘或山谷中，采用填海、填沟的有规则堆放时，根据《化工废渣填埋场设计规定》(HG20504—92)，对II类一般工业固体废(物)渣，必须采取防渗措施并作填埋处置。

乙炔是生产聚氯乙烯树脂(PVC)的主要原料，由于每生产1吨PVC产品耗用电石约1.5～1.6吨，同时每吨电石产生1.2吨电石渣(干基)，电石渣含水量按90％计，那么每生产1吨PVC产品，则排出电石渣浆约20吨。由此可见，电石渣浆的产生量大大超过了PVC的产量。大多数PVC生产厂家将电石渣浆经重力沉降分离后，上清液循环利用；电石渣经进一步脱水，其含水率仍达40％～50％，呈浆糊状，在运输途中易渗漏污染路面，长期堆积不但占用大量土地，而且对土地有严重的侵蚀作用。要想从根本上解决问题，只有在技术上谋求突破，寻求新的治理工艺，综合利用，化害为利，变废为宝。

在我国，也有企业利用电石废渣制水泥，采用浓缩池将渣浆浓度由5％～8％浓缩到35％，以砂泵送入料槽，在分去一部分上清液后和砂岩、粘土浆，配制成水泥生料，送回转窑煅烧水泥。与一般采用石灰石为主要原料的湿法工艺比较，电石渣含水量高，流动性差，因此热耗一般比湿法高20％左右。

由于入窑料浆水分含量高，窑的预热部分负荷较重，出窑尾废气温度较一般湿法生产线低50～60℃，因此窑的产量较同规格以石灰石为配料的生产线低20％～25％。另外，Ca(OH)₂分解时产生水蒸汽，导致出窑尾废气中水蒸气含量增大，影响电除尘器的使用效率及寿命，所以电石废渣生产的水泥在市场中不如石灰石生产的水泥受欢迎。

目前，电石法所生产的PVC占我国产量的60％，按每生产1吨PVC产生1.59吨电石泥废渣计算，我国每年产生的电石泥总量达到1000万吨左右，而传统的主要处理方法为掘坑填埋或生产水泥等，不仅需要投入大量资金用于建设环保处理设施，还需占用大量土地用于存放废渣。

随着我国经济的快速发展，高层建筑增多，室内豪华装饰增强，大量的可燃物质进入各种不同的场所，严重威胁着国家财产和人民群众的生命安全，据统计仅2007年，我国全年共发生火灾15.9万起(不包括森林、草原、军队、矿井地下部分火灾，下同)，死亡1418人，受伤863人，直接财产损失9.9亿元。

为有效遏制火灾事故，保护国家财产和人民生命安全，国家不断出台相关的消防法规和政策，二○○七年十二月七日公安部专门颁了“关于进一步加强公共场所阻燃制品管理工作的通知”，通知明确规定，自2008年7月1日之后，凡是使用不符合《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识》的阻燃制品的，对该公共场所的消防验收或者开业前消防安全检查一律不得予以通过。并要求消防部门在对公共场所实施日常消防监督检查时，要对使用阻燃制品的情况进行检查，发现未按要求使用阻燃制品的，要责令限期改正，督促公共场所更换为符合要求的阻燃制品。

随着国家对公共场所消防安全管理工作的加强，阻燃制品用量的增加，阻燃剂用量肯定随之加大，仅以板材为例，我国每年生产板材总量约为7000万立方米，如果10％进入公共场所使用，就达700万立方米，以每立方米需用阻燃剂100公斤计，仅板材一项，年需阻燃剂就达70万吨，如果加上实木、棉布等等，我国的阻燃剂需求量相当惊人，如果采用其它材料生产阻燃剂，肯定会造成原料紧张，价格高涨，如果能利用电石废渣生产阻燃剂，不但为我国的电石废渣利用找到了一条有效途径，更能为阻燃剂的大量生产找到可靠的材料保障。

发明内容

本发明首先所要解决的技术问题是提供一种新的阻燃剂，该阻燃剂主要以电石废渣为成分制备而成。

本发明首先所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：

一种阻燃剂，由以下重量份的各组分组成：

电石废渣 100～400份，氨基磺酸 130～500份，磷酸 10～90份，硼酸 50～200份，硼砂 50～200份，渗透剂 0.2～5份，多羟基化合物 1～10份，表面活性剂 1～10份，消泡剂 1～10份，檀香精 0.2～5份和水 150～600份。

优选的，各组分的重量份是：电石废渣250份，氨基磺酸350份，磷酸60，硼酸100份，硼砂100份，渗透剂2份，多羟基化合物5份，表面活性剂5份，消泡剂5份，檀香精2份，水350份。

其中，所述的氨基磺酸可以用尿素与硫酸相结合来代替，其中，尿素的重量份优选是100～350份，硫酸的重量份优选是200～600份。

所述的电石废渣是以电石为原料，加水(湿法)生产乙炔所产生的工业废液，俗称电石渣浆。

所述的渗透剂包括但不限于：聚氧乙烯醚化合物(JFC)，硫酸化蓖麻油或琥珀酸烷基酯磺酸钠。

所述的多羟基化合物优选为甘油。

所述的表面活性剂包括但不限于：正十二烷基硫醇，乙二醇，甘油季戊四醇，叔十二烷基硫醇或山梨醇。

所述的消泡剂包括但不限于：二甲基硅油，玉米油或豆油。

檀香精是檀香(檀香科Santalaceae)木材经过蒸馏后所得到的降香油，是香料工业的定香剂。檀香精可以按照本领域的常规方法将檀香木材经过蒸馏后制备得到，也可从各种商业途径购买得到，例如可购自于厦门金炎香精香料有限公司。

本发明所用到的上述各种原料都可从化工商店购买得到，其规格符合行业标准。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种制备上述阻燃剂的方法。

本发明所要解决的另一个技术问题是通过以下技术方案来实现的：

一种制备上述阻燃剂的方法，包括：

(1)按所述重量份称取各组分；

(2)向反应釜内加入水，电石废渣，氨基磺酸(或尿素和硫酸相结合的替代物)，然后加入消泡剂，渗透剂，檀香精以及占表面活性剂总重量的1/2-2/3的表面活性剂，升温至110～125℃，保温1～3小时，降温至65～98℃，滴加磷酸直至升温至110～125℃，保温1～2小时，降温至60～85℃，加入硼酸，硼砂，多羟基化合物，加温至100～125℃，保温1～3小时，然后把反应物料放出冷却；

(3)把冷却后的物料放入带有搅拌装置的冷却罐内，加入其余的表面活性剂，在搅拌状态下将物料冷却至35～40℃，即得乳液阻燃剂；也可将乳液阻燃剂进一步烘干脱水后得到固体阻燃剂。

本发明阻燃剂的使用方法：作为参考，可以将本发明阻燃剂与脲醛胶按照1：3-4的重量比例混合，搅拌均匀，再按照常规的工艺方法生产具有耐火性能的密度板；或者将本发明的阻燃剂用8-10倍重量的水稀释后，压注到木材中，制备具有耐火性能的木材。

本发明阻燃剂主要利用电石废渣制备而成，为我国的电石废渣处理找到一条有效的利用途径，所制备的阻燃剂阻燃性能优异，价格低廉。本发明阻燃剂可以广泛用于制备具有耐火性能的人造板、木材、棉布、纸张等。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

实施例1　阻燃剂的制备

(1)按下列重量称取各组分(单位：kg)：电石废渣100，氨基磺酸130，磷酸10，硼酸50，硼砂50，硫酸化蓖麻油0.2，甘油1，乙二醇1，二甲基硅油1，檀香精0.2，水150；

(2)向反应釜内加入水，电石废渣，氨基磺酸，然后加入二甲基硅油，0.5kg的乙二醇，檀香精和硫酸化蓖麻油，升温至110℃，保温1～3小时，降温至65℃，滴加磷酸至升温至110℃，保温1～2小时，降温至60℃，加入硼酸，硼砂，甘油醇，加温至100℃，保温1～3小时，然后把反应物料放出冷却；

(3)把冷却后的物料放入带有搅拌装置的冷却罐内，加入剩余的0.5kg乙二醇，在搅拌状态下将物料冷却至35℃，即得乳液阻燃剂；也可将乳液阻燃剂进一步烘干脱水后得到固体阻燃剂。

实施例2　阻燃剂的制备

(1)按下列重量称取各组分(单位：kg)：电石废渣400，氨基磺酸500，磷酸90，硼酸200，硼砂200，聚氧乙烯醚化合物5，甘油10，山梨醇10，二甲基硅油10，檀香精5，水600；

(2)向反应釜内加入水，电石废渣，氨基磺酸，然后加入二甲基硅油，6.7kg的山梨醇，檀香精和聚氧乙烯醚化合物，升温至125℃，保温1～3小时，降温至98℃，滴加磷酸让其自动升温至125℃，保温1～2小时，降温至85℃，加入硼酸，硼砂，甘油，加温至125℃，保温1～3小时，然后把反应物料放出冷却；

(3)把冷却后的物料放入带有搅拌装置的冷却罐内，加入剩余的3.3kg的山梨醇，在搅拌状态下将物料冷却至40℃，即得乳液阻燃剂；也可将乳液阻燃剂进一步烘干脱水后得到固体阻燃剂。

实施例3　阻燃剂的制备

(1)按下列重量称取各组分(单位：kg)：电石废渣250，氨基磺酸350，磷酸60，硼酸100，硼砂100，聚氧乙烯醚化合物2，甘油5，正十二烷基硫醇5，二甲基硅油5，檀香精2，水350；

(2)向反应釜内加入水，电石废渣，氨基磺酸，然后加入二甲基硅油，2.5kg的正十二烷基硫醇，檀香精和聚氧乙烯醚化合物，升温至120℃，保温1～3小时，降温至85℃，滴加磷酸直至升温至115℃，保温1～2小时，降温至75℃，加入硼酸，硼砂，多羟基化合物甘油醇，加温至105℃，保温1～3小时，然后把反应物料放出冷却；

(3)把冷却后的物料放入带有搅拌装置的冷却罐内，加入剩余2.5kg的正十二烷基硫醇，在搅拌状态下将物料冷却至38℃，即得乳液阻燃剂；也可将乳液阻燃剂进一步烘干脱水后得到固体阻燃剂。

实施例4　阻燃剂的制备

(1)按下列重量称取各组分(单位：kg)：电石废渣100，尿素100，硫酸200，磷酸10，硼酸50，硼砂50，琥珀酸烷基脂磺酸钠0.2，甘油1，正十二烷基硫醇1，二甲基硅油1，檀香精0.2，水150；

(2)向反应釜内加入水，电石废渣，尿素，硫酸，然后加入二甲基硅油，0.67kg正十二烷基硫醇，檀香精和琥珀酸烷基酯磺酸钠，升温至110℃，保温1～3小时，降温至65℃，滴加磷酸直至升温至110℃，保温1～2小时，降温至60℃，加入硼酸，硼砂，甘油醇，加温至115℃，保温1～3小时，然后把反应物料放出冷却；

(3)把冷却后的物料放入带有搅拌装置的冷却罐内，加入其余的0.33kg的正十二烷基硫醇，在搅拌状态下将物料冷却至40℃，即得乳液阻燃剂；也可将乳液阻燃剂进一步烘干脱水后得到固体阻燃剂。

实施例5  阻燃剂的制备

(1)按下列重量称取各组分(单位：kg)：电石废渣400，尿素350，硫酸600，磷酸50，硼酸200，硼砂200，聚氧乙烯醚化合物5，甘油10，叔十二烷基硫醇10，玉米油10，檀香精5，水600；

(2)向反应釜内加入水，电石废渣，尿素，硫酸，然后加入玉米油，5kg的叔十二烷基硫醇，檀香精和聚氧乙烯醚化合物，升温至120℃，保温1～3小时，降温至90℃，滴加磷酸，让其自动升温至115℃，保温1～2小时，降温至75℃，加入硼酸，硼砂，甘油，加温至100℃，保温1～3小时，然后把反应物料放出冷却；

(3)把冷却后的物料放入带有搅拌装置的冷却罐内，加入其余的5kg叔十二烷基硫醇，在搅拌状态下将物料冷却至40℃，即得乳液阻燃剂；也可将乳液阻燃剂进一步烘干脱水后得到固体阻燃剂。

试验例1  本发明阻燃剂的阻燃性能试验

将实施例1所制备的阻燃剂70公斤，加入220-250公斤的脲醛胶中，搅拌均匀，生产密度板，经检测(检测依据国家标准《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识》(GB20086-2006)的方法来进行)，所生产密度板的耐火等级达国家标准的C级。

将实施例2所制备的阻燃剂120公斤，加入220-250公斤的脲醛胶中，搅拌均匀，生产密度板，经检测(检测依据国家标准《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识》(GB20086-2006)的方法来进行)，所生产密度板的耐火等级达国家标准B级。

将实施例3所制备的阻燃剂160公斤，加入220-250公斤的脲醛胶中，搅拌均匀，生产密度板，经检测(检测依据国家标准《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识》(GB20086-2006)的方法来进行)，所生产密度板的耐火等级达国家标准的A₂级。

将实施例4所制备的阻燃剂120公斤，加入220-250公斤的脲醛胶中，搅拌均匀，生产密度板，经检测(检测依据国家标准《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识》(GB20086-2006)的方法来进行)，所生产密度板的耐火等级达国家标准的B级。

将实施例5所制备的阻燃剂120公斤，加入220-250公斤的脲醛胶中，搅拌均匀，生产密度板，经检测(检测依据国家标准《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识》(GB20086-2006)的方法来进行)，所生产密度板的耐火等级达国家标准的B级。

试验例2  本发明阻燃剂的阻燃性能试验

将实施例1所制备的阻燃剂80公斤，用600公斤水稀释，压注到木材中，经检测(检测依据国家标准《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识》(GB20086-2006)的方法来进行)，所压注的木材的耐火等级达国家标准的C级。

将实施例2所制备的阻燃剂80公斤，用600公斤水稀释，压注到木材，经检测(检测依据国家标准《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识》(GB20086-2006)的方法来进行)，所压注的木材的耐火等级达国家标准的C级。

将实施例3所制备的阻燃剂100公斤，用800公斤水稀释，压注到木材，经检测(检测依据国家标准《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识》(GB20086-2006)的方法来进行)，所压注的木材的耐火等级达国家标准的B级。

将实施例4所制备的阻燃剂120公斤，用1000公斤水稀释，压注到木材，经检测(检测依据国家标准《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识》(GB20086-2006)的方法来进行)，所压注的木材的耐火等级达国家标准的B级。

将实施例5所制备的阻燃剂100公斤，用800公斤水稀释，压注到木材，经检测(检测依据国家标准《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识》(GB20086-2006)的方法来进行)，所压注的木材的耐火等级达国家标准的C级。

Claims (10)

1、一种阻燃剂，由以下重量份的各组分组成：电石废渣100～400份，氨基磺酸130～500份，磷酸10～90份，硼酸50～200份，硼砂50～200份，渗透剂0.2～5份，多羟基化合物1～10份，表面活性剂1～10份，消泡剂1～10份，檀香精0.2～5份和水150～600份。

2、按照权利要求1所述的阻燃剂，其特征在于，各组分的重量份是：电石废渣250份，氨基磺酸350份，磷酸60份，硼酸100份，硼砂100份，渗透剂2份，多羟基化合物5份，表面活性剂5份，消泡剂5份，檀香精2份，水350份

3、按照权利要求1所述的阻燃剂，其特征在于：所述氨基磺酸由尿素和硫酸相结合来代替；其中，尿素的重量份是100～350份，硫酸的重量份是200～600份。

4、按照权利要求1或2所述的阻燃剂，其特征在于：所述的渗透剂选自聚氧乙烯醚化合物、硫酸化蓖麻油或琥珀酸烷基酯磺酸钠。

5、按照权利要求1或2所述的阻燃剂，其特征在于：所述的多羟基化合物是甘油。

6、按照权利要求1或2所述的阻燃剂，其特征在于，所述的表面活性剂选自正十二烷基硫醇、乙二醇、甘油季戊四醇、叔十二烷基硫醇或山梨醇。

7、按照权利要求1或2所述的阻燃剂，其特征在于：所述的消泡剂选自二甲基硅油，玉米油或豆油。

8、一种制备权利要求1或2所述阻燃剂的方法，包括：

(1)按权利要求1或2所述重量份配比称取各组分；

(2)向反应釜内加入水，电石废渣，氨基磺酸或尿素与硫酸，然后加入消泡剂，渗透剂，檀香精以及占表面活性剂总重量1/2-2/3的表面活性剂，升温至110～125℃，保温1～3小时，降温至65～98℃，滴加磷酸直至升温至110～125℃，保温1～2小时，降温至60～85℃，加入硼酸，硼砂，多羟基化合物，加温至100～125℃，保温1～3小时，然后把反应物料放出冷却；

(3)把冷却后的物料放入带有搅拌装置的冷却罐内，加入其余的表面活性剂，在搅拌状态下将物料冷却至35～40℃，即得乳液阻燃剂。

9、按照权利要求8所述的制备方法，其特征在于：将乳液阻燃剂进一步烘干脱水得到固体阻燃剂。

10、权利要求1或2所述的阻燃剂的应用，将其用于制备具有耐火性能的人造板材、木材、棉布或纸张。