CN106283642B - 一种利用造纸黑液制备阻燃剂的方法 - Google Patents

一种利用造纸黑液制备阻燃剂的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用造纸黑液制备阻燃剂的方法，属于阻燃剂制备技术领域。本发明是从造纸黑液中制取得到精制木质素，再将其与乙二醇、环氧乙烷和碳酸钾等物质进行加压加热反应，出料，将料物冷冻、过滤，收集滤液，最后将滤液、钛酸四丁酯和氨基酸纳等物质进行加热回流，即可得到利用造纸黑液制备的阻燃剂。本发明利用造纸黑液制备的阻燃剂阻燃效果好，极限氧指数达到38以上；以造纸黑液为原料，资源重回收利用，节约成本，保护环境。

Description

一种利用造纸黑液制备阻燃剂的方法
技术领域
本发明涉及一种利用造纸黑液制备阻燃剂的方法，属于阻燃剂制备技术领域。
背景技术
纤维织物经纺织而成，由于其成分组成的缘故，大多都易燃，即使碰到些许的火星，也容易着火，纤维阻燃剂易渗透于纤维织物中，经干燥后阻燃剂能保留在纤维织物的表面和纤维之间。遇火高温下能发生复杂的化反应，其生成物具有对被处理织物起明显的阻燃、防火作用。
现有的亚磷酸酯阻燃剂如市售棉织物燃剂CP是由亚磷酸二乙酯和丙烯酰按反应，再以甲醛进行羟甲基化而得，它可以用作棉织物、粘胶织物的阻燃整理剂，适用范围有限，阻燃效果不佳，且使用时会释放出氯化氢、溴化氢等有毒气体；同时复合时，一般要使用粘合剂，而粘合剂常渗透到面料中使其发硬，影响产品性能及其使用。
造纸工业的碱法(烧碱法和硫酸盐法)制浆工艺产生的废水中含有大量的木质素，呈黑褐色，故称作黑液。黑液中含有大量的悬浮性固体、有机污染物和有毒物质，直接排放到水体中会造成严重的污染。造纸原料用的秸秆等原料，均含有纤维素、木质素和半纤维素（聚糖类）三部分，造纸仅取用其中的纤维素（约占40%），而其中约占25%的木质素与约占28%的半纤维素以及木糖、钾、氮、磷等物，则随黑液废弃，而黑液中所含的木质素和半纤维素以及木糖、钾、氮、磷等物质，在工、农业生产中都是有很高利用价值的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前造纸黑液易造成污染，同时现有的亚磷酸酯阻燃剂阻燃效果不佳，在使用时会释放出氯化氢、溴化氢等有毒气体，且将其添加至面料中，促使面料发硬的问题，本发明是从造纸黑液中制取得到精制木质素，再将其与乙二醇、环氧己烷和碳酸钾等物质进行加压加热反应，出料，将料物冷冻、过滤，收集滤液，最后将滤液、钛酸四丁酯和氨基酸钠等物质进行加热回流，即可得到利用造纸黑液制备的阻燃剂。本发明制备的利用造纸黑液制备的阻燃剂阻燃效果好，且不会影响面料的舒适度。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）取造纸黑液进行过滤，收集滤液，按体积比3:1，将滤液和质量分数为3％双氧水溶液放入容器中，并加热至60～70℃，保温40～50min后，自然冷却至室温，再进行过滤，收集滤液，并使用质量分数为80％硫酸溶液调节其pH至2.5～3.0，随后将调节pH后的滤液置于水浴锅中，设定温度为60～70℃，保温直至无沉淀产生；
（2）在上述无沉淀产生后趁热过滤，使用蒸馏水洗涤滤渣至中性，随后浸泡于无水乙醇中，并置于超声振荡器中，设定频率为55～62kHz，振荡20～30min后过滤，收集滤渣，将滤渣放入烘箱中，在60℃干燥40～50min，得精制木质素；
（3）按重量份数计，取40～45份上述制备的精制木质素、32～36份乙二醇、26～33份环氧乙烷、18～19份碳酸钾及7～9份蒸馏水，放入反应釜中，使用质量分数为30％氢氧化钠溶液调节pH至8.0～8.5，使用混合气将反应釜中空气置换出，并升压至2～3MPa，所述混合气为氮气和甲硅烷按体积比3:2混合而成；
（4）在上述升压结束后，以5℃/min的速率升温至160～180℃，同时以190r/min搅拌反应7～9h，再降压至标准大气压，自然冷却至室温并出料，将收集出料物放入冷冻室内，在-4～-2℃静置40～50min后，进行过滤，收集滤液；
（5）按重量份数计，取47～52份上述滤液、13～17份钛酸四丁酯、11～12份氨基酸钠、4～6份二苯基甲烷二异氰酸酯及0.1～0.2份辛酸亚锡，放入回流装置中，在氮气保护条件下，设定温度55～60℃，保温回流4～8h，随后自然冷却至室温，收集剩余物，再喷雾干燥，收集干燥物，并使用蒸馏水洗涤干燥物至中性，放入风干机中风干，即可得到利用造纸黑液制备的阻燃剂。
本发明的应用方法：按重量份数计，称取60～70份涤纶短纤，1～2份导电纤维，2～3份上述利用造纸黑液制备的阻燃剂，将其混合均匀后，依据纺织工艺流程对其进行纺织，得到阻燃面料，经检测，制得阻燃面料阻燃效果好，极限氧指数达到38以上，且透湿量≥8100g/m2·24h，使用舒适。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明利用造纸黑液制备的阻燃剂阻燃效果好，极限氧指数达到38以上；
（2）本发明利用造纸黑液制备的阻燃剂在遇火阻燃时，不会释放有害气体，环保；
（3）本发明主要以造纸黑液为原料，资源重回收利用，节约了成本。
具体实施方式
首先取造纸黑液进行过滤，收集滤液，按体积比3:1，将滤液和质量分数为3％双氧水溶液放入容器中，并加热至60～70℃，保温40～50min后，自然冷却至室温，再进行过滤，收集滤液，并使用质量分数为80％硫酸溶液调节其pH至2.5～3.0，随后将调节pH后的滤液置于水浴锅中，设定温度为60～70℃，保温直至无沉淀产生；在上述无沉淀产生后趁热过滤，使用蒸馏水洗涤滤渣至中性，随后浸泡于无水乙醇中，并置于超声振荡器中，设定频率为55～62kHz，振荡20～30min后过滤，收集滤渣，将滤渣放入烘箱中，在60℃干燥40～50min，得精制木质素；接着按重量份数计，取40～45份上述制备的精制木质素、32～36份乙二醇、26～33份环氧乙烷、18～19份碳酸钾及7～9份蒸馏水，放入反应釜中，使用质量分数为30％氢氧化钠溶液调节pH至8.0～8.5，使用混合气将反应釜中空气置换出，并升压至2～3MPa，所述混合气为氮气和甲硅烷按体积比3:2混合而成；在上述升压结束后，以5℃/min的速率升温至160～180℃，同时以190r/min搅拌反应7～9h，再降压至标准大气压，自然冷却至室温并出料，将收集出料物放入冷冻室内，在-4～-2℃静置40～50min后，进行过滤，收集滤液；最后按重量份数计，取47～52份上述滤液、13～17份钛酸四丁酯、11～12份氨基酸钠、4～6份二苯基甲烷二异氰酸酯及0.1～0.2份辛酸亚锡，放入回流装置中，在氮气保护条件下，设定温度55～60℃，保温回流4～8h，随后自然冷却至室温，收集剩余物，再喷雾干燥，收集干燥物，并使用蒸馏水洗涤干燥物至中性，放入风干机中风干，即可得到利用造纸黑液制备的阻燃剂。
实例1
首先取造纸黑液进行过滤，收集滤液，按体积比3:1，将滤液和质量分数为3％双氧水溶液放入容器中，并加热至70℃，保温50min后，自然冷却至室温，再进行过滤，收集滤液，并使用质量分数为80％硫酸溶液调节其pH至3.0，随后将调节pH后的滤液置于水浴锅中，设定温度为70℃，保温直至无沉淀产生；在上述无沉淀产生后趁热过滤，使用蒸馏水洗涤滤渣至中性，随后浸泡于无水乙醇中，并置于超声振荡器中，设定频率为62kHz，振荡30min后过滤，收集滤渣，将滤渣放入烘箱中，在60℃干燥50min，得精制木质素；接着按重量份数计，取45份上述制备的精制木质素、36份乙二醇、33份环氧乙烷、19份碳酸钾及9份蒸馏水，放入反应釜中，使用质量分数为30％氢氧化钠溶液调节pH至8.5，使用混合气将反应釜中空气置换出，并升压至3MPa，所述混合气为氮气和甲硅烷按体积比3:2混合而成；在上述升压结束后，以5℃/min的速率升温至180℃，同时以190r/min搅拌反应9h，再降压至标准大气压，自然冷却至室温并出料，将收集出料物放入冷冻室内，在-2℃静置50min后，进行过滤，收集滤液；最后按重量份数计，取52份上述滤液、17份钛酸四丁酯、12份氨基酸钠、6份二苯基甲烷二异氰酸酯及0.2份辛酸亚锡，放入回流装置中，在氮气保护条件下，设定温度60℃，保温回流8h，随后自然冷却至室温，收集剩余物，再喷雾干燥，收集干燥物，并使用蒸馏水洗涤干燥物至中性，放入风干机中风干，即可得到利用造纸黑液制备的阻燃剂。
按重量份数计，称取70份涤纶短纤，2份导电纤维，3份上述利用造纸黑液制备的阻燃剂，将其混合均匀后，依据纺织工艺流程对其进行纺织，得到阻燃面料，经检测，制得阻燃面料阻燃效果好，极限氧指数达到39，且透湿量为8100g/m2·24h，使用舒适。
实例2
首先取造纸黑液进行过滤，收集滤液，按体积比3:1，将滤液和质量分数为3％双氧水溶液放入容器中，并加热至60℃，保温40min后，自然冷却至室温，再进行过滤，收集滤液，并使用质量分数为80％硫酸溶液调节其pH至2.5，随后将调节pH后的滤液置于水浴锅中，设定温度为60℃，保温直至无沉淀产生；在上述无沉淀产生后趁热过滤，使用蒸馏水洗涤滤渣至中性，随后浸泡于无水乙醇中，并置于超声振荡器中，设定频率为55kHz，振荡20min后过滤，收集滤渣，将滤渣放入烘箱中，在60℃干燥40min，得精制木质素；接着按重量份数计，取40份上述制备的精制木质素、32份乙二醇、26份环氧乙烷、18份碳酸钾及7份蒸馏水，放入反应釜中，使用质量分数为30％氢氧化钠溶液调节pH至8.0，使用混合气将反应釜中空气置换出，并升压至2MPa，所述混合气为氮气和甲硅烷按体积比3:2混合而成；在上述升压结束后，以5℃/min的速率升温至160℃，同时以190r/min搅拌反应7h，再降压至标准大气压，自然冷却至室温并出料，将收集出料物放入冷冻室内，在-4℃静置40min后，进行过滤，收集滤液；最后按重量份数计，取47份上述滤液、13份钛酸四丁酯、11份氨基酸钠、4份二苯基甲烷二异氰酸酯及0.1份辛酸亚锡，放入回流装置中，在氮气保护条件下，设定温度55℃，保温回流4h，随后自然冷却至室温，收集剩余物，再喷雾干燥，收集干燥物，并使用蒸馏水洗涤干燥物至中性，放入风干机中风干，即可得到利用造纸黑液制备的阻燃剂。
按重量份数计，称取60份涤纶短纤，1份导电纤维，2份上述利用造纸黑液制备的阻燃剂，将其混合均匀后，依据纺织工艺流程对其进行纺织，得到阻燃面料，经检测，制得阻燃面料阻燃效果好，极限氧指数达到38.5，且透湿量为8120g/m2·24h，使用舒适。
实例3
首先取造纸黑液进行过滤，收集滤液，按体积比3:1，将滤液和质量分数为3％双氧水溶液放入容器中，并加热至65℃，保温45min后，自然冷却至室温，再进行过滤，收集滤液，并使用质量分数为80％硫酸溶液调节其pH至2.7，随后将调节pH后的滤液置于水浴锅中，设定温度为65℃，保温直至无沉淀产生；在上述无沉淀产生后趁热过滤，使用蒸馏水洗涤滤渣至中性，随后浸泡于无水乙醇中，并置于超声振荡器中，设定频率为60kHz，振荡25min后过滤，收集滤渣，将滤渣放入烘箱中，在60℃干燥45min，得精制木质素；接着按重量份数计，取42份上述制备的精制木质素、34份乙二醇、30份环氧乙烷、18份碳酸钾及9份蒸馏水，放入反应釜中，使用质量分数为30％氢氧化钠溶液调节pH至8.2，使用混合气将反应釜中空气置换出，并升压至2MPa，所述混合气为氮气和甲硅烷按体积比3:2混合而成；在上述升压结束后，以5℃/min的速率升温至170℃，同时以190r/min搅拌反应8h，再降压至标准大气压，自然冷却至室温并出料，将收集出料物放入冷冻室内，在-3℃静置45min后，进行过滤，收集滤液；最后按重量份数计，取50份上述滤液、15份钛酸四丁酯、11份氨基酸钠、5份二苯基甲烷二异氰酸酯及0.1份辛酸亚锡，放入回流装置中，在氮气保护条件下，设定温度57℃，保温回流5h，随后自然冷却至室温，收集剩余物，再喷雾干燥，收集干燥物，并使用蒸馏水洗涤干燥物至中性，放入风干机中风干，即可得到利用造纸黑液制备的阻燃剂。
按重量份数计，称取65份涤纶短纤，2份导电纤维，3份上述利用造纸黑液制备的阻燃剂，将其混合均匀后，依据纺织工艺流程对其进行纺织，得到阻燃面料，经检测，制得阻燃面料阻燃效果好，极限氧指数达到39.5，且透湿量为8125g/m2·24h，使用舒适。

Claims (1)

1.一种利用造纸黑液制备阻燃剂的方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）取造纸黑液进行过滤，收集滤液，按体积比3:1，将滤液和质量分数为3％双氧水溶液放入容器中，并加热至60～70℃，保温40～50min后，自然冷却至室温，再进行过滤，收集滤液，并使用质量分数为80％硫酸溶液调节其pH至2.5～3.0，随后将调节pH后的滤液置于水浴锅中，设定温度为60～70℃，保温直至无沉淀产生；
（2）在上述无沉淀产生后趁热过滤，使用蒸馏水洗涤滤渣至中性，随后浸泡于无水乙醇中，并置于超声振荡器中，设定频率为55～62kHz，振荡20～30min后过滤，收集滤渣，将滤渣放入烘箱中，在60℃干燥40～50min，得精制木质素；
（3）按重量份数计，取40～45份上述制备的精制木质素、32～36份乙二醇、26～33份环氧乙烷、18～19份碳酸钾及7～9份蒸馏水，放入反应釜中，使用质量分数为30％氢氧化钠溶液调节pH至8.0～8.5，使用混合气将反应釜中空气置换出，并升压至2～3MPa，所述混合气为氮气和甲硅烷按体积比3:2混合而成；
（4）在上述升压结束后，以5℃/min的速率升温至160～180℃，同时以190r/min搅拌反应7～9h，再降压至标准大气压，自然冷却至室温并出料，将收集出料物放入冷冻室内，在-4～-2℃静置40～50min后，进行过滤，收集滤液；
（5）按重量份数计，取47～52份上述滤液、13～17份钛酸四丁酯、11～12份氨基酸钠、4～6份二苯基甲烷二异氰酸酯及0.1～0.2份辛酸亚锡，放入回流装置中，在氮气保护条件下，设定温度55～60℃，保温回流4～8h，随后自然冷却至室温，收集剩余物，再喷雾干燥，收集干燥物，并使用蒸馏水洗涤干燥物至中性，放入风干机中风干，即可得到利用造纸黑液制备的阻燃剂。
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