CN108409998B - 一种固态环保发泡剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种固态环保发泡剂及其制备方法,所述发泡剂由如下重量百分比组成:发泡主料75‑85%,活性助剂1.4‑1.8%,偶联剂0.1‑0.2%,催化剂0.1‑0.2%,余量为滑石粉;所述发泡主料为碳酸氢钠。制备方法包括如下步骤:S1准备原料;S2混合搅拌;S3粉碎包膜:将S2步骤中混合之后的原料经过两次粉碎后,加入催化剂搅拌2‑3min,再加入偶联剂后搅拌8‑10min,即得成品。本发明具有环保、成本低、发气量稳定以及分解率高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及精细化工技术领域,具体涉及一种固态环保发泡剂及其制备方法。
背景技术
发泡剂就是使对象物质成孔的物质,它可分为化学发泡剂和物理发泡剂和表面活性剂三大类。化学发泡剂是那些经加热分解后能释放出二氧化碳和氮气等气体,并在聚合物组成中形成细孔的化合物;物理发泡剂就是泡沫细孔是通过某一种物质的物理形态的变化,即通过压缩气体的膨胀、液体的挥发或固体的溶解而形成的;发泡剂均具有较高的表面活性,能有效降低液体的表面张力,并在液膜表面双电子层排列而包围空气,形成气泡,再由单个气泡组成泡沫。
传统AC发泡剂的分解温度为216 ℃,发泡温度通常介于210-220℃,如此高的发泡温度,严重推高合成革产业的能耗,同时还会导致 PVC 的部分分解以及导热油的使用寿命的下降;另外,AC 发泡剂的分解区间窄、突发性较强,容易造成革身鼓泡或并泡等现象。AC发泡剂的主要成分为偶氮二甲酰胺,本身含偶氮结构,由于其生理毒性问题已被欧盟禁止使用 ;另外,使用AC发泡剂生产的人造革产品泛黄,在白色、浅色等诸多革品上的应用也受了到严格限制。
无机发泡剂主要有以下类别:碳酸盐:一种无机发泡剂,使用较多的主要是碳酸钙、碳酸镁、碳酸氢钠。其中碳酸氢钠是白色粉末,比重2.16。分解温度约为100-140℃,并放出部分CO2,到270℃时失去全部CO2。溶于水而不溶于醇。水玻璃:即硅酸钠,与玻璃粉料混合并加热到850℃左右时,与玻璃反应并放出大量气体,同时能加强材料抗压和抗拉强度,主要作为制备泡沫玻璃的发泡剂使用。碳化硅:当前泡沫玻璃工业生产中所使用的主要发泡剂,800-900℃烧结时放出大量气体。碳黑:也是一种非常好用的发泡剂,加热放出CO2,发泡效果好,但缺点是价格较高。
传统的AC发泡剂有一定毒性,以小苏打为主料的发泡剂具有较好的环保性,但存在发气量较低的不足。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种固态环保发泡剂及其制备方法,解决了污染大、稳定性差的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
一种固态环保发泡剂,由如下重量百分比组成:发泡主料75-85%,活性助剂1.4-1.8%,偶联剂0.1-0.2%,催化剂0.1-0.2%,余量为滑石粉;所述发泡主料为碳酸氢钠。
碳酸氢钠为主料的发泡剂具有较好的环保性,无毒无害,而随着环境温度升高,释出气体的作用愈快,即碳酸氢钠作为发泡主料的发泡效率高,且使用条件较为简单,在70-80℃即可达到非常高的发泡效率;加入催化剂可以提高发泡速率,加入活性助剂可提升总体的发泡效率,物质利用率高,提升总体的发气量。
碳酸氢钠为白色粉末或单斜晶结晶性粉末,无臭、味咸、易溶于水,但比碳酸钠在水中的溶解度小,不溶于乙醇,水溶液呈微碱性。受热易分解。在潮湿空气中缓慢分解。约在50℃开始失去二氧化碳,在100℃ 全部变为碳酸钠。在弱酸中迅速分解,其水溶液在20℃时开始分解出二氧化碳和碳酸钠,到沸点时全部分解。25℃时溶于10份水,约18℃时溶于12份水,不溶于乙醇。其冷水制成的没有搅动的溶液, 对酚酞试纸仅呈微碱性反应,放置或升高温度,其碱性增加。25℃新鲜配制的0.1mol/L水溶液pH值为8.3。低毒,半数致死量(大鼠,经口)4420mg/kg。
优选地,由如下重量百分比组成:发泡主料80%,活性助剂1.6%,偶联剂0.2%,催化剂0.2%,余量为滑石粉;所述发泡主料为碳酸氢钠。
活性助剂采用有机酸盐与简单有机物组合,其中有机酸锌盐和有机酸混合的活性助剂提升碳酸氢钠的发气量,使得碳酸氢钠稳定发泡,制备得到的环保发泡剂具有良好的发泡稳定性。
进一步地,所述偶联剂为偶联剂KH560;所述催化剂为硬脂酸、油酸、乙二胺四乙酸钠和/或单甘油酯中的至少一种。
固态环保发泡剂的助剂成本低,对环境无污染,节约成本且环保,制备得到的发泡剂发泡稳定且发气量高。
上述固态环保发泡剂的制备方法,包括如下步骤:
S1准备原料:将发泡主料、活性助剂以及滑石粉按照重量配比准备待用;
S2混合搅拌:将S1步骤中准备的原料放入同一容器中搅拌混合均匀;
S3粉碎包膜:将S2步骤中混合之后的原料经过两次粉碎后,加入催化剂搅拌2-3min,再加入偶联剂后搅拌8-10min,即得成品。
进一步地,所述S2步骤中搅拌速度为1400-1600r/min;所述S3步骤中搅拌速度为1500-1800r/min。
进一步地,所述S3步骤中两次粉碎为:先将混合之后的原料加入机械磨粉机中粉碎20-30min,再传送至气流粉碎机中粉碎10-15min。
进一步地,所述S3步骤中机械磨粉机中粉碎粒径为10-12μm;所述气流粉碎机中粉碎粒径为3-6μm。
固态发泡剂易于存储、运输,且在制备过程中制备工艺简单,对设备以及工艺条件要求不高,搅拌混合过程中高速搅拌缩短工艺周期,两次粉碎可提升粉碎效率,避免一次气流粉碎使得设备负荷过重。
本发明的有益效果是:
1.碳酸氢钠为主料的发泡剂具有较好的环保性,无毒无害,而随着环境温度升高,释出气体的作用愈快,即碳酸氢钠作为发泡主料的发泡效率高,且使用条件较为简单,在70-80℃即可达到非常高的发泡效率;加入催化剂可以提高发泡速率,加入活性助剂可提升总体的发泡效率,物质利用率高,提升总体的发气量;
2. 活性助剂采用有机酸盐与简单有机物组合,其中有机酸锌盐和有机酸混合的活性助剂提升碳酸氢钠的发气量,使得碳酸氢钠稳定发泡,制备得到的环保发泡剂具有良好的发泡稳定性;
3.固态环保发泡剂的助剂成本低,对环境无污染,节约成本且环保,制备得到的发泡剂发泡稳定且发气量高;固态发泡剂易于存储、运输,且在制备过程中制备工艺简单,对设备以及工艺条件要求不高,搅拌混合过程中高速搅拌缩短工艺周期,两次粉碎可提升粉碎效率,避免一次气流粉碎使得设备负荷过重;
4.本发明的固态发泡剂可用于eva发泡、pvc发泡、皮革发泡及拼图玩具的发泡,应用范围较广,采用本发明的固态发泡剂制备的发泡材料具有良好的保温性能、防水性能、粘结性能以及较好的耐老化性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案,但本发明的保护范围不局限于以下所述。
一种固态环保发泡剂,由如下重量百分比组成:发泡主料75-85%,活性助剂1.4-1.8%,偶联剂0.1-0.2%,催化剂0.1-0.2%,余量为滑石粉;所述发泡主料为碳酸氢钠。
具体地,由如下重量百分比组成:发泡主料80%,活性助剂1.6%,偶联剂0.2%,催化剂0.2%,余量为滑石粉;所述发泡主料为碳酸氢钠。
具体地,所述偶联剂为偶联剂KH560;所述催化剂为硬脂酸、油酸、乙二胺四乙酸钠和/或单甘油酯中的至少一种。
实施例1-实施例6的具体制备参数如表1所示,其中实施例1-实施例4为本发明中限定的技术参数,实施例5中不加入活性助剂,实施例6中不加入催化剂,其中实施例5-实施例6为本发明中对照实施例。
上述实施例1一种固态环保发泡剂的制备方法,包括如下步骤:
S1准备原料:将发泡主料、活性助剂以及滑石粉按照重量配比准备待用;
S2混合搅拌:将S1步骤中准备的原料放入同一容器中搅拌混合均匀;
S3粉碎包膜:将S2步骤中混合之后的原料经过两次粉碎后,加入催化剂搅拌2min,再加入偶联剂后搅拌8min,即得成品。
具体地,所述S2步骤中搅拌速度为1600r/min;所述S3步骤中搅拌速度为1800r/min。
具体地,所述S3步骤中两次粉碎为:先将混合之后的原料加入机械磨粉机中粉碎30min,再传送至气流粉碎机中粉碎15min。
具体地,所述S3步骤中机械磨粉机中粉碎粒径为10-12μm;所述气流粉碎机中粉碎粒径为3-6μm。
上述实施例2一种固态环保发泡剂的制备方法,包括如下步骤:
S1准备原料:将发泡主料、活性助剂以及滑石粉按照重量配比准备待用;
S2混合搅拌:将S1步骤中准备的原料放入同一容器中搅拌混合均匀;
S3粉碎包膜:将S2步骤中混合之后的原料经过两次粉碎后,加入催化剂搅拌3min,再加入偶联剂后搅拌10min,即得成品。
具体地,所述S2步骤中搅拌速度为1400r/min;所述S3步骤中搅拌速度为1500r/min。
具体地,所述S3步骤中两次粉碎为:先将混合之后的原料加入机械磨粉机中粉碎20min,再传送至气流粉碎机中粉碎10min。
具体地,所述S3步骤中机械磨粉机中粉碎粒径为10-12μm;所述气流粉碎机中粉碎粒径为3-6μm。
上述实施例3一种固态环保发泡剂的制备方法,包括如下步骤:
S1准备原料:将发泡主料、活性助剂以及滑石粉按照重量配比准备待用;
S2混合搅拌:将S1步骤中准备的原料放入同一容器中搅拌混合均匀;
S3粉碎包膜:将S2步骤中混合之后的原料经过两次粉碎后,加入催化剂搅拌3min,再加入偶联剂后搅拌9min,即得成品。
具体地,所述S2步骤中搅拌速度为1500r/min;所述S3步骤中搅拌速度为1600r/min。
具体地,所述S3步骤中两次粉碎为:先将混合之后的原料加入机械磨粉机中粉碎25min,再传送至气流粉碎机中粉碎12min。
具体地,所述S3步骤中机械磨粉机中粉碎粒径为10-12μm;所述气流粉碎机中粉碎粒径为3-6μm。
上述实施例4一种固态环保发泡剂的制备方法,包括如下步骤:
S1准备原料:将发泡主料、活性助剂以及滑石粉按照重量配比准备待用;
S2混合搅拌:将S1步骤中准备的原料放入同一容器中搅拌混合均匀;
S3粉碎包膜:将S2步骤中混合之后的原料经过两次粉碎后,加入催化剂搅拌3min,再加入偶联剂后搅拌10min,即得成品。
具体地,所述S2步骤中搅拌速度为1600r/min;所述S3步骤中搅拌速度为1800r/min。
具体地,所述S3步骤中两次粉碎为:先将混合之后的原料加入机械磨粉机中粉碎30min,再传送至气流粉碎机中粉碎15min。
具体地,所述S3步骤中机械磨粉机中粉碎粒径为10-12μm;所述气流粉碎机中粉碎粒径为3-6μm。
上述实施例5一种固态环保发泡剂的制备方法,包括如下步骤:
S1准备原料:将发泡主料以及滑石粉按照重量配比准备待用;
S2混合搅拌:将S1步骤中准备的原料放入同一容器中搅拌混合均匀;
S3粉碎包膜:将S2步骤中混合之后的原料经过两次粉碎后,加入催化剂搅拌3min,再加入偶联剂后搅拌10min,即得成品。
具体地,所述S2步骤中搅拌速度为1600r/min;所述S3步骤中搅拌速度为1800r/min。
具体地,所述S3步骤中两次粉碎为:先将混合之后的原料加入机械磨粉机中粉碎30min,再传送至气流粉碎机中粉碎15min。
具体地,所述S3步骤中机械磨粉机中粉碎粒径为10-12μm;所述气流粉碎机中粉碎粒径为3-6μm。
上述实施例6一种固态环保发泡剂的制备方法,包括如下步骤:
S1准备原料:将发泡主料、活性助剂以及滑石粉按照重量配比准备待用;
S2混合搅拌:将S1步骤中准备的原料放入同一容器中搅拌混合均匀;
S3粉碎包膜:将S2步骤中混合之后的原料经过两次粉碎后,再加入偶联剂后搅拌10min,即得成品。
具体地,所述S2步骤中搅拌速度为1600r/min;所述S3步骤中搅拌速度为1800r/min。
具体地,所述S3步骤中两次粉碎为:先将混合之后的原料加入机械磨粉机中粉碎30min,再传送至气流粉碎机中粉碎15min。
具体地,所述S3步骤中机械磨粉机中粉碎粒径为10-12μm;所述气流粉碎机中粉碎粒径为3-6μm。
实施例1-实施例6的重金属含量参数如表2所示,其中实施例1-实施例4为本发明中限定的技术参数,实施例5中不加入活性助剂,实施例6中不加入催化剂,其中实施例5-实施例6为本发明中对照实施例。采用ICP-OES进行分析实施例1-实施例6中的重金属含量,其中mg.kg-1=0.0001%,MDL=方法检测限,ND=未检出(<MDL)。
从表2的数据中可以看出,实施例1-实施例6均能符合发泡剂中重金属的含量标准。
实施例1-实施例6的发气量参数如表3所示,其中实施例1-实施例4为本发明中限定的技术参数,实施例5中不加入活性助剂,实施例6中不加入催化剂,其中实施例5-实施例6为本发明中对照实施例。实施例1-实施例6的发泡剂的发气量的具体测定方法是根据行标(HG/T 2097-2008) 提供的发气量测试方法进行测定的。其中分解率=实际产生气体量/理论气体量*100%。
从表3的数据可以看出,不添加活性助剂的发气量少,分解率低;不添加催化剂的分解速率慢,最低分解温度高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围,则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (1)
1.一种固态环保发泡剂,其特征在于,由如下重量百分比组成:发泡主料80%,活性助剂1.6%,偶联剂0.2%,催化剂0.2%,余量为滑石粉;其中:
所述发泡主料为碳酸氢钠;
所述偶联剂为偶联剂KH560;
所述催化剂为油酸和/或单甘油酯;
该固态环保发泡剂的制备方法包括如下步骤:
S1准备原料:将发泡主料、活性助剂以及滑石粉按照重量配比准备待用;
S2混合搅拌:将S1步骤中准备的原料放入同一容器中搅拌混合均匀;
S3粉碎包膜:将S2步骤中混合之后的原料经过两次粉碎后,加入催化剂搅拌2-3min,再加入偶联剂后搅拌8-10min,即得成品。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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