CN109679212A - 一种植物纤维阻燃液及其制备方法与应用 - Google Patents

一种植物纤维阻燃液及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种植物纤维阻燃液，其原料包括聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺、偶联剂、玉米糊精、表面活性剂和溶剂。本发明的植物纤维阻燃液制备简单，阻燃效果好，不会对环境造成影响，例如在将其应用于农业领域时，不会影响土壤的安全性，亦不会在回收利用秸秆时对其基本性能造成显著影响，还能够促进植物生长。

Description

一种植物纤维阻燃液及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种阻燃液，尤其涉及一种植物纤维用阻燃液及其制备方法与应用。
背景技术
目前空气污染严重，据有关资料表明，很多污染是来自农业生产后废弃秸秆的焚烧。虽然各地区都出台了政策，禁止焚烧秸秆，但是屡禁不止。另外秸秆回收后会大量堆叠在一起，天干物燥时一个火星就会造成很大火灾。如果有一种安全高效的阻燃剂，简单喷洒就能够使秸秆纤维阻燃，那么就能有效的解决这个问题。
同时，目前利用植物纤维与塑料共混成为复合材料也成为热点，如果将已经过阻燃处理的纤维使用在复合材料中，也能同时解决该材料的阻燃问题。
目前市面有很多纸类及木材的阻燃液，但是由于植物纤维及秸秆表面光滑，与纸和木材等亲水性能不同，阻燃液无法有效附在其表面，所以使用效果不是非常理想。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种植物纤维阻燃液及其制备方法，以克服现有技术中的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种植物纤维阻燃液，所述植物纤维阻燃液的原料包括：聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺、偶联剂、玉米糊精、表面活性剂和溶剂。
在一些实施方案中，所述原料包括按照质量份数计算的如下组分：聚磷酸铵20-40份、季戊四醇10-20份、三聚氰胺10-20份、偶联剂0.5-1份、玉米糊精7-10份、表面活性剂0.5-1份、溶剂50-80份。
本发明实施例还提供一种植物纤维阻燃液的制备方法，包括：
将0.5-1重量份偶联剂与50-80重量份溶剂混合，调节pH值至4-5.5，之后水解，调节pH值至6.5-7.5，得到混合液；
将20-40重量份聚磷酸铵、10-20重量份季戊四醇、10-20重量份三聚氰胺、7-10重量份玉米糊精及0.5-1重量份表面活性剂加入至所述混合液中，得到植物纤维阻燃液。
本发明实施例还提供一种阻燃方法，包括：在物体表面施加所述的植物纤维阻燃液。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
(1)本发明实施例提供的植物纤维阻燃液，通过玉米糊精与偶联剂共同作用，使得植物纤维阻燃液可以很好的附着在植物表面，干燥后不会轻易脱落。
(2)植物纤维阻燃液的配方以氮磷元素为主，包括玉米糊精也是生物来源，不会对农田以及周边环境造成影响。
(3)处理过的植物纤维仍然具有之前的结构以及性能，后续再利用不会降低其材料性能。
(4)植物纤维阻燃液制备简单，可由当地政府企业统一采购统一喷洒，性价比高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是原始秸秆纤维的电镜图；
图2是本发明实施例1中经过植物纤维阻燃液处理后的秸秆纤维的电镜图。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
本发明实施例提供的一种植物纤维阻燃液，所述植物纤维阻燃液的原料包括：聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺、偶联剂、玉米糊精、表面活性剂和溶剂。
在一些实施方案中，所述原料包括按照质量份数计算的如下组分：聚磷酸铵20-40份、季戊四醇10-20份、三聚氰胺10-20份、偶联剂0.5-1份、玉米糊精7-10份、表面活性剂0.5-1份、溶剂50-80份。
在一些实施方案中，所述溶剂包括水。
溶剂选自水，使得制备方法更为简单，但溶剂的选择不限于此。
在一些实施方案中，所述聚磷酸铵选自水溶性聚磷酸铵。
进一步地，聚磷酸铵选自低聚合度水溶性的聚磷酸铵。
其中，水溶性的聚磷酸铵由于可以溶解在水中，因而植物纤维阻燃液可长时间保存。且水溶性的聚磷酸铵具有更好的阻燃效果。
在一些实施方案中，所述偶联剂选自硅烷偶联剂。
在一些较为优选的实施方案中，所述硅烷偶联剂包括含有甲基丙烯酰氧基、氨基或环氧基的硅烷偶联剂中的任意一种或两种以上的组合。
在一些实施方案中，所述表面活性剂包括甘油季戊四醇、正十二烷基硫醇和乙二醇中的任意一种或两种以上的组合。
本发明实施例还提供一种植物纤维阻燃液的制备方法，包括：
将0.5-1重量份偶联剂与50-80重量份溶剂混合，调节pH值至4-5.5，之后水解，调节pH值至6.5-7.5，得到混合液；
将20-40重量份聚磷酸铵、10-20重量份季戊四醇、10-20重量份三聚氰胺、7-10重量份玉米糊精及0.5-1重量份表面活性剂加入至所述混合液中，得到植物纤维阻燃液。
在一些实施方案中，所述溶剂包括水。
在一些实施方案中，所述聚磷酸铵选自水溶性聚磷酸铵。
在一些实施方案中，所述偶联剂选自硅烷偶联剂。
在一些实施方案中，所述水解的时间为20-40min。
在一些具体的实施方案中，植物纤维阻燃液的制备方法，包括：
将0.5-1份硅烷偶联剂滴入50-80份水中，调节pH值成4-5.5，水解20-40分钟，调节pH，至混合液pH值为6.5-7.5。然后将聚磷酸铵20-40份，季戊四醇10-20份，三聚氰胺10-20份，玉米糊精7-10份，表面活性剂0.5-1份，依次加入混合液中，充分搅拌即可得到植物纤维阻燃液。
本发明实施例还提供一种阻燃方法，其包括：在物体表面施加所述的植物纤维阻燃液；
在一些实施方案中，所述物体包括植物纤维制品或植物秸秆。
例如，可以在所述的植物纤维阻燃液制备完成后，用喷雾或喷洒器将植物纤维阻燃液均匀喷在植物纤维表面，待干燥后即可得到阻燃植物纤维。
本发明的植物纤维阻燃液制备简单，阻燃效果好，对纤维性能影响小。通过偶联剂与玉米糊精的双重作用，可以将植物纤维阻燃液牢牢附在植物纤维表面。聚磷酸铵优异的阻燃性能以及玉米糊精良好的成碳效果使得纤维不会燃烧。同时由于应用于农业领域，对土壤的安全也是重要的考虑因素，本发明的植物纤维阻燃液，其主要成分都是氮磷元素，能够促进植物生长，玉米糊精则是生物来源，不会对环境造成影响。植物纤维阻燃液附着在秸秆表面，秸秆重新回收利用时不会对其基本性能造成显著影响。
下面结合若干优选实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。以下实施例中采用的实施条件可以根据实际需要而做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
实施例1：
选用以下原料：
聚磷酸铵20份，山西佳捷；
季戊四醇10份，阿拉丁；
三聚氰胺10份，阿拉丁；
硅烷偶联剂0.5份，KH560河南杰森；
玉米糊精7份，阿拉丁；
表面活性剂0.5份，正十二烷基硫醇，阿拉丁；
水50份。
将0.5份硅烷偶联剂KH560滴入50份水中，调节pH值至4，呈弱酸性，水解20分钟，调节pH值至7，混合液呈中性。然后将聚磷酸铵20份，季戊四醇10份，三聚氰胺10份，玉米糊精7份，表面活性剂正十二烷基硫醇0.5份，依次加入。充分搅拌即可得到植物纤维阻燃液。将植物纤维阻燃液用喷雾器喷洒在一公斤秸秆纤维表面，至其干燥。参阅图1所示是原始秸秆纤维的电镜图，图2是经过本实施例植物纤维阻燃液处理后的秸秆纤维的电镜图。
干燥后，取五十克样品酒精灯引燃10秒，熄灭后再引燃10秒。结果见表1。
取制备完的纤维，以质量分数30％加入聚丙烯中，密炼共混，然后注塑成型，测试其力学性能，数据见表2。
实施例2：
聚磷酸铵40份，山西佳捷；
季戊四醇20份，阿拉丁；
三聚氰胺20份，阿拉丁；
硅烷偶联剂1份，KH570河南杰森；
玉米糊精10份，阿拉丁；
表面活性剂1份，乙二醇，阿拉丁；
水80份。
将1份硅烷偶联剂KH570滴入50份水中，调节pH值至5，呈弱酸性，水解30分钟，调节pH值至7，混合液呈中性。然后将聚磷酸铵40份，季戊四醇20份，三聚氰胺20份，玉米糊精10份，表面活性剂乙二醇1份，依次加入。充分搅拌即可得到植物纤维阻燃液。将植物纤维阻燃液用喷雾器喷洒在一公斤秸秆纤维表面，至其干燥。
干燥后，取五十克样品酒精灯引燃10秒，熄灭后再引燃10秒，结果见表1。
取制备完的纤维，以质量分数30％加入聚丙烯中，密炼共混，然后注塑成型，测试其力学性能，数据见表2。
实施例3：
聚磷酸铵30份，山西佳捷；
季戊四醇15份，阿拉丁；
三聚氰胺15份，阿拉丁；
硅烷偶联剂0.5份，KH570河南杰森；
玉米糊精8份，阿拉丁；
表面活性剂1份，乙二醇，阿拉丁；
水50份。
将0.5份硅烷偶联剂KH570滴入50份水中，调节pH值至5.5，呈弱酸性，水解40分钟，调节pH值至7，混合液呈中性。然后将聚磷酸铵30份，季戊四醇15份，三聚氰胺15份，玉米糊精8份，表面活性剂乙二醇1份，依次加入。充分搅拌即可得到植物纤维阻燃液。将植物纤维阻燃液用喷雾器喷洒在一公斤秸秆纤维表面，至其干燥。
干燥后，取五十克样品酒精灯引燃10秒，熄灭后再引燃10秒，结果见表1。
取制备完的纤维，以质量分数30％加入聚丙烯中，密炼共混，然后注塑成型，测试其力学性能，数据见表2。
实施例4：
聚磷酸铵30份，山西佳捷；
季戊四醇10份，阿拉丁；
三聚氰胺10份，阿拉丁；
硅烷偶联剂1份，KH550河南杰森；
玉米糊精8份，阿拉丁；
表面活性剂1份，乙二醇，阿拉丁；
水60份。
将1份硅烷偶联剂KH550滴入60份水中，调节pH值至5，呈弱酸性，水解30分钟，调节pH值至7.5，混合液基本呈中性。然后将聚磷酸铵30份，季戊四醇10份，三聚氰胺10份，玉米糊精8份，表面活性剂乙二醇1份，依次加入。充分搅拌即可得到植物纤维阻燃液。将植物纤维阻燃液用喷雾器喷洒在一公斤秸秆纤维表面，至其干燥。
干燥后，取五十克样品酒精灯引燃10秒，熄灭后再引燃10秒，结果见表1。
取制备完的纤维，以质量分数30％加入聚丙烯中，密炼共混，然后注塑成型，测试其力学性能，数据见表2。
实施例5：
聚磷酸铵40份，山西佳捷；
季戊四醇10份，阿拉丁；
三聚氰胺20份，阿拉丁；
硅烷偶联剂0.8份，KH560河南杰森；
玉米糊精8份，阿拉丁；
表面活性剂1份，乙二醇，阿拉丁；
水70份。
将0.8份硅烷偶联剂KH560滴入70份水中，调节pH值至4.5，呈弱酸性，水解20分钟，调节pH值至6.5，混合液基本呈中性。然后将聚磷酸铵40份，季戊四醇10份，三聚氰胺20份，玉米糊精8份，表面活性剂乙二醇1份，依次加入。充分搅拌即可得到植物纤维阻燃液。将植物纤维阻燃液用喷雾器喷洒在一公斤秸秆纤维表面，至其干燥。
干燥后，取五十克样品酒精灯引燃10秒，熄灭后再引燃10秒，结果见表1。
取制备完的纤维，以质量分数30％加入聚丙烯中，密炼共混，然后注塑成型，测试其力学性能，数据见表2。
对照例1
商用购买阻燃液
阻燃液-中奥化工
其pH值为5左右，按期说明书要求浸泡24小时，然后干燥。
干燥后，取五十克样品酒精灯引燃10秒，熄灭后再引燃10秒，结果见表1，取制备完的纤维，以质量分数30％加入聚丙烯中，密炼共混，然后注塑成型，测试其力学性能，数据见表2。
对照例2
商用购买阻燃液
阻燃液-利瑞化工
按期说明书要求涂布在样品表面，然后干燥。
干燥后，取五十克样品酒精灯引燃10秒，熄灭后再引燃10秒，结果见表1，取制备完的纤维，以质量分数30％加入聚丙烯中，密炼共混，然后注塑成型，测试其力学性能，数据见表2。
表1.植物纤维阻燃液喷涂纤维干燥后两次点燃测试结果
第一次10s引燃 第二次10s引燃
原始纤维 完全燃烧 --
实施例1 离火后熄灭 离火后熄灭
实施例2 离火后熄灭 离火后熄灭
实施例3 离火后熄灭 离火后熄灭
实施例4 离火后熄灭 离火后熄灭
实施例5 离火后熄灭 离火后熄灭
对照例1 离火后熄灭 离火后燃烧数秒后熄灭
对照例2 离火后熄灭 持续燃烧
表2.植物纤维阻燃液处理纤维与聚丙烯共混力学性能测试
参照表1，从植物纤维阻燃液喷涂纤维干燥后两次点燃测试的结果来看，采用本发明植物纤维阻燃液处理的纤维，经两次酒精灯引燃均未能将纤维点燃。说明本发明能够有效使得植物纤维附着阻燃剂，使得纤维不能被引燃。而对照例1虽然两次都能熄灭，但是其制备需要浸泡24小时，时间太长，且其第二次10s引燃，离火后燃烧数秒后才熄灭，同时其pH为酸性，有环境问题的隐患。对照例2虽然处理简单，但是阻燃效果并不理想。
参照表2，从植物纤维阻燃液处理纤维与聚丙烯共混力学性能测试的结果来看，本发明植物纤维阻燃液处理后的纤维与原来的秸秆差别不大，阻燃液处理不会使得纤维在后续处理后造成力学性能的下降。而对照例1中由于其酸性浸泡24小时，破坏了植物纤维中的结构，导致力学性能出现了一定的下降。对照例2虽然其力学性能没明显变化，但是其阻燃性能不好。
此外，本案发明人还利用前文所列出的其它原料以及其它工艺条件等替代实施例1-5中的各种原料及相应工艺条件进行了相应试验，所需要验证的内容和与实施例1-5产品均接近。故而此处不对各个实施例的验证内容进行逐一说明，仅以实施例1～5作为代表说明本发明申请优异之处。
应当理解，以上所述的仅是本发明的一些实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的创造构思的前提下，还可以做出其它变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种植物纤维阻燃液，其特征在于，所述植物纤维阻燃液的原料包括：聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺、偶联剂、玉米糊精、表面活性剂和溶剂。
2.如权利要求1所述的植物纤维阻燃液，其特征在于，所述原料包括按照质量份数计算的如下组分：聚磷酸铵20-40份、季戊四醇10-20份、三聚氰胺10-20份、偶联剂0.5-1份、玉米糊精7-10份、表面活性剂0.5-1份、溶剂50-80份。
3.如权利要求1所述的植物纤维阻燃液，其特征在于：所述溶剂包括水。
4.如权利要求1所述的植物纤维阻燃液，其特征在于：所述聚磷酸铵选自水溶性聚磷酸铵。
5.如权利要求1所述的植物纤维阻燃液，其特征在于：所述偶联剂选自硅烷偶联剂。
6.如权利要求5所述的植物纤维阻燃液，其特征在于：所述硅烷偶联剂包括含有甲基丙烯酰氧基、氨基或环氧基的硅烷偶联剂中的任意一种或两种以上的组合。
7.如权利要求1所述的植物纤维阻燃液，其特征在于：所述表面活性剂包括甘油季戊四醇、正十二烷基硫醇和乙二醇中的任意一种或两种以上的组合。
8.一种植物纤维阻燃液的制备方法，其特征在于包括：
将0.5-1重量份偶联剂与50-80重量份溶剂混合，调节pH值至4-5.5，之后水解，调节pH值至6.5-7.5，得到混合液；
将20-40重量份聚磷酸铵、10-20重量份季戊四醇、10-20重量份三聚氰胺、7-10重量份玉米糊精及0.5-1重量份表面活性剂加入至所述混合液中，得到植物纤维阻燃液。
9.如权利要求8所述的植物纤维阻燃液的制备方法，其特征在于：所述溶剂包括水；和/或，所述聚磷酸铵选自水溶性聚磷酸铵；和/或，所述偶联剂选自硅烷偶联剂；和/或，所述水解的时间为20-40min。
10.一种阻燃方法，其特征在于包括：在物体表面施加权利要求1-7中任一项所述的植物纤维阻燃液；优选的，所述物体包括植物纤维制品或植物秸秆。
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