一种抑烟剂及其制备方法与流程

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1.本发明涉及多元阻燃技术领域，具体涉及一种抑烟剂及其制备方法。


背景技术：

2.随着社会科学技术的发展和生活水平的提高，有机聚合物材料得到迅速的发展，其产量逐年提高。聚合物材料已经在建筑材料、装饰材料、电线电缆、电子电器、信息和交通运输等领域得到了广泛应用。直到目前，pvc仍是一种应用十分广泛的通用型高分子材料，由于其价格便宜，且具有优良的加工性能，使用性能和装饰性能等诸多方面的优点。常用的pvc材料如塑料地板块、塑料门窗和abs/pvc复合材料。pvc自身就具有良好的难燃性，其极限氧指数(loi)可高达45％，尽管硬质pvc中加一定量的可燃性加工助剂、润滑剂和改性剂，使其极限氧指数有所降低，但是它仍然具有较高的极限氧指数。
3.软质pvc由于添加了大量的增塑剂，如邻苯二甲酸二异辛酯(dop)等，这类增塑剂十分容易燃烧，从而大大降低了材料的极限氧指数，甚至是极限氧指数降低到21％以下，变成可燃性材料。pvc在火灾中燃烧时不仅产生一定的热量，同时更严重的是产生大量的黑烟和腐蚀性气体。因此，pvc的抑烟和阻燃，特别是抑烟，已经发展成为阻燃科学研究研究的关键问题之一，对这一问题的解决具有十分重要的经济意义、社会效益和理论研究价值。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于提供一种抑烟剂及其制备方法，将该抑烟剂应用到pvc中，能够有效降低稀有金属元素的用量，抑烟效率更高。
5.本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
6.本发明的一个目的在于提供一种抑烟剂，包括钼酸铁和硼酸锌，所述钼酸铁包覆在硼酸锌上。
7.所述抑烟剂的粒径为0.1-3μm。
8.所述钼酸铁在抑烟剂中质量占比为5-30％。
9.所述钼酸铁为纳米级。
10.本发明第二目的在于提供一种抑烟剂的制备方法，包括以下步骤：
11.1)将可溶性铁盐、硼酸锌加入水中，形成溶液a；
12.2)将可溶性钼盐、表面活性剂溶于水中，形成溶液b；
13.3)搅拌下将溶液b逐滴滴加至溶液a中，得到溶液c：
14.4)将ph调节剂加入溶液c中，超声分散，得到混合液；
15.5)将混合液在90-150℃下反应3-8h；
16.6)将反应物冷却至常温，过滤，水洗，烘干；
17.7)将烘干的粉体研磨，过筛，得到fe2(moo4)3包覆硼酸锌的抑烟剂。
18.所述可溶性铁盐为硝酸铁、氯化铁、硫酸铁中的至少一种。
19.所述可溶性钼盐为八钼酸铵、钼酸钠中的至少一种。
20.所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮(pvp)、葡萄糖中的至少一种。
21.所述可溶性铁盐、可溶性钼盐、硼酸锌的质量比为(0.5-3):(0.5-4):(5-15)。
22.所述滴加的时间为15-45min。
23.所述ph调节剂为硝酸、硫酸、盐酸中的至少一种，ph调节为9-10。
24.本发明的有益效果是：
25.(1)与钼酸铁直接作为抑烟剂使用相比，相同质量的本发明的抑烟剂中稀有金属元素钼含量较少，能够降低成本。
26.(2)与钼酸铁、硼酸锌直接在pvc中共混相比，本发明抑烟剂(钼酸铁包覆硼酸锌)在pvc中的抑烟效果更佳。
附图说明：
27.图1为实施例1所得产品的粒径分布测试图；
28.图2为对比例1所得产品的粒径分布测试图；
29.图3为实施例1所得产品的烟密度测试图；
30.图4为实施例1所得产品的sem图。
具体实施方式：
31.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和图示，进一步阐述本发明。
32.硼酸锌为安徽壹石通材料科技股份有限公司提供，d
50
为2～3μm，灼烧失重为13.5％。
33.pvp源于阿拉丁试剂有限公司，分子量为3500。
34.实施例1
35.首先，称取0.601g硝酸铁、6.80g硼酸锌加入150ml水中，用磁力搅拌装置搅拌至固体原料完全溶解形成溶液a。
36.其次，称取0.88g八钼酸铵、0.1g表面活性剂pvp溶于150ml水中，用磁力搅拌装置搅拌至固体原料完全溶解形成溶液b。
37.在溶液a保持不断搅拌的情况下，将溶液b逐滴滴加至溶液a中，滴加速度为200ml/30min，得到溶液c。
38.采用稀硝酸作为ph调节剂，将ph调节剂入溶液c中调节ph为9.2，超声分散30min，得到混合液。
39.将混合液放入三口烧瓶中，于油浴110℃中反应5h，辅助设置冷凝回流装置和搅拌装置。
40.将反应物冷却至常温，过滤，去离子水洗2遍，置于真空烘箱中60℃烘干。
41.将烘干的粉体研磨，过150目筛，得到fe2(moo4)3包覆硼酸锌的抑烟剂。
42.称取制备的fe2(moo4)3包覆硼酸锌，添加在对比例4中阻燃pvc配方d中，质量占比为5％，使用密炼机进行加工共混，制备样片，并进行性能测试。
43.实施例2
44.首先，称取1.02g硝酸铁、6.80g硼酸锌加入150ml水中，用磁力搅拌装置搅拌至固
体原料完全溶解形成溶液a。
45.其次，称取1.76g八钼酸铵、0.1g表面活性剂pvp溶于150ml水中，用磁力搅拌装置搅拌至固体原料完全溶解形成溶液b。
46.在溶液a保持不断搅拌的情况下，将溶液b逐滴滴加至溶液a中，滴加速度为200ml/30min，得到溶液c。
47.采用稀硝酸作为ph调节剂，将ph调节剂加入溶液c中调节ph为10，超声分散30min，得到混合液。
48.将混合液放入三口烧瓶中，于油浴110℃中反应5h，辅助设置冷凝回流装置和搅拌装置。
49.将反应物冷却至常温，过滤，去离子水洗2遍，置于真空烘箱中60℃烘干将烘干的粉体研磨，过150目筛，得到fe2(moo4)3包覆硼酸锌的抑烟剂。
50.称取制备的fe2(moo4)3包覆硼酸锌，添加在对比例4中阻燃pvc配方d中，质量占比为5％，使用密炼机进行加工共混，制备样片，并进行性能测试。
51.实施例3
52.首先，称取1.53g硝酸铁、6.80g硼酸锌加入150ml水中，用磁力搅拌装置搅拌至固体原料完全溶解形成溶液a。
53.其次，称取2.64g八钼酸铵、0.1g表面活性剂pvp溶于150ml水中，用磁力搅拌装置搅拌至固体原料完全溶解形成溶液b。
54.在溶液a保持不断搅拌的情况下，将溶液b逐滴滴加至溶液a中，滴加速度为300ml/30min，得到溶液c。
55.采用稀硝酸作为ph调节剂，将ph调节剂加入溶液c中调节ph为9.6，超声分散30min，得到混合液。
56.将混合液放入三口烧瓶中，于油浴150℃中反应3h，辅助设置冷凝回流装置和搅拌装置。
57.将反应物冷却至常温，过滤，去离子水洗2遍，置于真空烘箱中60℃烘干。
58.将烘干的粉体研磨，过150目筛，得到fe2(moo4)3包覆硼酸锌的抑烟剂。
59.称取制备的fe2(moo4)3包覆硼酸锌，添加在对比例4中阻燃pvc配方d中，质量占比为5％，使用密炼机进行加工共混，制备样片，并进行性能测试。
60.实施例4
61.首先，称取0.401g六水氯化铁、6.80g硼酸锌加入150ml水中，用磁力搅拌装置搅拌至固体原料完全溶解形成溶液a。
62.其次，称取0.919g钼酸钠、0.1g表面活性剂pvp溶于150ml水中，用磁力搅拌装置搅拌至固体原料完全溶解形成溶液b。
63.在溶液a保持不断搅拌的情况下，将溶液b逐滴滴加至溶液a中，滴加速度为100ml/30min，得到溶液c。
64.采用稀盐酸作为ph调节剂，将ph调节剂入溶液c中调节ph为9.2，超声分散30min，得到混合液。
65.将混合液放入三口烧瓶中，于油浴90℃中反应8h，辅助设置冷凝回流装置和搅拌装置。
66.将反应物冷却至常温，过滤，去离子水洗2遍，置于真空烘箱中60℃烘干。
67.将烘干的粉体研磨，过150目筛，得到fe2(moo4)3包覆硼酸锌的抑烟剂。
68.称取制备的fe2(moo4)3包覆硼酸锌，添加在对比例4阻燃pvc配方d中，质量占比为5％，使用密炼机进行加工共混，制备样片，并进行性能测试。
69.对比例1
70.首先，称取0.601g硝酸铁于150ml水中，用磁力搅拌装置搅拌至固体原料完全溶解形成溶液a。
71.其次，称取0.88g八钼酸铵、1g表面活性剂pvp溶于150ml水中，用磁力搅拌装置搅拌至固体原料完全溶解形成溶液b。
72.在溶液a保持不断搅拌的情况下，将溶液b逐滴滴加至溶液a中，滴加速度为100ml/30min，得到溶液c。
73.采用稀硝酸作为ph调节剂，将ph调节剂加入溶液c中调节ph为9.5，超声分散30min，得到混合液。
74.将混合液放入三口烧瓶中，于油浴110℃中反应5h，辅助设置冷凝回流装置和搅拌装置。
75.将反应物冷却至常温，过滤，去离子水洗2遍，置于真空烘箱中60℃烘干将烘干的粉体研磨，过150目筛，得到fe2(moo4)3抑烟剂。
76.称取制备的fe2(moo4)3，添加在对比例4中阻燃pvc配方d中，质量占比为5％，使用密炼机进行加工共混，制备样片，并进行性能测试。
77.对比例2
78.称取质量比为1:10的钼酸铁与硼酸锌，添加在对比例4中阻燃pvc配方d中，质量占比为5％，使用密炼机进行加工共混，制备样片，并进行性能测试。
79.对比例3
80.称取质量比为1:1:10的氧化钼、氧化铁与硼酸锌，添加在对比例4中阻燃pvc配方d中，质量占比为5％，使用密炼机进行加工共混，制备样片，并进行性能测试。
81.对比例4
82.按照阻燃pvc配方d，使用密炼机进行加工共混，制备样片，并进行性能测试。
83.阻燃pvc配方d以及样片制备步骤：称取pvc树脂100份、对苯二甲酸二辛酯(dotp)26份、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯txib 5份、氢氧化铝ath 12份、钙锌稳定剂3份，全部投入密炼机共混，当混炼温度升温至150℃时，混炼15min后出料；出料后，用平板硫化机进行硫化，硫化温度为150℃，硫化时间为10min，压力为10～15mpa，得到成型材料。将成型材料按照国标gb/t 1040.3测定拉伸性能，gb/t 8323.2单室法测定烟密度，gb/t 24093测定氧指数。
84.抑烟效率＝(1-改善后烟密度/改善前烟密度)
×
100％
85.测试结果见表1。
86.表1
[0087][0088]
实施例1-3中钼酸铁与硼酸锌质量比分别为0.12:1、0.24:1、0.36:1，其中钼酸铁包覆硼酸锌含量的提升，与对比例4比较得出测试数据：力学性能基本没有改变，氧指数稍有提高为28.0-28.4，烟密度下降明显，抑烟效率为42-48％。
[0089]
实施例4为采用其他铁盐、钼酸盐合成包覆于硼酸锌表面，其各项测试性能与实施例1基本相同。
[0090]
对比例1为单独合成钼酸铁，与实施例1比较得出测试数据：根据粒径分析测得，对比例1合成材料d
50
约为7.6μm，实施例1合成材料粒径分布为双峰分布，d
50
为2.9μm。对比例1的钼酸铁用于pvc中，力学性能明显降低，抑烟效率较实施例1降低14％。
[0091]
实施例1与对比例2-3比较，表明采用合成工艺制备包覆效果，在抑烟性能为42％上，优于无包覆钼酸铁、硼酸锌在pvc共混的31％和氧化钼、氧化铁、硼酸锌在pvc中共混的35％，在力学性能拉伸强度和断裂伸长率上基本相同，在氧指数测试中表现稍优秀。
[0092]
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。