一種直鏈淀粉成碳劑及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及直鏈淀粉成碳劑的合成，尤其適用提高直鏈淀粉高溫成碳密度的成碳劑的生產(chǎn)。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]各類建筑物與各種企業(yè)的建設(shè)，都有較高的防火、阻燃需求。通常生產(chǎn)建筑防火材料的方法是在有機(jī)物建設(shè)材料中添加阻燃劑，目前各類阻燃劑市場(chǎng)價(jià)格均在3-5萬元/噸，成為企業(yè)的財(cái)務(wù)負(fù)擔(dān)。為降低建筑防火材料的材料成本,提高放火性能,研究燃燒機(jī)理,并針對(duì)各燃燒階段的特性，生產(chǎn)出針對(duì)不同燃燒階段起阻燃作用的阻燃劑是必然趨勢(shì)。
[0004]本發(fā)明的成碳劑產(chǎn)品作為輔助阻燃材料，具有原料來源豐富，容易加工，填充的高分子材料起到了良好的阻燃性能，由于直鏈淀粉價(jià)格較低，有效的降低了高分子材料的阻燃體系材料成本。本方法采用對(duì)直鏈淀粉疏水改性，對(duì)疏水直鏈淀粉活化，再對(duì)活化疏水直鏈淀粉表面包覆，產(chǎn)生了顯著的技術(shù)效果，可廣泛應(yīng)用于聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯等高分子材料產(chǎn)品的輔助阻燃加工。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于:本方法獲得的成碳劑在高溫時(shí)迅速脫水成碳，有機(jī)防火材料表面快速形成密度較大的碳層，碳層逐漸堆積增厚，阻斷氧氣，降低繼續(xù)燃燒的速度，是一種新型的輔助阻燃劑。
[0007]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種直鏈淀粉成碳劑及其生產(chǎn)方法，原料以重量份數(shù)配制，分步驟實(shí)施；
步驟I直鏈淀粉疏水改性:將直鏈淀粉80-100份、甘油5-10份、硅油2-5份、甲基丙烯酸酯1.0-6.0份，依次置于反應(yīng)釜中，常壓常溫下攪拌混合，再升溫至80-110°C，常壓下攪拌反應(yīng)，時(shí)間20-30min，當(dāng)直鏈淀粉吸水率降至15%以下，得疏水直鏈淀粉；
步驟2疏水直鏈淀粉活化處理:將疏水直鏈淀粉80-100份、白油0.1-3.0份、硅烷偶聯(lián)劑2.0-5.0份，依次置于反應(yīng)釜中，常溫常壓下攪拌混合，再升溫至80-110°C，常壓下攪拌反應(yīng)，時(shí)間10-20min，得活化疏水直鏈淀粉；
步驟3活化直鏈淀粉的表面包覆:將聚磷酸銨1-10份，季戊四醇衍生物3-15份，活化疏水直鏈淀粉按80-100份，按比例攪拌混合，置于反應(yīng)釜中，升溫至80-110°C，常壓反應(yīng)10-20min,即得直鏈淀粉成碳劑。
[0008]用來生產(chǎn)本發(fā)明的組分其中:
直鏈淀粉:
直鏈淀粉是D-葡萄糖基以a-(l，4)糖苷鍵連接的多糖鏈，分子中有200個(gè)左右葡萄糖基，分子量I?2X105，聚合度990，空間構(gòu)象卷曲成螺旋形，每一回轉(zhuǎn)為6個(gè)葡萄糖基。支鏈淀粉分子中除有a- (1，4)糖苷鍵的糖鏈外，還有a- (1，6)糖苷鍵連接的分支，分子中含300?400個(gè)葡萄糖基，分子量>2 X 107，聚合度7200，各分支也都是卷曲成螺旋形。淀粉與碘呈顏色反應(yīng)，直鏈淀粉為藍(lán)色，支鏈淀粉為紅褐色。
[0009]特性:
直鏈淀粉具有抗?jié)櫭浶裕苄暂^差，不溶于脂肪；直鏈淀粉不產(chǎn)生胰島素抗性；
直鏈淀粉糊化溫度較高，糯淀粉為73°C，而直鏈淀粉為81.350C ;直鏈淀粉的成膜性和強(qiáng)度很好，粘附性和穩(wěn)定性較支鏈淀粉差；
直鏈淀粉具有近似纖維的性能，用直鏈淀粉制成的薄膜，具有好的透明度、柔韌性、抗張強(qiáng)度和水不溶性，可應(yīng)用于密封材料、包裝材料和耐水耐壓材料的生產(chǎn)。
[0010]應(yīng)用價(jià)值:
高直鏈玉米淀粉相對(duì)于一般淀粉具有獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值，但在國(guó)內(nèi)，其應(yīng)用價(jià)值迄今為止，尚未得到研究者及開發(fā)者的重視，高直鏈玉米淀粉主要在如下幾個(gè)領(lǐng)域取得較顯著的進(jìn)展。食品工業(yè)、環(huán)境保護(hù)、醫(yī)療保健、輕工業(yè)、制藥業(yè)、紡織工業(yè)、石油鉆井。由于直鏈淀粉的特殊作用，高直鏈淀粉玉米在工業(yè)品市場(chǎng)上占有較穩(wěn)定的地位。高直鏈淀粉玉米的研究和開發(fā)具有重要的意義。
[0011]甲基丙烯酸
甲基丙烯酸無色結(jié)晶或透明液體，有刺激性氣味?？扇苡跓崴?，可溶于乙醇、乙醚等多數(shù)有機(jī)溶劑。易聚合成水溶性聚合物?？扇?，遇高熱、明火有燃燒危險(xiǎn)，受熱分解能產(chǎn)生有毒氣體。
[0012]中文名甲基丙烯酸英文名 Methacrylic acid
別稱異丁烯酸；ΜΑΑ; α -甲基丙烯酸'2-甲基丙烯酸
化學(xué)式C4H602分子量86.09熔點(diǎn)15°C沸點(diǎn)161°C
水溶性可溶于熱水，可溶于乙醇、乙醚等多數(shù)有機(jī)溶劑外觀無色結(jié)晶或透明液體，有刺激性氣味閃點(diǎn)68°C 聚磷酸銨
聚磷酸銨又稱多聚磷酸銨或縮聚磷酸銨(簡(jiǎn)稱APP)。聚磷酸銨無毒無味，不產(chǎn)生腐蝕氣體，吸濕性小，熱穩(wěn)定性高，是一種性能優(yōu)良的非鹵阻燃劑。
[0013]聚磷酸銨是一種含N和P的聚磷酸鹽，按其聚合度可分為低聚、中聚以及高聚3種，其聚合度越高水溶性越小，反之則水溶性越大。按其結(jié)構(gòu)可以分為結(jié)晶形和無定形，結(jié)晶態(tài)聚磷酸銨為長(zhǎng)鏈狀水不溶性鹽。聚磷酸銨的分子通式為(NH4) (n+2)Pn0(3n+l)，當(dāng)η為10?20時(shí)，為水溶性；當(dāng)η大于20時(shí)，為難溶性。
[0014]季戊四醇
季戍四酉享 Pentaerythrite;Pentaerythritol 縮寫:PER
結(jié)構(gòu)式:C(CH20H)4分子式:C5H1204分子量:136.15
性狀:白色結(jié)晶或粉末熔點(diǎn):261~262°C沸點(diǎn):276°C
相對(duì)密度:1.395g/cm3折射率:1.548
溶解性:15°C時(shí)Ig溶于18ml水。溶于乙醇、甘油、乙二醇、甲酰胺。不溶于丙酮、苯、四氯化碳、乙醚和石油醚等。
[0015]穩(wěn)定性:在空氣中很穩(wěn)定,不易吸水。
[0016]其他物化性質(zhì):略有甜味，基本無毒。
[0017]制取方法:乙醛與甲醛在堿性條件下縮合后用氫氣還原或者與甲醛在強(qiáng)堿條件下反應(yīng)得到。
[0018]主要用途
季戊四醇主要用在涂料工業(yè)中，可用以制造醇酸樹脂涂料，能使涂料膜的硬度、光澤和耐久性得以改善。它也用作色漆、清漆和印刷油墨等所需的松香脂的原料，并可制干性油、陰燃性涂料和舫空潤(rùn)滑油等。季戊四醇的脂肪酸酯是高效的潤(rùn)滑劑和聚氯乙烯增塑劑，其環(huán)氧衍生物則是生產(chǎn)非離生表面活性劑的原料。季戊四醇易與金屬形成絡(luò)合物，也在洗滌劑配方中作為硬水軟化劑使用。此外，還用于醫(yī)藥、農(nóng)藥等生產(chǎn)。
[0019]本發(fā)明的技術(shù)原理:對(duì)直鏈淀粉進(jìn)行疏水改性，降低直鏈淀粉吸水率；偶聯(lián)活化處理，提高直鏈淀粉與高分子材料的相容性及加工流動(dòng)性；加入季戊醇衍生物包覆，使得產(chǎn)品在200°C以下不變色；從而使得直鏈淀粉成碳劑產(chǎn)品熔程控制在較高較短的范圍內(nèi)，在與高分子材料熔融混合接枝反應(yīng)時(shí)，提高了產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性，防止產(chǎn)品熱加工過程中黃化；疏水直鏈活化淀粉作為碳源，被季戊醇衍生物包覆后，可在高溫時(shí)快速形成密度較大的碳層逐漸堆積增厚，阻斷氧氣，降低繼續(xù)燃燒的速度。本產(chǎn)品使用效果突出，彰顯技術(shù)進(jìn)步。
[0020]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在高溫時(shí)迅速脫水成碳，在有機(jī)防火材料表面快速形成密度較大的碳層，碳層逐漸堆積增厚，阻斷氧氣，降低了繼續(xù)燃燒的速度，是一種新型的輔助阻燃劑。
[0021]【附圖說明】:
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]一種直鏈淀粉成碳劑及其生產(chǎn)方法，如圖1所示。
[0023]實(shí)施例1
直鏈淀粉成碳劑的生產(chǎn):以重量份數(shù)配制原料；
I)直鏈淀粉疏水改性:取直鏈淀粉100份，甘油5-8份、硅油2-3份、甲基丙烯酸酯1-3份常壓熱混合，混合溫度80-110°C，混合時(shí)間15分鐘，吸水率降低至14%以下。
[0024]2)疏水直鏈淀粉活化處理:白油2-3份、硅烷偶聯(lián)劑1-3份，常溫混合，再與疏水直鏈淀粉100份常壓熱混合，混合溫度80-110°C，混合時(shí)間15分鐘活化。
[0025]3)活化直鏈淀粉的表面包覆:取聚磷酸銨2-8份、季戊四醇衍生物3-8份，與活化疏水直鏈淀粉100份常壓熱混合，混合溫度80-110°C，混合包覆時(shí)間10-15分鐘，制得直鏈淀粉成碳劑。
[0026]實(shí)施例2
直鏈淀粉成碳劑的生產(chǎn):以重量份數(shù)配制原料；
I)直鏈淀粉疏水改性:取直鏈淀粉100份，甘油7-10份、硅油3-5份、甲基丙烯酸酯4-6份常壓熱混合，混合溫度80-110°C，混合時(shí)間15分鐘，吸水率降低至14%以下。
[0027]2)疏水直鏈淀粉活化處理:白油1-2份、硅烷偶聯(lián)劑3-5份，常溫混合，再與疏水直鏈淀粉100份常壓熱混合，混合溫度80-110°C，混合時(shí)間15分鐘活化。
[0028]3)活化直鏈淀粉的表面包覆:取聚磷酸銨5-10份、季戊四醇衍生物10-15份，與活化疏水直鏈淀粉100份常壓熱混合，混合溫度80-110°C，混合包覆時(shí)間10-15分鐘，制得直鏈淀粉成碳劑。
[0029]本產(chǎn)品的應(yīng)用效果:本公司生產(chǎn)的聚苯乙烯難燃專用料，在生產(chǎn)擠出聚苯乙烯外墻保溫發(fā)泡板時(shí)添加8-12%，達(dá)到BI級(jí)阻燃技術(shù)指標(biāo)。在聚苯乙烯難燃專用料配方中添加8-15% “直鏈淀粉成碳劑”，將制得的難燃專用料，添加8-12%到擠出聚苯乙烯外墻保溫發(fā)泡板生產(chǎn)配方中，達(dá)到BI級(jí)阻燃技術(shù)指標(biāo)。降低難燃專用料材料成本2000-3000元/噸。
[0030]本產(chǎn)品選用的原料的生產(chǎn)廠家:
直鏈淀粉:上海權(quán)旺生物科技有限公司甘油:新疆米東區(qū)甘油廠
甲基硅油:美國(guó)道康寧
甲基丙烯酸:威海金合思化工有限公司
白油:奎屯宇泰化工有限公司
硅烷偶聯(lián)劑:南京曙光硅烷化工有限公司
聚磷酸銨:濟(jì)南泰星精細(xì)化工有限公司
季戊四醇衍生物:江蘇瑞陽化工股份公司
本產(chǎn)品為自主發(fā)明產(chǎn)品，尚無任何報(bào)備的標(biāo)準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種直鏈淀粉成碳劑及其生產(chǎn)方法，其特征在于:原料以重量份數(shù)配制，分步驟實(shí)施； 步驟I直鏈淀粉疏水改性:將直鏈淀粉80-100份、甘油5-10份、硅油2-5份、甲基丙烯酸酯1.0-6.0份，依次置于反應(yīng)釜中，常壓常溫下攪拌混合，再升溫至80-110°C，常壓下攪拌反應(yīng)，時(shí)間20-30min，當(dāng)直鏈淀粉吸水率降至15%以下，得疏水直鏈淀粉； 步驟2疏水直鏈淀粉活化處理:將疏水直鏈淀粉80-100份、白油0.1-3.0份、硅烷偶聯(lián)劑2.0-5.0份，依次置于反應(yīng)釜中，常溫常壓下攪拌混合，再升溫至80-110°C，常壓下攪拌反應(yīng)，時(shí)間10-20min，得活化疏水直鏈淀粉； 步驟3活化直鏈淀粉的表面包覆:將聚磷酸銨1-10份，季戊四醇衍生物3-15份，活化疏水直鏈淀粉按80-100份，按比例攪拌混合，置于反應(yīng)釜中，升溫至80-110°C，常壓反應(yīng)10-20min,即得直鏈淀粉成碳劑。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種直鏈淀粉成碳劑及其生產(chǎn)方法，有如下步驟組成：步驟1直鏈淀粉疏水改性，將直鏈淀粉、甘油、硅油、甲基丙烯酸酯依次加入反應(yīng)釜中，混合、升溫得疏水直鏈淀粉，步驟2在疏水直鏈淀粉中加入白油、硅烷偶聯(lián)劑，升溫，攪拌混合，得活化疏水直鏈淀粉，步驟3在活化疏水直鏈淀粉中加入聚磷酸銨，季戊四醇衍生物，攪拌混合，置于反應(yīng)釜中升溫反應(yīng)，即得直鏈淀粉成碳劑。其有機(jī)防火材料表面快速形成密度較大的碳層，碳層逐漸堆積增厚，阻斷氧氣，降低繼續(xù)燃燒的速度，是一種新型的輔助阻燃劑。
【IPC分類】C08J7-06, C08L3-14, C08B33-00, C08L25-06
【公開號(hào)】CN104592405
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410786619
【發(fā)明人】張晶
【申請(qǐng)人】新疆德美隆合成材料科技有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2014年12月18日