本發(fā)明是屬于阻燃劑制備工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種學(xué)校試驗(yàn)臺(tái)用阻燃劑的制備工藝。
背景技術(shù)：
近期，發(fā)生了清華大學(xué)、中南大學(xué)火災(zāi)案，案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)令人惋惜，祖國(guó)棟梁早早夭折。因?yàn)閷W(xué)校試驗(yàn)等教育活動(dòng)引發(fā)的火災(zāi)造成學(xué)校人、財(cái)、物發(fā)生重大損失的事故，不得不引起我們的重視，學(xué)校人口密度大，學(xué)習(xí)強(qiáng)度高，承擔(dān)著學(xué)習(xí)教育教學(xué)的重大責(zé)任，因此學(xué)校教育教學(xué)過(guò)程中的所用的教具、辦公用品、實(shí)驗(yàn)室用品的阻燃性，關(guān)系到廣大教育工作者和祖國(guó)花朵的人身和財(cái)產(chǎn)的安全。
阻燃劑在防火安全中的作用已經(jīng)得到了證實(shí)。據(jù)歐盟委員會(huì)評(píng)估，過(guò)去10年中阻燃劑的使用使歐洲的火災(zāi)死亡人數(shù)減少了20%。據(jù)環(huán)球塑化相關(guān)報(bào)道，2013年韓亞航空公司的航班在舊金山失事，2005年法國(guó)航空公司的航班在多倫多墜機(jī)的兩場(chǎng)事故中，由于使用的阻燃劑符合美國(guó)航空業(yè)對(duì)耐火安全座椅和貨運(yùn)飛機(jī)的規(guī)定要求，人們得以幸免于難。
為了減少學(xué)校試驗(yàn)等教育、學(xué)習(xí)活動(dòng)造成的因?yàn)榛馂?zāi)事故引發(fā)的重大人身、財(cái)產(chǎn)損失，本發(fā)明發(fā)明一種學(xué)校試驗(yàn)臺(tái)用六溴環(huán)十二烷阻燃劑；六溴環(huán)十二烷(HBCD)有多種異構(gòu)體，對(duì)熱和紫外光穩(wěn)定性好。溶于甲醇、乙醇、丙酮、醋酸戊酯，可用于學(xué)校試驗(yàn)臺(tái)、教學(xué)用品等復(fù)合板材的阻燃。
現(xiàn)有技術(shù)制備六溴環(huán)十二烷的過(guò)程中主要存在以下不足：
1、現(xiàn)有技術(shù)中的阻燃劑，熔點(diǎn)低；
2、現(xiàn)有技術(shù)中制備的六溴環(huán)十二烷阻燃劑，含雜質(zhì)較多；
3、現(xiàn)有技術(shù)制備的六溴環(huán)十二烷，γ-異構(gòu)體占混合物的70%以下；
4、現(xiàn)有技術(shù)在制備六溴環(huán)十二烷阻燃劑的過(guò)程中，單純使用醇做溶劑，導(dǎo)致溴素與醇發(fā)生反應(yīng)，不僅增加了副產(chǎn)物，同時(shí)導(dǎo)致溴素的大量消耗。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供學(xué)校試驗(yàn)臺(tái)用阻燃劑的制備新工藝，以實(shí)現(xiàn)以下發(fā)明目的：
1、本發(fā)制備的學(xué)校試驗(yàn)臺(tái)用阻燃劑，含雜質(zhì)少，熔點(diǎn)高；
2、本發(fā)制備的學(xué)校試驗(yàn)臺(tái)用六溴環(huán)十二烷阻燃劑，α-異構(gòu)體含量少；
3、本發(fā)制備的學(xué)校試驗(yàn)臺(tái)用六溴環(huán)十二烷阻燃劑，β-異構(gòu)體含量少；
4、本發(fā)制備的學(xué)校試驗(yàn)臺(tái)用六溴環(huán)十二烷阻燃劑，γ-異構(gòu)體含量多；
5、本發(fā)明在制備阻燃劑的過(guò)程中，使用組合溶劑，減少副產(chǎn)物的產(chǎn)生，降低溴素的消耗；
6、利用本發(fā)明制備的六溴環(huán)十二烷阻燃劑應(yīng)用在教育用具、試驗(yàn)臺(tái)等的材料中，可得到理想的阻燃性能，可以大幅的降低板材的發(fā)煙總量和總發(fā)熱量。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種學(xué)校試驗(yàn)臺(tái)用阻燃劑的制備工藝，其特征在于：所述制備的阻燃劑為六溴環(huán)十二烷。
以下是對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：
所述制備的六溴環(huán)十二烷熔點(diǎn)為192-200℃；α-異構(gòu)體的含量為2-3%；β-異構(gòu)體的含量為1.5-2.1%；γ-異構(gòu)體的含量為86-92%。
所述工藝包括步溶劑配制步驟；所述溶劑原料為醇、鹵代烴、水、鹽。
所述醇、鹵代烴、水的質(zhì)量比為：45-50:40-50:1-10；所述醇為正丁醇、2-甲基-1-丙醇、二甲基甲醇、2-乙基己醇的一種或幾種；所述鹵代烴為氯仿、1,2-二氯乙烷、四氯化碳的一種或幾種。
所述鹽為氯化銨、氯化鉀、溴化鈉、硝酸銨、硝酸鈉、磷酸銨、氯化鈉的一種或幾種；所述鹽的的濃度為濃度為75-82g/L。
所述工藝還包括反應(yīng)步驟；所述反應(yīng)步驟包括：將環(huán)十二碳三烯和溴素同時(shí)滴加到反應(yīng)罐中；加入的環(huán)十二碳三烯的質(zhì)量與溴素的質(zhì)量為1：3.1-3.5，部分溴素在環(huán)十二碳三烯開(kāi)始加入前預(yù)先加入到反應(yīng)罐中；預(yù)先加入的溴素的質(zhì)量為加入溴素總質(zhì)量的25-27%。
所述反應(yīng)步驟，溫度為20-25℃，反應(yīng)壓力為0.1-0.3MPa，反應(yīng)時(shí)間為120-140min。
所述工藝還包括分解步驟；所述分解步驟中分解混合溶液的組成為：15-18wt%的堿性溶液與2.5-3.1g/L的氯化鈉水溶液混合而成；所述混合溶液中堿性水溶液與氯化鈉水溶液的體積比為2.5-3：1；所述分解混合溶液的溫度為42-45℃。
所述堿性水溶液為氨水、碳酸鈉水溶液、氫氧化鈉的一種或幾種。
所述工藝還包括后處理步驟；所述后處理步驟包括水洗步驟；所述水洗步驟包括：將粗產(chǎn)品先用40-50℃的熱水洗滌20-30min，再用60-70℃的熱水洗滌50-55min。
由于采用的上述技術(shù)方案，本發(fā)明達(dá)到的技術(shù)效果如下：
1、本發(fā)明制備的學(xué)校試驗(yàn)臺(tái)用六溴環(huán)十二烷阻燃劑，含雜質(zhì)少，熔點(diǎn)為192-200℃；
2、本發(fā)明制備的學(xué)校試驗(yàn)臺(tái)用六溴環(huán)十二烷阻燃劑，α-異構(gòu)體占制得產(chǎn)品質(zhì)量的2-3%；
3、本發(fā)明制備的學(xué)校試驗(yàn)臺(tái)用六溴環(huán)十二烷阻燃劑，β-異構(gòu)體占制得產(chǎn)品的1.5-2.1%；
4、本發(fā)明制備的學(xué)校試驗(yàn)臺(tái)用六溴環(huán)十二烷阻燃劑，γ-異構(gòu)體占制得產(chǎn)品的的86-92%；
5、本發(fā)明實(shí)施例1、2、3制備的學(xué)校試驗(yàn)臺(tái)用六溴環(huán)十二烷阻燃劑熔點(diǎn)為192-195℃；α-異構(gòu)體的含量為2.5-3%；β-異構(gòu)體的含量為1.8-2.1%；γ-異構(gòu)體的含量為86-90%；
6、本發(fā)明實(shí)施例7-8制備的學(xué)校試驗(yàn)臺(tái)用六溴環(huán)十二烷阻燃劑，熔點(diǎn)為200℃；α-異構(gòu)體含量為2%；β-異構(gòu)體的含量為1.5%；γ-異構(gòu)體的含量為91-92%；
7、利用本發(fā)明制備的學(xué)校試驗(yàn)臺(tái)用六溴環(huán)十二烷阻燃劑，可以大幅的降低板材的發(fā)煙總量，可使板材600秒總發(fā)煙量由3.65 m2降低到0.4-0.51 m2；可使板材的180秒內(nèi)總發(fā)熱量控制在3.51-3.83 MJ/m2；
8、本發(fā)明制備學(xué)校試驗(yàn)臺(tái)用阻燃劑過(guò)程中，使用組合溶劑，減少副產(chǎn)物的產(chǎn)生，降低溴素的消耗。
具體實(shí)施方式：
實(shí)施例1：一種學(xué)校試驗(yàn)臺(tái)用阻燃劑的制備工藝，包括以下步驟：
步驟1、溶劑配置：
將醇溶劑與鹵代烴、水和鹽混合，制備成混合溶劑；所述醇為2-乙基己醇的一種或幾種；鹵代烴為氯仿；所述醇、鹵代烴、水的質(zhì)量比為：45:40:3；所述鹽為溴化鈉，所述溴化鈉的濃度為75g/L。
步驟2、反應(yīng)
在原料罐中，裝入步驟1制備的溶劑，開(kāi)啟攪拌器。將環(huán)十二碳三烯和溴素同時(shí)滴加到反應(yīng)罐中，兩者滴加的速度要保持一致。
加入的環(huán)十二碳三烯的質(zhì)量與溴素的質(zhì)量為1：3.1，部分溴素在環(huán)十二碳三烯開(kāi)始加入前預(yù)先加入到反應(yīng)罐中；預(yù)先加入的溴素的質(zhì)量為加入溴素總質(zhì)量的25%；
整個(gè)加料過(guò)程中控制反應(yīng)溫度在20℃，反應(yīng)壓力為0.15MPa，反應(yīng)時(shí)間為120min。
步驟3、 分解
向反應(yīng)混合物邊攪拌邊加入分解溶液；所述分解溶液是由15wt%的堿性溶液與2.5g/L的氯化鈉水溶液混合而成；所述混合溶液中堿性水溶液與氯化鈉水溶液的體積比為2.5：1；所述堿性水溶液為氨水。
分解溶液的溫度42℃；加入分解溶液直至反應(yīng)物料的pH值達(dá)到10以上，繼續(xù)攪拌反應(yīng)混合物30min。
步驟4 、后處理
分出洗滌堿鹽水，反應(yīng)物料進(jìn)行離心、水洗，得濾餅，排出的混合溶液，回收繼續(xù)使用。
所述水洗步驟：粗產(chǎn)品先用40℃的熱水洗滌20min，再用60℃的熱水洗滌50min。
實(shí)施例2 一種學(xué)校試驗(yàn)臺(tái)用阻燃劑的制備工藝，包括以下步驟：
步驟1、溶劑配制
將醇溶劑與鹵代烴、水和鹽混合，制備成混合溶劑。所述醇為正丁醇； 所述鹵代烴為氯仿； 所述醇、鹵代烴、水的質(zhì)量比為：49:42:3；
所述鹽為氯化鉀；所述鹽的的濃度為76g/L。
步驟2、反應(yīng)
在原料罐中，裝入步驟1制備的溶劑，開(kāi)啟攪拌器。將環(huán)十二碳三烯和溴素同時(shí)滴加到反應(yīng)罐中，兩者滴加的速度要保持一致。
加入的環(huán)十二碳三烯的質(zhì)量與溴素的質(zhì)量為1：3.2，部分溴素在環(huán)十二碳三烯開(kāi)始加入前預(yù)先加入到反應(yīng)罐中；預(yù)先加入的溴素的質(zhì)量為加入溴素總質(zhì)量的25%；
整個(gè)加料過(guò)程中控制反應(yīng)溫度在20℃，反應(yīng)壓力為0.1MPa，反應(yīng)時(shí)間為120min。
步驟3、 分解
向反應(yīng)混合物邊攪拌邊加入分解溶液；所述分解溶液是由18wt%的堿性溶液與2.8g/L的氯化鈉水溶液混合而成；所述混合溶液中堿性水溶液與氯化鈉水溶液的體積比為2.5：1；所述堿性水溶液為氨水；
分解溶液的溫度42℃；加入分解溶液直至反應(yīng)物料的pH值達(dá)到10以上。繼續(xù)攪拌反應(yīng)混合物40min。
步驟4、后處理
分出洗滌堿鹽水，反應(yīng)物料進(jìn)行離心、水洗，得濾餅，排出的混合溶液，回收繼續(xù)使用。
所述水洗步驟：粗產(chǎn)品先用42℃的熱水洗滌25min，再用62℃的熱水洗滌52min。
實(shí)施例3 一種學(xué)校試驗(yàn)臺(tái)用阻燃劑的制備工藝，包括以下步驟：
步驟1、溶劑配制
將醇溶劑與鹵代烴、水和鹽混合，制備成混合溶劑。所述醇為二甲基甲醇； 所述鹵代烴為1,2-二氯乙烷；所述醇、鹵代烴、水的質(zhì)量比為：48:45:6；
所述鹽為氯化鈉；鹽的的濃度為80g/L。
步驟2、反應(yīng)
在原料罐中，裝入步驟1制備的溶劑，開(kāi)啟攪拌器。將環(huán)十二碳三烯和溴素同時(shí)滴加到反應(yīng)罐中，兩者滴加的速度要保持一致。
加入的環(huán)十二碳三烯的質(zhì)量與溴素的質(zhì)量為1：3.1，部分溴素在環(huán)十二碳三烯開(kāi)始加入前預(yù)先加入到反應(yīng)罐中；預(yù)先加入的溴素的質(zhì)量為加入溴素總質(zhì)量的25%；
整個(gè)加料過(guò)程中控制反應(yīng)溫度在23℃，反應(yīng)壓力為0.2MPa，反應(yīng)時(shí)間為130min。
步驟3、 分解
向反應(yīng)混合物邊攪拌邊加入分解溶液；所述分解溶液是由16wt%的堿性溶液與3g/L的氯化鈉水溶液混合而成；所述混合溶液中堿性水溶液與氯化鈉水溶液的體積比為3：1；所述堿性水溶液為氨水。
分解溶液的溫度44℃；加入分解溶液直至反應(yīng)物料的pH值達(dá)到10以上。繼續(xù)攪拌反應(yīng)混合物50min。
步驟4、后處理
分出洗滌堿鹽水，反應(yīng)物料進(jìn)行離心、水洗，得濾餅，排出的混合溶液，回收繼續(xù)使用。
所述水洗步驟：粗產(chǎn)品先用46℃的熱水洗滌30min，再用65℃的熱水洗滌52min。
采用本發(fā)明實(shí)施例1、2、3制備的學(xué)校試驗(yàn)臺(tái)用阻燃劑，具有良好的特性，相關(guān)指標(biāo)檢測(cè)見(jiàn)表1：
表1 本發(fā)明制備的學(xué)校試驗(yàn)臺(tái)用六溴環(huán)十二烷阻燃劑，相關(guān)指標(biāo)檢測(cè)
由上表可以看出，本發(fā)明實(shí)施例1、2、3制備的學(xué)校試驗(yàn)臺(tái)用六溴環(huán)十二烷阻燃劑熔點(diǎn)為192-195℃；α-異構(gòu)體的質(zhì)量占制得產(chǎn)品質(zhì)量的2.5-3%；β-異構(gòu)體的質(zhì)量占制得產(chǎn)品質(zhì)量的1.8-2.1%；γ-異構(gòu)體的質(zhì)量占制得產(chǎn)品質(zhì)量的的86-90%。
實(shí)施例4 溶劑配制步驟單因素分析試驗(yàn)
在試驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn)，制備的學(xué)校試驗(yàn)臺(tái)用用六溴環(huán)十二烷阻燃劑的過(guò)程中，溶劑配制步驟的相關(guān)工藝參數(shù)對(duì)制得的阻燃劑的質(zhì)量指標(biāo)影響較大，為了進(jìn)一步驗(yàn)證溶劑配制步驟中的相關(guān)工藝參數(shù)對(duì)制備的學(xué)校試驗(yàn)臺(tái)用阻燃劑質(zhì)量的影響，進(jìn)行單因素分析試驗(yàn)如下：
采用實(shí)施例2的方法，只改變?nèi)軇┡渲撇襟E中氯化鉀溶液的濃度，對(duì)制備的學(xué)校試驗(yàn)臺(tái)用阻燃劑熔點(diǎn)的影響見(jiàn)表2：
只改變?nèi)軇┡渲撇襟E中氯化鉀溶液的濃度對(duì)制備的學(xué)校試驗(yàn)臺(tái)用阻燃劑的α-異構(gòu)體、β-異構(gòu)體、γ-異構(gòu)體占制得產(chǎn)品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，見(jiàn)表3。
表2 改變?nèi)軇┡渲撇襟E中氯化鉀溶液的濃度，對(duì)制備的學(xué)校試驗(yàn)臺(tái)用六溴環(huán)十二烷阻燃劑熔點(diǎn)的影響
表3只改變?nèi)軇┡渲撇襟E中氯化鉀溶液的濃度對(duì)制備的學(xué)校用六溴環(huán)十二烷阻燃劑α-異構(gòu)體、β-異構(gòu)體、γ-異構(gòu)體占制得產(chǎn)品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
由上表可以看出本發(fā)明制備的學(xué)校試驗(yàn)臺(tái)用六溴環(huán)十二烷阻燃劑的過(guò)程中，當(dāng)氯化鉀的濃度為78-79g/L時(shí)，制備的六溴環(huán)十二烷熔點(diǎn)為200℃；α-異構(gòu)體占產(chǎn)品產(chǎn)量的2%；β-異構(gòu)體占產(chǎn)品質(zhì)量的1.5%；γ-異構(gòu)體占產(chǎn)品質(zhì)量的91-92%。
因此由上述實(shí)施例可以看出，本發(fā)明制備的學(xué)校試驗(yàn)臺(tái)用六溴環(huán)十二烷阻燃劑溶劑配制過(guò)程中，氯化鉀的濃度為78-79g/L時(shí)，本發(fā)明制備的阻燃劑相關(guān)質(zhì)量指標(biāo)最好。
因此，實(shí)施例7-8是本發(fā)明的最佳實(shí)施例。
為了進(jìn)一步檢測(cè)采用本發(fā)明制備的試驗(yàn)臺(tái)在實(shí)際應(yīng)用中的作用，本發(fā)明進(jìn)行試驗(yàn)如下，具體檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4
為了進(jìn)一步試驗(yàn)本發(fā)明制備的學(xué)校試驗(yàn)臺(tái)用阻燃劑的阻燃效果，發(fā)明人進(jìn)行了以下試驗(yàn)：
實(shí)驗(yàn)板材：
板材1組成：
兩張厚度為0.2mm的刨切薄木和兩張厚度為1.5mm的松樹(shù)薄板；板材由上述四張薄板和壓力粘合其中的落葉松碎木夾層組成；板材表面兩端為松樹(shù)薄板，中間兩層為刨切薄木；其中粘合劑為普通粘合劑，不添加任何阻燃劑。
板材2組成：
兩張厚度為0.2mm的刨切薄木和兩張厚度為1.5mm的松樹(shù)薄板；板材由上述四張薄板和壓力粘合其中的落葉松碎木夾層組成；板材表面兩端為松樹(shù)薄板，中間兩層為刨切薄木；其中粘合劑添加了本發(fā)明實(shí)施例7、8、9制備的阻燃劑；所述阻燃劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%。
試驗(yàn)條件：上述制備板材的其他制備條件保持一致，只在板材2粘合劑中增加本發(fā)明的阻燃劑；
試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：參照ISO5660標(biāo)準(zhǔn)，利用錐形量熱儀(熱源輻射功率50kW/m2)檢測(cè)上述板材的阻燃性能和抑煙性能。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：上述板材制備完成后，得到多層結(jié)構(gòu)的復(fù)合板材，檢測(cè)該復(fù)合板材的阻燃性能，具體檢測(cè)指標(biāo)見(jiàn)表4；
板材1為空白對(duì)照組，板材7、8、9為實(shí)施例7、8、9組
表4 板材阻燃性能檢測(cè)指標(biāo)對(duì)比
由上表可以看出，與空白對(duì)組組相比，利用本發(fā)明制備的學(xué)校試驗(yàn)臺(tái)用六溴環(huán)十二烷阻燃劑，可以大幅的降低板材的發(fā)煙總量，可使600秒總發(fā)煙量由3.65 m2降低到0.4-0.51 m2；可使板材的180秒內(nèi)總發(fā)熱量控制在3.51-3.83 MJ/m2。
除非另有說(shuō)明和本領(lǐng)域技術(shù)常規(guī)單位，本發(fā)明中所采用的百分?jǐn)?shù)均為重量百分?jǐn)?shù)，本發(fā)明所述的比例，均為質(zhì)量比例。
最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。