本發(fā)明涉及廢物資源化技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種維生素B6工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的黑色膏狀物(以下簡稱黑膏)被用作阻燃劑添加到木粉炭化過程中。

背景技術(shù)：

物質(zhì)燃燒需要三個(gè)條件：(1)必須有可燃物；(2)必須與助燃性氣體接觸，例如氧氣等。(3)溫度達(dá)到可燃物的著火點(diǎn)。這三個(gè)條件缺一不可。物質(zhì)燃燒的反應(yīng)是自由基鏈鎖反應(yīng)。物質(zhì)阻燃所采用的措施就是基于上述原理。也正是從以上這些方面來考慮如何選擇阻燃劑。

阻燃劑的作用機(jī)理大致可以分為兩種：1.化學(xué)法2.物理法。

化學(xué)法阻燃一般有兩種途徑；可燃性的高分子變性：通過阻燃劑參與聚合反應(yīng)使本來具有可燃性的物質(zhì)變成不可燃的(或是可燃性極差的)物質(zhì)。主要手段是交聯(lián)、接枝和大分子量化。終止自由基鏈鎖反應(yīng)：在燃燒過程中，自由的高能聚合物自由基能夠發(fā)生促進(jìn)氣相燃燒的反應(yīng)，阻燃劑能夠通過捕獲和破壞自由基切斷自由基連鎖反應(yīng)，從而達(dá)到阻燃目的。

物理法主要通過冷卻、稀釋或形成絕熱層而達(dá)到阻燃的目的?？梢苑譃椋?.隔離膜機(jī)理：在高溫下，也可以在間隔層上形成一層阻燃聚合物表面層，隔離層使得燃料和氧氣切斷，從而切斷燃燒必要的氧化劑氣體，阻擋層還能夠起到防止熱傳遞；絕緣膜的形成：(1)熱降解產(chǎn)品使用在阻燃聚合物表面，從而快速脫水炭化形成炭化層。因?yàn)榧厶疾划a(chǎn)生蒸發(fā)燃燒火焰燃燒和分解，因此具有火焰保護(hù)的效果。(2)一些阻燃劑在燃燒溫度下的，可以分解成涂覆在聚合物表面的非揮發(fā)性玻璃狀物質(zhì)，此致密層充當(dāng)保護(hù)絕緣膜。2.冷卻機(jī)理：在阻燃過程中，阻燃劑的燃燒是一個(gè)吸熱過程，反應(yīng)需要吸收大量的熱量，從而降低燃燒區(qū)域溫度，使材料表面燃燒的溫度下降到材料的著火點(diǎn)以下，使之不能燃燒，起到阻燃的效果。3.稀釋機(jī)理：現(xiàn)在使用的無鹵阻燃劑的阻燃機(jī)理大部分是在聚合物表面形成一層含各種元素的炭質(zhì)保護(hù)層，炭質(zhì)保護(hù)層是在消耗掉一部分可燃?xì)怏w后形成的,它覆蓋于未燃材料表面起到隔熱和氧的作用，從而阻止材料的進(jìn)一步分解、氧化、燃燒。因此,需要增加復(fù)合材料在燃燒過程中的成炭傾向，據(jù)此可以考慮:(1)阻燃劑參與成炭。(2)聚合物基體參與成炭，如有機(jī)粘土改性EVA體系中,有機(jī)粘土熱分解產(chǎn)生的質(zhì)子化硅酸鹽促使EVA進(jìn)行脫酰作用,使其主鏈上的不飽和鍵增多,不飽和鍵與層狀硅酸鹽反應(yīng),生成炭質(zhì)保護(hù)層。(3)使用高分子添加劑。一類是含芳香結(jié)構(gòu)的高分子添加劑,其在高溫時(shí)可以形成炭質(zhì)結(jié)構(gòu),或起到交聯(lián)劑的作用,與阻燃劑、基體反應(yīng)形成保護(hù)層；另一類是在加熱或催化等情況下能脫去小分子的高分子添加劑，如EVA、聚乙烯醇(PVA)等。PVA在200℃時(shí)脫氫生成揮發(fā)性的水和不飽和的碳鏈結(jié)構(gòu),這些不飽和的碳鏈結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行分子間的交聯(lián)或與阻燃劑、基體反應(yīng)生成炭質(zhì)保護(hù)層。(4)在聚合物分子中導(dǎo)入一些能夠在受熱或受熱催化下脫去小分子的鏈段，這樣在高溫下聚合物大分子之間就可以相互交聯(lián)生成具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的物質(zhì),提高材料的熱穩(wěn)定性和成炭性。

大多數(shù)的阻燃劑在燃燒溫度下，可以釋放非氧化性氣體將稀釋的氧化氣體，以使它低于燃燒極限的濃度；一些添加大量阻燃劑，甚至超過50％，因此將減少可燃性物質(zhì)的固體濃度，因此它不燃燒，從而發(fā)揮阻燃性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)而提供一種黑膏在木粉中作為阻燃劑的應(yīng)用，從而達(dá)到了資源再利用的目的。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：維生素B6工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的黑色膏狀物在木粉炭化過程中作為阻燃劑的應(yīng)用。

按上述方案：將維生素B6工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的黑色膏狀物添加到木粉之中隔氧加熱反應(yīng)，使木粉的成炭率上升，以達(dá)到阻燃的目的。

按上述方案：加熱反應(yīng)溫度為400～650℃。

按上述方案：加熱反應(yīng)時(shí)間為10～100min。

按上述方案：所述的維生素B6工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的黑色膏狀物在木粉中質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％-20％。

現(xiàn)在工業(yè)上一般以4-甲基噁唑或4-甲基-5-乙氧基噁唑(簡稱噁唑)與親二烯物反應(yīng)合成維生素B6，使用人工合成的維生素B6吡啶酮被淘汰。但工業(yè)上以這種方法生產(chǎn)維生素B6在環(huán)合工序中產(chǎn)生的廢渣溶于水速率很慢，并具有良好的起泡性能。常溫下呈現(xiàn)一種黑色膏狀物質(zhì)(以下簡稱黑膏，多胺多羧類固廢)，黑膏在常溫下久置后，會(huì)成為完全沒有流動(dòng)性的固體，難以變形或分割。分別用水，乙醇，丙二醇，三乙醇胺做黑膏的溶解實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在靜置的條件下，都需要一個(gè)星期以上的時(shí)間才能完全溶解。黑膏在這些溶劑中的溶解現(xiàn)象符合一般非交聯(lián)高分子化合物的溶解規(guī)律，說明黑膏是一種分子量較大的混合物。高溫時(shí)容易分解呈現(xiàn)一種灰白色粉末狀固體。通過直接燃燒實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)黑膏很難以燃燒，并在燃燒過程中冒出大量的黑煙，沒有明顯的火星出現(xiàn)。通過已知的工序原料含有大量的三乙胺，甲苯，正丁醛等物質(zhì)，所得黑膏應(yīng)該含有氨基，羧基和羥基等基團(tuán)，羧基是主要的親水基團(tuán)，氨基和羥基強(qiáng)化了黑膏分子的親水性。另外黑膏中有較多的不飽和基團(tuán)，這些不飽和基團(tuán)容易被氧化，這可能是黑膏之所以顯黑色的原因。綜合上述黑膏的特點(diǎn)，黑膏能夠用作阻燃劑被使用，黑膏的阻燃機(jī)理應(yīng)該屬于物理阻燃，在燃燒過程中能夠迅速的脫水成炭，在物質(zhì)的表面形成一層炭化層，使得燃料和氧氣切斷，從而切斷燃燒必要的氧化劑氣體，阻止其繼續(xù)燃燒。

本發(fā)明的有益效果是針對(duì)香樟木等木屑和維生素B6廢渣的資源再利用，提高了工業(yè)生產(chǎn)的有效收益，同時(shí)解決環(huán)保問題。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本技術(shù)定義一種標(biāo)準(zhǔn)：纖維素成炭的成炭率。

設(shè)反應(yīng)前纖維素有a mol，燃燒后剩余的質(zhì)量為b g，燃燒反應(yīng)消耗纖維素X mol，由于162a就是反應(yīng)前香樟木木屑的質(zhì)量，所以用m g來代替。

則利用公式可以求出成炭率：

162×(a-x)+72x＝b

成炭量為：

成炭率為：

實(shí)施例1

選取8cm的炭化器三根分別記為1，2，3；分別稱重并記錄管子的質(zhì)量，再將已經(jīng)烘干的混有4％黑膏(維生素B6工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的黑色膏狀物，多胺多羧類固廢)的香樟木木屑填裝進(jìn)三根炭化器中，并擠壓排除炭化器中的空氣，分別稱重并記錄質(zhì)量；將三根炭化器放入馬弗爐中，加熱時(shí)間為60min，調(diào)節(jié)燃燒溫度在400℃下進(jìn)行。待燃燒完全后取出炭化器，分別稱重并記錄數(shù)據(jù)，將所得數(shù)據(jù)經(jīng)過所定義的式子處理，取其平均值所得的成炭率為60.21％。

實(shí)施例2

選取8cm的炭化器三根分別記為1，2，3；分別稱重并記錄管子的質(zhì)量，再將已經(jīng)烘干的混有4％黑膏的銀杉樹木屑填裝進(jìn)三根炭化器中，并擠壓排除炭化器中的空氣，分別稱重并記錄質(zhì)量；將三根炭化器放入馬弗爐中，加熱時(shí)間為60min，調(diào)節(jié)燃燒溫度在400℃下進(jìn)行。待燃燒完全后取出炭化器，分別稱重并記錄數(shù)據(jù)，將所得數(shù)據(jù)經(jīng)過所定義的式子處理，取其平均值所得的成炭率為55.48％。

實(shí)施例3

選取8cm的炭化器三根分別記為1，2，3；分別稱重并記錄管子的質(zhì)量，再將已經(jīng)烘干的混有4％黑膏的秸稈木屑填裝進(jìn)三根炭化器中，并擠壓排除炭化器中的空氣，分別稱重并記錄質(zhì)量；將三根炭化器放入馬弗爐中，加熱時(shí)間為60min，調(diào)節(jié)燃燒溫度在400℃下進(jìn)行。待燃燒完全后取出炭化器，分別稱重并記錄數(shù)據(jù)，將所得數(shù)據(jù)經(jīng)過所定義的式子處理，取其平均值所得的成炭率為62.32％。

實(shí)施例4

選取8cm的炭化器三根分別記為1，2，3；分別稱重并記錄管子的質(zhì)量，再將已經(jīng)烘干的混有4％黑膏的香樟木木屑填裝進(jìn)三根炭化器中，并擠壓排除炭化器中的空氣，分別稱重并記錄質(zhì)量；將三根炭化器放入馬弗爐中，加熱時(shí)間為60min，調(diào)節(jié)燃燒溫度在550℃下進(jìn)行。待燃燒完全后取出炭化器，分別稱重并記錄數(shù)據(jù)，將所得數(shù)據(jù)經(jīng)過所定義的式子處理后，取其平均值所得的成炭率為66.69％。

實(shí)施例5

選取8cm的炭化器三根分別記為1，2，3；分別稱重并記錄管子的質(zhì)量，再將已經(jīng)烘干的混有4％黑膏的銀杉樹木屑填裝進(jìn)三根炭化器中，并擠壓排除炭化器中的空氣，分別稱重并記錄質(zhì)量；將三根炭化器放入馬弗爐中，加熱時(shí)間為60min，調(diào)節(jié)燃燒溫度在550℃下進(jìn)行。待燃燒完全后取出炭化器，分別稱重并記錄數(shù)據(jù)，將所得數(shù)據(jù)經(jīng)過所定義的式子處理后，取其平均值所得的成炭率為60.29％。

實(shí)施例6

選取8cm的炭化器三根分別記為1，2，3；分別稱重并記錄管子的質(zhì)量，再將已經(jīng)烘干的混有4％黑膏的秸稈木屑填裝進(jìn)三根炭化器中，并擠壓排除炭化器中的空氣，分別稱重并記錄質(zhì)量；將三根炭化器放入馬弗爐中，加熱時(shí)間為60min，調(diào)節(jié)燃燒溫度在550℃下進(jìn)行。待燃燒完全后取出炭化器，分別稱重并記錄數(shù)據(jù)，將所得數(shù)據(jù)經(jīng)過所定義的式子處理后，取其平均值所得的成炭率為70.21％。

實(shí)施例7

選取8cm的炭化器三根分別記為1，2，3；分別稱重并記錄管子的質(zhì)量，再將已經(jīng)烘干的混有4％黑膏的香樟木木屑填裝進(jìn)三根炭化器中，并擠壓排除炭化器中的空氣，分別稱重并記錄質(zhì)量；將三根炭化器放入馬弗爐中，加熱時(shí)間為60min，調(diào)節(jié)燃燒溫度在650℃下進(jìn)行。待燃燒完全后取出炭化器，分別稱重并記錄數(shù)據(jù)，將所得數(shù)據(jù)經(jīng)過所定義的式子處理，取其平均值所得的成炭率為65.67％。

實(shí)施例8

選取8cm的炭化器三根分別記為1，2，3；分別稱重并記錄管子的質(zhì)量，再將已經(jīng)烘干的混有4％黑膏的銀杉樹木屑填裝進(jìn)三根炭化器中，并擠壓排除炭化器中的空氣，分別稱重并記錄質(zhì)量；將三根炭化器放入馬弗爐中，加熱時(shí)間為60min，調(diào)節(jié)燃燒溫度在650℃下進(jìn)行。待燃燒完全后取出炭化器，分別稱重并記錄數(shù)據(jù)，將所得數(shù)據(jù)經(jīng)過所定義的式子處理，取其平均值所得的成炭率為58.68％。

實(shí)施例9

選取8cm的炭化器三根分別記為1，2，3；分別稱重并記錄管子的質(zhì)量，再將已經(jīng)烘干的混有4％黑膏的秸稈木屑填裝進(jìn)三根炭化器中，并擠壓排除炭化器中的空氣，分別稱重并記錄質(zhì)量；將三根炭化器放入馬弗爐中，加熱時(shí)間為60min，調(diào)節(jié)燃燒溫度在650℃下進(jìn)行。待燃燒完全后取出炭化器，分別稱重并記錄數(shù)據(jù)，將所得數(shù)據(jù)經(jīng)過所定義的式子處理，取其平均值所得的成炭率為67.84％。

實(shí)施例10

選取8cm的炭化器三根分別記為1，2，3；分別稱重并記錄管子的質(zhì)量，再將已經(jīng)烘干的混有5％黑膏的香樟木木屑填裝進(jìn)三根炭化器中，并擠壓排除炭化器中的空氣，分別稱重并記錄數(shù)據(jù)；將三根炭化器放入馬弗爐中，設(shè)定溫度為550℃，調(diào)節(jié)燃燒時(shí)間在30min內(nèi)進(jìn)行。待燃燒完全后取出炭化器，稱重并記錄數(shù)據(jù)，將所得數(shù)據(jù)經(jīng)過所定義的式子處理，取其平均值所得的成炭率為67.47％。

實(shí)施例11

選取8cm的炭化器三根分別記為1，2，3；分別稱重并記錄管子的質(zhì)量，再將已經(jīng)烘干的混有5％黑膏的銀杉樹木屑填裝進(jìn)三根炭化器中，并擠壓排除炭化器中的空氣，分別稱重并記錄數(shù)據(jù)；將三根炭化器放入馬弗爐中，設(shè)定溫度為550℃，調(diào)節(jié)燃燒時(shí)間在30min內(nèi)進(jìn)行。待燃燒完全后取出炭化器，稱重并記錄數(shù)據(jù)，將所得數(shù)據(jù)經(jīng)過所定義的式子處理，取其平均值所得的成炭率為61.58％。

實(shí)施例12

選取8cm的炭化器三根分別記為1，2，3；分別稱重并記錄管子的質(zhì)量，再將已經(jīng)烘干的混有5％黑膏的秸稈木屑填裝進(jìn)三根炭化器中，并擠壓排除炭化器中的空氣，分別稱重并記錄數(shù)據(jù)；將三根炭化器放入馬弗爐中，設(shè)定溫度為550℃，調(diào)節(jié)燃燒時(shí)間在30min內(nèi)進(jìn)行。待燃燒完全后取出炭化器，稱重并記錄數(shù)據(jù)，將所得數(shù)據(jù)經(jīng)過所定義的式子處理，取其平均值所得的成炭率為69.28％。

實(shí)施例13

選取8cm的炭化器三根分別記為1，2，3；分別稱重并記錄管子的質(zhì)量，再將已經(jīng)烘干的混有5％黑膏的香樟木木屑填裝進(jìn)三根炭化器中，并擠壓排除炭化器中的空氣，分別稱重并記錄數(shù)據(jù)；將三根炭化器放入馬弗爐中，設(shè)定溫度為550℃，調(diào)節(jié)燃燒時(shí)間在60min內(nèi)進(jìn)行。待燃燒完全后取出炭化器，稱重并記錄數(shù)據(jù)，將所得數(shù)據(jù)經(jīng)過所定義的式子處理，取其平均值所得的成炭率為70.97％。

實(shí)施例14

選取8cm的炭化器三根分別記為1，2，3；分別稱重并記錄管子的質(zhì)量，再將已經(jīng)烘干的混有5％黑膏的銀杉樹木屑填裝進(jìn)三根炭化器中，并擠壓排除炭化器中的空氣，分別稱重并記錄數(shù)據(jù)；將三根炭化器放入馬弗爐中，設(shè)定溫度為550℃，調(diào)節(jié)燃燒時(shí)間在60min內(nèi)進(jìn)行。待燃燒完全后取出炭化器，稱重并記錄數(shù)據(jù)，將所得數(shù)據(jù)經(jīng)過所定義的式子處理，取其平均值所得的成炭率為63.24％。

實(shí)施例15

選取8cm的炭化器三根分別記為1，2，3；分別稱重并記錄管子的質(zhì)量，再將已經(jīng)烘干的混有5％黑膏的秸稈木屑填裝進(jìn)三根炭化器中，并擠壓排除炭化器中的空氣，分別稱重并記錄數(shù)據(jù)；將三根炭化器放入馬弗爐中，設(shè)定溫度為550℃，調(diào)節(jié)燃燒時(shí)間在60min內(nèi)進(jìn)行。待燃燒完全后取出炭化器，稱重并記錄數(shù)據(jù)，將所得數(shù)據(jù)經(jīng)過所定義的式子處理，取其平均值所得的成炭率為73.22％。

實(shí)施例16

選取8cm的炭化器三根分別記為1，2，3；分別稱重并記錄管子的質(zhì)量，再將已經(jīng)烘干的混有5％黑膏的香樟木木屑填裝進(jìn)三根炭化器中，并擠壓排除炭化器中的空氣，分別稱重并記錄數(shù)據(jù)；將三根炭化器放入馬弗爐中，設(shè)定溫度為550℃，調(diào)節(jié)燃燒時(shí)間在90min內(nèi)進(jìn)行。待燃燒完全后取出炭化器，稱重并記錄數(shù)據(jù)，將所得數(shù)據(jù)經(jīng)過所定義的式子處理，取其平均值所得的成炭率為68.41％。

實(shí)施例17

選取8cm的炭化器三根分別記為1，2，3；分別稱重并記錄管子的質(zhì)量，再將已經(jīng)烘干的混有5％黑膏的銀杉樹木屑填裝進(jìn)三根炭化器中，并擠壓排除炭化器中的空氣，分別稱重并記錄數(shù)據(jù)；將三根炭化器放入馬弗爐中，設(shè)定溫度為550℃，調(diào)節(jié)燃燒時(shí)間在90min內(nèi)進(jìn)行。待燃燒完全后取出炭化器，稱重并記錄數(shù)據(jù)，將所得數(shù)據(jù)經(jīng)過所定義的式子處理，取其平均值所得的成炭率為61.58％。

實(shí)施例18

選取8cm的炭化器三根分別記為1，2，3；分別稱重并記錄管子的質(zhì)量，再將已經(jīng)烘干的混有5％黑膏的秸稈木屑填裝進(jìn)三根炭化器中，并擠壓排除炭化器中的空氣，分別稱重并記錄數(shù)據(jù)；將三根炭化器放入馬弗爐中，設(shè)定溫度為550℃，調(diào)節(jié)燃燒時(shí)間在90min內(nèi)進(jìn)行。待燃燒完全后取出炭化器，稱重并記錄數(shù)據(jù)，將所得數(shù)據(jù)經(jīng)過所定義的式子處理，取其平均值所得的成炭率為70.43％。

實(shí)施例19

選取0％的黑膏溶液與香樟木木屑的混合物放入熱差分析儀進(jìn)行分析測定。0％的混合物稱取質(zhì)量為4.2300mg，通過實(shí)驗(yàn)中的TGA數(shù)據(jù)可以看出木質(zhì)的熱解可以分為3個(gè)階段：第一階段從室溫到250℃，樣品失去表層水分，失重率為4％左右；第二階段在250℃～400℃內(nèi)，纖維素脫去結(jié)合水，失重率達(dá)到75％以上。第三階段在400℃～800℃內(nèi)，纖維素緩慢失重直至完全燃燒殆盡。

實(shí)施例20

選取3％的黑膏溶液與香樟木木屑的混合物放入熱差分析儀進(jìn)行分析測定。3％的混合物稱取質(zhì)量為5.3970mg，通過實(shí)驗(yàn)中的TGA數(shù)據(jù)可以看出木質(zhì)的熱解可以分為3個(gè)階段：第一階段從室溫到200℃，樣品失去表層水分，失重率為7％左右；第二階段在200℃～400℃內(nèi)，纖維素脫去結(jié)合水，失重率達(dá)到73％以上。第三階段在400℃～800℃內(nèi)，由于黑膏的阻燃作用使得纖維素沒有全部燃燒殆盡，失重率只能達(dá)到85％。

實(shí)施例21

選取6％的黑膏溶液與香樟木木屑的混合物放入熱差分析儀進(jìn)行分析測定。6％的混合物稱取質(zhì)量為8.7060mg，通過實(shí)驗(yàn)中的TGA數(shù)據(jù)可以看出木質(zhì)的熱解可以分為3個(gè)階段：第一階段從室溫到200℃，樣品失去表層水分，失重率為7％左右；第二階段在200℃～400℃內(nèi)，纖維素脫去結(jié)合水，失重率達(dá)到67％以上。第三階段在400℃～800℃內(nèi)，由于黑膏的阻燃作用使得纖維素沒有全部燃燒殆盡，失重率只能達(dá)到80％。

上述實(shí)施例證明，使用本發(fā)明中的黑膏能夠被用作阻燃劑添加到木粉中，能夠阻止木粉的持續(xù)燃燒。既提高了工廠的經(jīng)濟(jì)效益還解決了黑膏難以處理的所帶來的環(huán)境問題。