[发明专利]一种固硫灰替代CaCO3填充聚烯烃树脂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性固硫灰替代CaCO₃填充聚烯烃树脂的方法，属于无机-有机复合材料领域。

背景技术

循环流化床燃煤灰渣是循环流化床锅炉中含硫煤与石灰石等固硫剂在温度850℃～900℃燃烧固硫产生的固体废弃物，其包括烟道收集的固硫灰和炉底排出的固硫渣。随着循环流化床锅炉大型化和在发电技术方面的迅速发展，循环流化床灰渣的排放量大幅度增加，每年排放的固硫灰渣已达约1.5亿万吨(其中固硫灰的排放量明显大于固硫灰渣)。而现阶段对固硫灰渣的利用很少，大量的固硫灰渣只是简单堆放，随意排放，不仅占用大量土地资源，而且污染生态环境，甚者，危害人体健康。要在国内大规模推广循环流化床燃烧技术，就必须首先解决固硫灰渣的综合利用问题。

诸多学者普遍关注固硫灰作为建筑材料资源的研究，主要应用途径有水泥混合料、混凝土掺合料和膨胀剂等，如中国专利CN101863678A、CN101367635A、CN101913786A、CN101544015A和CN101913790A。但是这些研究也存在局限性，对固硫灰的利用率远远不能满足日益增多的固硫灰大量堆积问题，为了避免固硫灰造成二次污染，亟待探索固硫灰在其他体系中的应用。

固硫灰和粉煤灰同属矿物废渣，具有相似的化学成分；目前已有大量研究表明，改性粉煤灰作为聚合物填料，较未改性粉煤灰具有更优异的填充效果，并可改善聚合物的加工性能；CaCO₃作为常见聚合物填充剂，可降低聚合物制品成本，并起到了增强和增韧等效果；利用固硫灰，尤其是改性固硫灰替代CaCO₃填充聚烯烃，具有一定的经济效益，也为固硫灰应用提供新的途径。

发明内容

1.固硫灰的改性：

将最大粒径≤25μm的干燥固硫灰高速混合搅拌，利用其自磨擦预热至40-60℃后，分批洒入经稀释后活性含量为固硫灰总量0.5～6％的硬脂酸、钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂，再在60～120℃下继续高速搅拌2～8min，干燥，得到改性固硫灰。

2.改性固硫灰填充料在聚烯烃中的应用：

增塑剂、抗氧剂、增韧剂、润滑剂、改性固硫灰和聚烯烃树脂的比值以质量份数计算为：

聚烯烃树脂    100.0份

增塑剂        10.0～30.0份

抗氧剂        1.0～3.0份

增韧剂        10.0～30.0份

润滑剂        2.0～6.0份

改性固硫灰    5.0～40.0份

将增塑剂、抗氧剂和聚烯烃树脂熔融混合，再将增韧剂、润滑剂和改性固硫灰加入继续熔融共混；所述熔融共混温度为165～220℃，混炼时间为10～30min；采用模压成型，得到成型样品；所述模压成型的温度为165～200℃，压力为8～12MPa，保压时间为6～10min。

具体实施方式

实施例一

硬脂酸改性固硫灰替代CaCO₃在聚丙烯/高密聚乙烯/乙烯-乙酸乙烯(PP/HDPE/EVA)中的应用。

1.硬脂酸改性固硫灰：

将最大粒径为8μm的干燥固硫灰高速混合搅拌，利用其自磨擦预热至40℃后，分批洒入经稀释后活性含量为固硫灰总量3％的硬脂酸，再在70℃下继续高速搅拌5min，干燥，得到硬脂酸改性固硫灰(S改性固硫灰)。

2.S改性固硫灰在聚烯烃中的应用：

PP、HDPE、EVA、抗氧剂1010和S改性固硫灰与PP的比值是：

PP             100.0份

HDPE           10.0份

抗氧剂1010     1.0份

EVA            20.0份

液体石蜡       2.0份

S改性固硫灰    15.0/20.0/30.0份

将HDPE、抗氧剂1010和PP熔融混合，再将EVA、液体石蜡和S改性固硫灰加入继续熔融共混；所述熔融共混温度为190℃；混炼时间为20min；采用模压成型，制备标准试样；所述模压成型的温度为180℃，压力为10MPa，保压时间为8min；所述试样按照国家标准GB/T1040-1992和GB/T9341-2000制的，其机械性能参见表1。

实施例二

硅烷偶联剂改性固硫灰替代CaCO₃在聚丙烯/高密聚乙烯/乙烯-乙酸乙烯(PP/HDPE/EVA)中的应用。