[发明专利]一种具有补强‑阻燃协同性能的钢渣‑赤泥复合橡胶填料

说明书

本发明公开了一种具有补强‑阻燃协同性能的钢渣‑赤泥复合橡胶填料及其制备方法，属于固废资源循环利用领域。该复合橡胶填料配方包括磷酸溶液、硅烷偶联剂、硬酯酸、赤泥和钢渣。其制备方法：首先将磷酸溶液与钢渣进行混合，得到多孔钢渣；然后再将多孔钢渣与赤泥进行混合，得到钢渣‑赤泥混合物；最后再将钢渣‑赤泥混合物与硅烷偶联剂、硬酯酸进行混合，获得钢渣‑赤泥复合橡胶填料。本发明解决了橡胶工业主要填料炭黑和白炭黑的价格较高，钢渣与赤泥直接加入橡胶中极易发生团聚，以及钢渣‑赤泥无机界面与橡胶有机界面的相容性较差的问题。不仅提高了橡胶的力学性能与阻燃性能；而且实现了工业废料的循环利用，符合当前产业的发展要求。

技术领域

本发明属于固废资源循环利用领域，具体涉及一种具有补强-阻燃协同性能的钢渣-赤泥复合橡胶填料及其制备方法。

背景技术

钢渣是炼钢过程中产生的固体废弃物，约占炼钢产量的15％～20％。钢渣主要由钙、铁、硅、镁和少量铝、锰、磷等的氧化物组成，即SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃、ZnO、CaO、MgO、P₂O₅、MnO、SO₃等，还含有少量游离氧化钙以及金属铁等。赤泥是氧化铝生产过程中产生的废渣，其主要组份是SiO₂、CaO、Fe₂O₃、Al₂O₃、Na₂O、TiO₂、K₂O等，此外还含灼碱成份和微量有色金属等。目前大量钢渣与赤泥的堆存，不仅占用宝贵土地，而且还会对周围环境和地下水造成污染。因此，如何大规模、高效的利用钢渣与赤泥，实现环境减负，企业增效，是一个迫切需要解决的问题。

橡胶作为广泛应用的聚合物材料，其在制备加工过程中需要大量使用填料以改善其的力学性能、加工性能和填充增容。目前常用的橡胶填料主要包括炭黑、白炭黑等，但是炭黑与白炭黑的生产不仅工艺繁杂，而且需要消耗大量能源和资源，导致成本较高。面对上述问题，钢渣与赤泥作为一种高碱性物质是一种潜在的补强填料；赤泥含有大量的Al₂O₃与钢渣含有的ZnO、MgO、P₂O₅等产生阻燃协效作用，是一种潜在的阻燃填料。因此，将钢渣与赤泥进行复合，形成钢渣-赤泥复合橡胶填料，实现工业废料的循环利用，促进冶金企业增效、橡胶制品行业降成本。

发明内容

为了解决现有橡胶工业主要填料炭黑和白炭黑的价格较高，钢渣与赤泥直接加入橡胶中极易发生团聚，以及钢渣-赤泥无机界面与橡胶有机界面的相容性较差的问题，本发明提供了一种具有补强-阻燃协同性能的钢渣-赤泥复合橡胶填料，以期解决以上问题。

本发明是通过以下技术方案予以实现的。

本发明提供了一种具有补强-阻燃协同性能的钢渣-赤泥复合橡胶填料，该钢渣-赤泥复合橡胶填料按重量百分比配方如下：

所述磷酸溶液的质量分数为75％～95％；所述硅烷偶联剂为工业纯；所述硬脂酸为分析纯；所述赤泥为拜尔法赤泥、烧结法赤泥、混联法赤泥，或其混合物；所述钢渣为铁水脱硫渣、铸余渣、转炉热泼渣、转炉滚筒渣、电炉热泼渣、电炉滚筒渣，或其混合物，其粒径为2.2μm～115.0μm。

本发明同时提供了上述钢渣-赤泥复合橡胶填料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

首先将磷酸溶液与钢渣进行混合，利用恒温磁力搅拌器在常温下对其进行搅拌4h～6h，得到多孔钢渣；然后再将多孔钢渣与赤泥进行混合，利用恒温磁力搅拌器在常温下对其进行搅拌6h～12h，得到钢渣-赤泥混合物；最后再将钢渣-赤泥混合物与硅烷偶联剂、硬酯酸进行混合，利用恒温磁力搅拌器在搅拌温度60℃～80℃下，搅拌2h～3h，获得钢渣-赤泥复合橡胶填料。