[发明专利]一种具有补强-阻燃协同性能的脱硫灰-硅藻土复合橡胶填料

说明书

本发明公开了一种具有补强‑阻燃协同性能的脱硫灰‑硅藻土复合橡胶填料及其制备方法，属于固废资源循环利用领域。该填料包括水、硬酯酸、脱硫灰和硅藻土。上述填料的制备方法是：首先将水与硬脂酸进行混合、分散，得到硬脂酸溶液；然后将脱硫灰与硅藻土进行混合，对其进行搅拌，得到脱硫灰‑硅藻土混合物；最后将脱硫灰‑硅藻土混合物与硬脂酸溶液进行混合、搅拌，得到脱硫灰‑硅藻土复合橡胶填料。本发明不仅解决了橡胶工业主要填料炭黑和白炭黑的价格较高且功能单一，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，促进了冶金企业增效、橡胶制品行业降成本，符合当前节能环保、循环经济的产业发展要求。

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-阻燃协同性能的脱硫灰-硅藻土复合橡胶填料及其制备方法。

背景技术

随着我国控制和削减SO₂排放力度的不断加大，烟气脱硫已进入快速发展阶段。伴随着脱硫装置的陆续安装，脱硫产物(半干法脱硫灰，简称脱硫灰)越来越多。半干法脱硫灰的成分极其复杂，由脱硫剂、脱硫产物与飞灰等多种成分组成，并且脱硫灰中的亚硫酸钙在被利用过程中性质十分不稳定。硅藻土是一种硅质岩石，其主要化学成分为SiO₂，由于杂质含量高，不能直接利用，需要进行深度加工。目前脱硫灰与硅藻土的大量堆存，不仅占用宝贵土地，而且对周围环境和地下水造成污染。因此，如何大规模、高效的利用脱硫灰与硅藻土，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，脱硫灰具有碱性与硅藻土均属于多孔物质是潜在的补强填料；同时脱硫灰的碱性对硅藻土具有协同反应的效果，有助于硅藻土形成致密的阻燃无定型硅质层，是潜在的阻燃填料。

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且功能单一，脱硫灰与硅藻土直接加入橡胶中极易发生团聚，以及脱硫灰-硅藻土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-阻燃协同性能的脱硫灰-硅藻土复合橡胶填料，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-阻燃协同性能的脱硫灰-硅藻土复合橡胶填料，该脱硫灰-硅藻土复合橡胶填料按重量百分比配方如下：

所述水为去离子水；所述硬脂酸为工业纯；所述脱硫灰，其粒径为2.0μm～23.0μm；所述硅藻土，其粒径为5.6μm～43.0μm。

本发明同时提供了上述脱硫灰-硅藻土复合橡胶填料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

首先将水与硬脂酸进行混合，利用超声波分散器对其进行分散10min～30min，得到硬脂酸溶液；然后将脱硫灰与硅藻土进行混合，利用恒温磁力搅拌器在常温密闭下对其进行搅拌6h～12h，得到脱硫灰-硅藻土混合物；最后将脱硫灰-硅藻土混合物与硬脂酸溶液进行混合，利用恒温磁力搅拌器在搅拌温度50℃～80℃下，搅拌2h～4h，得到脱硫灰-硅藻土复合橡胶填料。

本发明的科学原理：

一方面，脱硫灰与硅藻土均具有的多孔结构可以提高与橡胶的接触面积，达到补强效果。脱硫灰的碱性对硅藻土具有协同反应的效果，有助于硅藻土形成致密的无定型硅质层，达到阻燃效果。

另一方面，硬脂酸溶液对脱硫灰-硅藻土混合物表面进行改性处理，形成脱硫灰-硅藻土复合橡胶填料，克服脱硫灰-硅藻土无机界面与橡胶有机界面的相容性较差的弊端，进一步提高补强效果。

而且，由于脱硫灰作为碱性物质，将脱硫灰-硅藻土填充于橡胶中，可以加快橡胶硫化速度。