[发明专利]一种环保型改性填料、其制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种环保型改性填料、其制备方法及其应用，特别是涉及一种由废旧混凝土、废旧砖经表面有机化改性后的填料、其制备方法及其应用。

背景技术

目前橡胶的主要填料为白炭黑，轻质碳酸钙(轻钙)等，它们均来源于不可再生的矿物资源，随着各行各业对这些材料的应用，已面临着资源断缺的危险，因此，对不可再生资源的保护已引起人们广泛的关注。而另一方面，在旧建筑物维修或拆除过程中产生的越来越多的建筑垃圾(其中大量的是来自钢混结构的废旧混凝土和来自砖混结构的带有废砂浆的废粘土砖)，这些可再循环利用的资源绝大部分未经过任何处理，便被施工单位运往郊外或乡村，采用露天堆放或填埋的方式进行处理，耗用大量的征用土地费，垃圾飞扬问题又造成了严重的二次污染。目前建筑垃圾的再生利用工作主要是把它用于路基、基础工程等，但上述应用将来是有限的，因为除了其用量有限外，还有其它工业副产品如工业废渣等也想用于这些领域。因此将废旧混凝土、砂浆、废粘土砖经清洗、破碎、磨细后，再经过偶联剂的有机化改性作为橡胶的填料用于橡胶中，既可降低成本、节省天然矿物资源、缓解天然资源供求矛盾，还能减轻废旧混凝土、废旧砖等对环境的污染，具有很好的社会效益、环境效益和经济效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环保型改性填料。

本发明的另一个目的在于提供一种环保型改性填料的生产方法。

本发明的再一个目的在于将所得的环保型填料用作橡胶的填料，其补强性能优于目前常用的橡胶填料轻质碳酸钙。

为达到上述目的，本发明提供了一种环保型改性填料，其特点在于所述填料为偶联剂改性的钢混结构的废旧混凝土和/或砖混结构的带有废砂浆的废粘土砖，所述钢混结构的废旧混凝土和/或砖混结构的带有废砂浆的废粘土砖简称为建筑垃圾，其粒度为0.5～50μm；所述偶联剂为含硫硅烷偶联剂。

本发明所述建筑垃圾的粒度优选为0.5～30μm，更优选为0.5～12μm。

本发明所述偶联剂优选为通式Z-X-Sn-X-Z表示的含硫硅烷偶联剂，其中n为2-6的整数；X为1-18个碳原子数的二价烃基，优选为1-6个碳原子的二价烃基；Z为-Si(R)₃，R相同或不同，独立地为1-4个碳原子的烃基、1-8个碳原子的烷氧基，且至少一个R为烷氧基，优选为R均为烷氧基，更优选R均为1-4个碳原子的烷氧基。具体地可为双(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物或双(γ-三乙氧基硅基丙基)二硫化物。

本发明还提供了一种上述环保型改性填料的制备方法，包括将来自钢混结构的废旧混凝土和/或来自砖混结构的带有废砂浆的废粘土砖经过破碎、磨细后，再经过进一步粉碎得到建筑垃圾；将硅烷偶联剂加入先与醇混合，再加入水，再在20℃～95℃下搅拌使其水解，水解完成后，再将建筑垃圾加入上述水解后的偶联剂溶液中，再在65～95℃下搅拌进行偶联改性，反应完成后，回收得到的环保型改性填料。其中所述醇为低级脂肪醇，优选为碳原子数为1-4个碳原子的脂肪醇，更优选为无水乙醇。

水解后的偶联剂可与废旧混凝土表面充分发生化学键合反应，从而改变废旧混凝土表面的性质，达到改性的目的。

本发明所述的制备方法中，含硫硅烷偶联剂与醇的重量比1∶3～15，优选为1∶5～10；含硫硅烷偶联剂与水的重量比为1∶30～150，优选为1∶50～100；偶联剂与建筑垃圾的比例为1∶20～70，优选为1∶30～50。

本发明所述的偶联剂水解时间为0.1～2小时，优选为10～25分钟。

本发明所述的偶联改性的时间为0.1～2小时，优选为30～50分钟。

本发明所述粉碎优选采用射流粉碎机进行。

本发明的偶联剂水解的温度优选为65℃～95℃。

本发明的偶联改性的温度优选为80℃～95℃。

本发明还提供了一种上述的填料的用途，包括将所述的填料粉碎至所需粒度后，加入橡胶混合物中。因改性而产生二次聚合的颗粒还需再次粉碎，优选采用射流粉碎机粉碎，使其达到橡胶填料所需的粒度，一般其粒度不大于50μm即可，优选为0.5～30μm、更优选为0.5～12μm，然后再将其作为填料加入橡胶混合物中。

将本发明的环保型填料取代橡胶组合物中的轻质碳酸钙填料，橡胶组合物的性能除扯断伸长率外均达到或优于采用轻质碳酸钙作为填料的橡胶组合物。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明，但不局限其范围。