[发明专利]一种塑料用改性煤灰

说明书

技术领域

本发明涉及粉煤灰改性领域，尤其一种塑料用改性煤灰及其制备方法。

背景技术

我国是世界产煤量最大的国家，也是煤消耗量最大的国家，每年产生数量巨大的煤灰，占用大量的土地，加重环境日益恶化。煤灰的主要成份是二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁等物质，并吸附有部分游离水或化学结合水，能够进行资源化利用。现在煤灰主要用于建筑材料制备，如加气砖、轻质墙体材料、煤灰砖、水泥等附加价值低，技术水平含量低的领域。煤灰也有报道逐渐用于高分子材料填充领域，但由于煤灰密度大，表面羟基多亲水性强，造成在材料中易沉降、分层，相容性差等缺点，用量不多。我国有丰富的煤炭资源，在较长时间内利用煤炭发电仍然是一种主要获取能源的一种方式。因此，在减少煤灰环境污染的同时，实现煤灰的高质、高附加值利用，替代高耗能的白炭黑、碳酸钙、陶土、滑石粉等填充剂是我国经济持续发展的必然要求，改性煤灰也应运而生。

采用未改性粉煤灰直接填充塑料材料，在降低成本的同时牺牲了塑料本身的力学性，而现有的改性煤灰并没有专门针对塑料而做出相应的改性，使用时煤灰或改性煤灰与塑料粘结度不够，导致塑料性能降低。

中国专利文献“用工业固废制备高填充聚氯乙烯或聚烯烃复合材料的方法（授权号CN103319762B）”和“一种添加大宗工业固废制备轻质通用塑料复合材料的方法（公开号CN104356505A）”公开了处理粉煤灰的方法：采用200-800℃烘培0.5-5小时，用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂预处理，然后与增塑剂、树脂、发泡剂等经螺杆造粒或注塑。“一种资源节约型灰塑发泡高分子复合材料及其制备方法（公开号CN102617950）”在高速混合机中用偶联剂处理煤灰，再加入发泡剂等助剂高速共混，直接放料。“一种利用复配偶联剂对粉煤灰漂珠进行表面改性的方法及应用（授权号CN102850825B）”采用多种偶联剂进行复配的处理方法：将粉煤灰在350-450℃下烧结48h，再先后用稀酸、稀碱搅拌1.5-2.5h，用去离子水冲洗至中性，最后用复配偶联剂处理。“改性粉煤灰微珠橡塑填料的制备方法（授权公开号CN101348578B）”采用30-47%的氢氟酸腐蚀处理2天，用氢氧化钠、氢氧化钙、水处理，再用二氧化碳调整PH至中性，最后用偶联剂处理。以上方法存在如下缺陷：偶联剂成本高，预处理工艺复杂，时间长、效率低；特别是采用高腐蚀性酸和碱对设备要求非常高，也对人身体健康产生极大的危害；煤灰改性不均匀，影响复合材料加工和材料物理性能。

发明内容

本发明针对上述问题提出了一种塑料用改性煤灰及其制备方法，针对性的对煤灰进行改性，能够有效保障了塑料加入改性煤灰后的性能。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为，一种塑料用改性煤灰采用复合改性剂对煤灰进行改性，所述复合改性剂为酚醛树脂水溶液、树脂水乳液的混合。

所述复合改性剂的用量按重量比计为煤灰：复合改性剂=100：10～50。

所述的复合改性剂中原料按重量份计为酚醛树脂水溶液：树脂水乳液=25～100：100。

所述的树脂水乳液为氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物水乳液，氯乙烯-丙烯酸酯共聚物水乳液、氯乙烯-醋酸乙烯酯-马来酸酐共聚物水乳液、聚氨酯水性乳液中的一种或多种。

所述的酚醛树脂采用苯酚、甲醛为原料，以氢氧化钠，氢氧化钾，氢氧化钡等为催化剂合成得到。

所述的树脂水性乳液是以OP-10，十二烷基苯磺酸钠，十二烷基硫酸钠，聚氧乙烯醚为表面活性剂形成微乳状乳液，再加树脂单体和引发剂聚合得到。

所述的酚醛树脂水溶液重量百分比为30%～60%。

所述的树脂水乳液重量百分比为10%～50%。

一种塑料用改性煤灰的制备方法，包括以下步骤：

a复合改性剂配制：按重量份选取酚醛树脂水溶液：树脂水乳液=25～100：100，充分混合得到复合改性剂；

b常温捏合：将煤灰与复合改性剂按重量比为100:10～50加入捏合装置，在常温下搅拌、捏合5～15min；

c升温捏合：对捏合装置内经过常温捏合的物质进行升温，继续搅拌捏合，升温至120～150℃，继续活化和干燥混合物体系；

d保温捏合：在120～150℃下持续搅拌捏合15～30min；

e冷却：在120～150℃下持续搅拌捏合15～30min后，冷却到室温，得到产品。

本发明具有以下优点：

1.煤灰采用水溶性酚醛树脂、水溶性共聚物作为改性处理剂，成本低，避免采用昂贵的偶联剂；