CN102952291A

CN102952291A - 一种高聚物密度调节剂及其制备方法

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Publication number: CN102952291A
Application number: CN2012103122209A
Authority: CN
Inventors: 张伟
Original assignee: Hubei Hangda Technology Co Ltd
Current assignee: Hubei Hangda Technology Co Ltd
Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2012-08-29
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2032-08-29
Also published as: CN102952291B

Abstract

本发明提供了一种高聚物密度调节剂及其制备方法，以粉煤灰为原料，采用碱性改性剂和酸性改性剂先后对粉煤灰改性，再用偶联剂活化，制备的高聚物密度调节剂用于高聚物制品，具有适应强，抗压强度高，改善流动性，提高耐磨性和抗刻划性能，提高防腐、污染和耐候性，控制光泽，柔韧性好，可提高耐高温防火性能，有保温隔热功能，打磨性好，提高工作效率，成本低等优点，能降低收油值，改善加工性能，增加填充量，显著降低高聚物制品生产企业的生产成本，在塑料、橡胶和沥青等行业有广泛的应用前景。

Description

一种高聚物密度调节剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及再生资源综合利用技术领域，特别涉及一种高聚物密度调节剂及其制备方法，以粉煤灰为原料，采用碱性改性剂和酸性改性剂先后对粉煤灰改性，再用偶联剂活化。

背景技术

近年来，随着石油化工原料和各种树脂原料的紧缺，使得各类以石油为原料的聚合物制品的成本显著提高。我国经济持续30年的快速增长，造就了市场对高分子聚合物产品的旺盛需求。从2010年起，中东以及签订了自由贸易协定的东南亚的聚烯烃产品进入我国市场，使得国内企业没有了成本优势，我国通用聚烯烃产品市场开始进入竞争白热化状态，产能过剩的压力已经常态化。

在塑料材料或制品的生产成本中，原辅材料的费用占整个生产成本的70％以上，在大多数情况下，原辅材料的费用直接关系到企业利润的有无或高低，因此导致生产成本高低的直接原因成为填充改性技术的发展动力；另一方面，随着塑料材料或制品应用领域不断扩大，对材料的力学性能以及电、光、热、磁、阻燃等各方面的性能提出越来越多、越来越高的要求，填充改性已成为塑料加工企业开发新产品、降低成本、提高性能、技术进步和持续快速发展的重要推动力量，目前市场上多数生产厂家使用CaCO₃、滑石粉等廉价填料填充于塑料制品。

但实际生产应用中，其虽然能在一定程度上降低了生产成本，但填充后的塑料制品的加工性能差、抗冲击韧性低、易脆裂等缺点暴露无疑，限制了其应用的领域。为了提高塑料制品的性能，拓展塑料的应用领域，许多研究人员采用弹性体或刚性粒子来改善冲击强度，但往往力学性能会随之呈现不同程度的降低，加工流动性会更加恶化，最终未能达到理想效果。

在国外，从70年代初开始从粉煤灰中提取空心微球作为塑料制品的填充剂，并在多种材料中得到成功的应用；70年代末美国科研人员开始成功地用磨细或分选的粉煤灰作为聚丙烯塑料的填充剂，并取得良好的效果。

粉煤灰是发电厂等热工企业燃煤发电后由电除尘器收集的灰色粉末，粒径为1~500μm，主要由SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO及残余炭组成。

我国现在每年要产出近3.75亿吨粉煤灰，由于技术等原因，目前粉煤灰仍局限于部分水泥生产和制砖、填垫路基等初级利用，综合利用总量不足，没有实现深层次的加工利用。目前我国粉煤灰堆存量达14亿吨（填埋在地下的还有50亿吨），每年新增2亿吨左右，在对其排放处理的过程中需占用大面积的土地，建设大面积的储灰场，投入大量的资金，在排放的过程中需大量的水源，所需要建造大型贮灰场存放，这不仅占用大量土地资源，而且带来严重的环境污染，已成为我国燃煤电力和钢铁行业可持续装展的一大公害。

目前我国粉煤灰的利用尚处在初期阶段，利用率和利用水平都有待于发展，因为大部分燃煤发电厂的粉煤灰都是以不规则形状和球形两种形态存在，一般球形颗粒占50%以上，且粉煤灰表面封闭、光滑致密、比表面积小，且又缺乏活化集团，若不经过改性、直接加入对塑料无补强作用，必须进行改性才能提高其对塑料的补强作用。如专利CN101824168是将硬脂酸偶联剂直接活化粉煤灰，加到塑料生产过程中，容易造成分布不均匀，补强效果不理想的弊端。专利CN101948126采用高温微波活化粉煤灰，能耗高，微波装置不易工业化操作。

发明内容

针对现有粉煤灰作为塑料改性剂利用率和利用水平严重不足的上述缺陷和问题，本发明实施例的目的是提供一种高聚物密度调节剂及其制备方法，通过分别采用酸碱改性剂对粉煤灰进行披覆，再用偶联剂交联使粉煤灰的亲脂性高，容易与聚氯乙烯等高聚物相容配合，由此制得的高聚物如塑料、橡胶制品具有更高的稳定性。

为了达到上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种高聚物密度调节剂，由粉煤灰，碱性改性剂，酸性改性剂及偶联剂构成，其特征在于，粉煤灰为200目以上的球形颗粒，重量比重为94%～98.6%，碱性改性剂所占重量比重为1%～2％，酸性改性剂所占重量比重为0.1～2％，偶联剂所占重量比重为0.5～2%。

作为上述技术方案的优选，所述粉煤灰为500目以上的球形颗粒。

作为上述技术方案的优选，所述碱性改性剂为纯度99%的三乙醇胺液体。

作为上述技术方案的优选，所述酸性改性剂为粉状硬脂酸或纯度99%的十二烷基苯磺酸液体。

作为上述技术方案的优选，所述偶联剂为粉状硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂。

本发明制备的高聚物密度调节剂用于高聚物制品在使用过程中具有适应强，抗压强度高，改善流动性，提高耐磨性和抗刻划性能，提高防腐、污染和耐候性，控制光泽，柔韧性好，可提高耐高温防火性能，有保温隔热功能，打磨性好，提高工作效率，成本低等优点，能降低收油值，改善加工性能，增加填充量，显著降低高聚物制品生产企业的生产成本，在塑料、橡胶和沥青等行业有广泛的应用前景。

同时，本发明户试提供一种高聚物密度调节剂的制备方法，技术方案如下：

将粉煤灰置于气流筛中进行筛分，使其得到的粉煤灰中的球形颗粒占颗粒总量的90%以上;

将筛选后的粉煤灰在950~1000℃中的坩埚中灼烧15~20min，再置于干燥器中冷却至常温；

将筛选加工后的粉煤灰置于高速混合容器中，匀速搅拌的同时加入粉煤灰重量1%～2％的碱性改性剂，在温度设置在60℃~70℃下，加热并以600～700转/分钟的速度搅拌5～10分钟;

加入粉煤灰重量的0.1～2％的酸性改性剂，加热至100℃~120℃并以1000～1200转/分钟的速度搅拌10～15分钟；再用循环冷却水冷却上述混合物料至60℃~70℃；

加入0.5～2%的粉状偶联剂并以1000～1200转/分钟的速度高速搅拌5～15分钟后，完成高聚物密度调节剂的制备。

作为上述技术方案的优选，所述高聚物密度调节剂的制备方法中，筛选包括2次筛选，先将粉煤灰置于200目的气流筛进行筛分，得到200目以上的粗粉煤灰，再将粗粉煤灰置于500目的气流筛进行筛分，分选得到200目以上500目以下的中粉煤灰和500目以上的细粉煤灰。

作为上述技术方案的优选，所述高聚物密度调节剂的制备方法中，经筛选后200目以上的粗粉煤灰，再经过研磨至2500目以上的超细粉煤灰，以用作制备原料。

本发明方法通过分别采用酸碱改性剂对粉煤灰进行披覆，再用偶联剂交联使粉煤灰的亲脂性高，容易与聚氯乙烯等高聚物相容配合，由此制得的高聚物如塑料、橡胶制品具有更高的稳定性，可将传统高聚物制品密度下降5～20%，高聚物制品中的高聚物使用量降低10～30%。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一种高聚物密度调节剂的制备方法的流程步骤示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例所用的粉煤灰，是采集自由电厂煤粉炉排出的烟气中收集到的灰白色颗粒粉末，磨成一定细度、并在温度高达900℃~1500℃的锅炉中燃烧后收集得到的细灰。

根据现有测量标准与国际惯例，本发明实施例的粉煤灰采用“目”为计量单位，200目约为75μm，目数越大，表示颗粒越细。

实施例1

如图1所示，经真空干燥处理后的粉煤灰，经气流筛筛选后得到200目以上的粗粉煤灰，再经过研磨至2500目以上的超细粉煤灰；将筛选后的超细粉煤灰，在950~1000℃中的坩埚中灼烧15~20min，再置于干燥器中冷却至室温；将处理后的超细粉煤灰倒入高速混合机高速搅拌，加热至120℃，分次缓慢撒入或雾状喷入用量为粉煤灰总量1%的三乙醇胺，高速搅拌10分钟，然后加入粉煤灰总量1.5%的硬脂酸，高速搅拌10分钟后冷却；在80℃用1%的硅烷偶联剂对活化后的粉煤灰进行交联，高速混合10分钟，最终得到橡胶制品用的高聚物密度调节剂。

气流筛为现有工艺，本实施例中选用河南华梁筛滤机械有限公司第四代HLQS-160型气流筛，以下实施例中也选用相同的气流筛工艺。

实施例2

如图1所示，经真空干燥处理后的粉煤灰，经气流筛筛选后得到200目以上500目以下的中粉煤灰；将筛选后的中粉煤灰在1100~1000℃中的坩埚中灼烧15~20min，再置于干燥器中冷却至室温；将处理后的中粉煤灰倒入高速混合机高速搅拌，加热至120℃，分次缓慢撒入或雾状喷入用量为粉煤灰总量1%的三乙胺，高速搅拌10分钟；然后加入粉煤灰总量0.5%的十二烷基苯磺酸，高速搅拌10分钟冷却；在90℃用1%的钛酸酯偶联剂和0.5%的铝酸酯偶联剂对活化后的粉煤灰进行交联，高速混合15分钟，得到沥青制品用的高聚物密度调节剂。

实施例3

如图1所示，经真空干燥处理后的粉煤灰，经气流筛筛选后得到500目以上的细煤灰用粉；将筛选后的细粉煤灰，在1000℃中的坩埚中灼烧15~20min，再置于干燥器中冷却至室温；将处理后的粉煤灰倒入高速混合机高速搅拌，加热至100℃，分次缓慢撒入或雾状喷入用量为粉煤灰总量1%的氢氧化钾，高速搅拌10分钟；然后加入粉煤灰总量1.5%的硬脂酸，高速搅拌10分钟后冷却；在80℃用1%的铝酸酯偶联剂对活化后的粉煤灰进行交联，高速混合10分钟，得到塑料制品用的高聚物密度调节剂。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种高聚物密度调节剂，由粉煤灰，碱性改性剂，酸性改性剂及偶联剂构成，其特征在于，粉煤灰为200目以上的球形颗粒，重量比重为94%～98.6%，碱性改性剂所占重量比重为1%～2％，酸性改性剂所占重量比重为0.1～2％，偶联剂所占重量比重为0.5～2%。

2.根据权利要求1所述的一种高聚物密度调节剂，其特征在于，粉煤灰为500目以上的球形颗粒。

3.根据权利要求1所述的一种高聚物密度调节剂，其特征在于，所述碱性改性剂为纯度99%的三乙醇胺液体。

4.根据权利要求1所述的一种高聚物密度调节剂，其特征在于，所述酸性改性剂为粉状硬脂酸或纯度99%的十二烷基苯磺酸液体。

5.根据权利要求1所述的一种高聚物密度调节剂，其特征在于，所述偶联剂为粉状硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂。

6.一种高聚物密度调节剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种高聚物密度调节剂，其特征在于，所述高聚物密度调节剂的制备方法中，筛选包括2次筛选，先将粉煤灰置于200目的气流筛进行筛分，得到200目以上的粗粉煤灰，再将粗粉煤灰置于500目的气流筛进行筛分，分选得到200目以上500目以下的中粉煤灰和500目以上的细粉煤灰。

8.根据权利要求6或7所述的一种高聚物密度调节剂，其特征在于，所述高聚物密度调节剂的制备方法中，经筛选后200目以上的粗粉煤灰，再经过研磨至2500目以上的超细粉煤灰，以用作制备原料。