CN105331027A - 一种利用磷石膏制备cpvc树脂填充剂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用磷石膏制备CPVC树脂填充剂的方法，是以磷石膏为原料制取CPVC树脂填充剂的方法。利用磷石膏制备CPVC树脂填充剂的方法是将经过除杂处理的磷石膏与碳酸钠反应制得碳酸钙。将所得碳酸钙和马铃薯渣、α-淀粉酶、豆渣在乳酸菌作用下厌氧发酵制得乳酸。将所得的乳酸、硬脂酸在保护气体作用下进行酯化反应，反应生成的硬脂酸乳酰酸和碳酸钠、碳酸钙混合物进行中和反应制得硬脂酰乳酸钠和硬脂酰乳酸钙。将所得的硬脂酰乳酸钠、硬脂酰乳酸钠混合物作为填充剂用于CPVC树脂的生产。

Description

一种利用磷石膏制备CPVC树脂填充剂的方法

技术领域

本发明涉及一种利用磷石膏制备CPVC树脂填充剂的方法，是以磷石膏为原料制取CPVC树脂填充剂的方法。

背景技术

据相关统计数据显示，目前，我国每年新增磷石膏排放量达5000万吨，大量的磷石膏堆放，不仅占用土地资源，给企业增加巨大经济负担，而且还会对环境造成一定污染，给我国的国民经济建设及生态环境造成巨大的压力。因此，加快磷石膏的综合利用技术创新力度，实现变废为宝、变害为利，已成为我国经济建设中一项重要的技术经济政策，也是可持续发展面临的迫切需要解决的问题。根据《国务院关于印发循环经济发展战略及近期行动计划的通知》(国发[2013]5号)的文件精神，磷石膏、粉煤灰等工业固体废弃物的综合利用列入了资源化重点工程建设之一，已成为中国发展循环经济，建设资源节约型、环境友好型社会的重要任务之一。

目前磷石膏在制备水泥缓凝剂、石膏建材等建筑领域有广泛的应用。但在CPVC树脂制造领域，磷石膏的利用少之又少，极大的限制了磷石膏的回收利用，因此需要提供一种创新技术解决上述问题，以拓宽磷石膏的应用范围。

发明内容

针对现有磷石膏应用的局限性，本发明的目的在于提供一种利用磷石膏制备CPVC树脂填充剂的方法，以扩大磷石膏应用范围。

本发明采用如下技术方案：一种利用磷石膏制备CPVC树脂填充剂的方法，所述方法包括以下步骤：

1)经过除杂处理的磷石膏与碳酸钠反应制得碳酸钙；

2)步骤1)所得的碳酸钙和马铃薯渣、α-淀粉酶、豆渣在乳酸菌作用下厌氧发酵制得乳酸；

3)步骤2)所得的乳酸、硬脂酸在保护气体作用下进行酯化反应，反应生成的硬脂酸乳酰酸和碳酸钙、碳酸钠混合物进行中和反应制得硬脂酰乳酸钠及硬脂酰乳酸钙混合物填充剂。

优选的是：所述1)中所述磷石膏杂质重量百分含量小于5％。

优选的是：步骤2)中所述马铃薯渣为马铃薯提取淀粉后的副产物，以质量分数计，马铃薯渣含淀粉量为33～40％，所述豆渣是生产豆奶或豆腐过程中的副产品，以质量分数计，豆渣含15～22％蛋白质。

优选的是：步骤2)中所述碳酸钙、马铃薯渣、α-淀粉酶、豆渣重量比为0.3:2:0.02:1～0.5:3:0.03:2。

优选的是：步骤2)中所述厌氧发酵的温度为38～45℃，厌氧发酵时间为20～40小时。

优选的是：步骤3)中所述乳酸与硬脂酸按1:2～1:3摩尔比添加。

优选的是：步骤3)中所述碳酸钠与乳酸两物质的摩尔比为2:1～3:1，所述碳酸钠与碳酸钙重量比为1:1。

优选的是：步骤3)中所述保护气体为氦气。

本发明提供的制备CPVC树脂填充剂的方法具有以下特点：

1、本发明所制得的硬脂酰乳酸钠、硬脂酰乳酸钙可作为表面活性剂应用于CPVC树脂生产。硬脂酰乳酸钠、硬脂酰乳酸钙都具有亲水极性和疏水非极性两种基团。它们通过分子中的亲水基团定向吸附在着色剂、增量剂等无机填充剂的极性分子表面，它们的疏水基团则定向吸附在CPVC分子层表面，提高了各填充剂在CPVC基料中的分散性和润湿性，从而改善了各种填充剂与CPVC之间的亲和力，使制备出的CPVC树脂性能更加稳定，外观、色泽更加饱满。

2、本发明磷石膏的主要成分为硫酸钙，利用反应方程式：

Na₂CO₃+CaSO₄＝Na₂SO₄+CaCO₃

使之转化为碳酸钙，然后进一步制备出硬脂酰乳酸钠和硬脂酰乳酸钙，将所得的硬脂酰乳酸钠、硬脂酰乳酸钙混合物作为CPVC填充剂之一，解决了磷石膏对环境的污染问题，减少企业为之而付出的处理费用，具有十分明显的经济实用性。

3、马铃薯渣马铃薯提取淀粉的副产物，含有水分，残糖、纤维、氨基酸等有机物质，豆渣是生产豆奶或豆腐过程中的副产品，含有水分、蛋白质、脂肪、碳水化合物(纤维素、多糖等)等有机质，这两种物质均适合腐败微生物的生长，极易造成资源的浪费以及环境的污染。本发明利用马铃薯渣、α-淀粉酶、豆渣制备乳酸，解决了马铃薯渣、豆渣对环境的污染问题，降低了农产品加工业处理废弃物的成本并使之资源化，使企业由投入型环保转变为效益型环保。

4、本发明的中间产品如碳酸钙、乳酸钙均可作为CPVC填充剂进行利用，所述乳酸可由乳酸和碳酸钙反应制得。大大提高各中间产物的利用率，减少新生物质的处理步骤。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。下面结合具体实施例，对本发明作进一步详细的阐述，但本发明的实施方式并不局限于实施例表示的范围。这些实施例仅用于说明本发明，而非用于限制本发明的范围。此外，在阅读本发明的内容后，本领域的技术人员可以对本发明作各种修改，这些等价变化同样落于本发明所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

对磷石膏进行除杂处理，将磷石膏所含的杂质重量百分含量控制为4％。将磷石膏与过量碳酸钠反应，过滤、洗涤、干燥制得碳酸钙。将碳酸钙、马铃薯提取淀粉后所得的副产物马铃薯渣、α-淀粉酶、生产豆奶所得的豆渣按0.3:2:0.02:1质量比置于发酵容器中，往发酵容器中加入乳酸菌，搅拌均匀，38℃下厌氧发酵40小时，分离提纯后制得乳酸；所述乳酸菌活菌数按每克马铃薯渣计含400万个；以质量分数计，马铃薯渣含淀粉量为33％；以质量分数计，豆渣含15％蛋白质。将所得的乳酸与硬脂酸按1:2摩尔比混合装入带有搅拌器的三颈瓶中，加入硬化油作为催化剂，通入氦气，搅拌条件下迅速升温至180℃并保持40min，酯化合成硬脂酸乳酰酸。酯化完成之后，加入碳酸钠、碳酸钙混合物(所述碳酸钠与乳酸两物质的摩尔比为2:1，所述碳酸钠与碳酸钙质量比为1:1)，搅拌反应40min，将反应器冷却至常温。将所得产品分离纯化即可制得硬脂酰乳酸钠及硬脂酰乳酸钙。将所得的硬脂酰乳酸钠、硬脂酰乳酸钙混合物与热稳定剂、增韧剂、润滑剂、着色剂、CPVC混合，经过挤出、定型等工艺制得CPVC树脂。

实施例2

对磷石膏进行除杂处理，将磷石膏所含的杂质重量百分含量控制为3％。将磷石膏与过量碳酸钠反应，过滤、洗涤、干燥制得碳酸钙。将碳酸钙、马铃薯提取淀粉后的副产物马铃薯渣、α-淀粉酶、生产豆腐所得的豆渣按0.4:2.5:0.025:1.5质量比置于发酵容器中，往发酵容器中加入乳酸菌，搅拌均匀，40℃下厌氧发酵32小时，分离提纯后制得乳酸；所述乳酸菌活菌数按每克马铃薯渣计含450万个；以质量分数计，马铃薯渣含淀粉量为37％；以质量分数计，豆渣含16％蛋白质。将所得的乳酸与硬脂酸按1:2.5摩尔比混合装入带有搅拌器的三颈瓶中，加入硬化油作为催化剂，通入氦气，搅拌条件下迅速升温至200℃并保持35min，酯化合成硬脂酸乳酰酸。酯化完成之后，加入碳酸钠、碳酸钙混合物(所述碳酸钠与乳酸两物质的摩尔比为2.5:1，所述碳酸钠和碳酸钙质量比为1:1)，搅拌反应30min，将反应器冷却至常温。将所得产品分离纯化即可制得硬脂酰乳酸钠及硬脂酰乳酸钙。将硬脂酰乳酸钠、硬脂酰乳酸钙混合物、碳酸钙与热稳定剂、增韧剂、润滑剂、着色剂、CPVC混合，经过挤出、定型等工艺制得CPVC树脂。

实施例3

对磷石膏进行除杂处理，将磷石膏所含的杂质重量百分含量控制为2％。将磷石膏与过量碳酸钠反应，过滤、洗涤、干燥制得碳酸钙。将碳酸钙、马铃薯提取淀粉后的副产物马铃薯渣、α-淀粉酶、生产豆腐所得的豆渣按0.5:3:0.03:2质量比置于发酵容器中，往发酵容器中加入乳酸菌，搅拌均匀，45℃下厌氧发酵20小时，分离提纯后制得乳酸；所述乳酸菌活菌数按每克马铃薯渣计含500万个；以质量分数计，马铃薯渣、α-淀粉酶含糖量为40％；以质量分数计，豆渣含22％蛋白质。将所得的乳酸与硬脂酸按1:3摩尔比混合装入带有搅拌器的三颈瓶中，加入硬化油作为催化剂，通入氦气，搅拌条件下迅速升温至210℃并保持28min，酯化合成硬脂酸乳酰酸。酯化完成之后，加入碳酸钠、碳酸钙混合物(所述碳酸钠与乳酸两物质的摩尔比为3:1，所述碳酸钠与碳酸钙重量比为1:1)，搅拌反应30min，将反应器冷却至常温。将所得产品分离纯化即可制得硬脂酰乳酸钠及硬脂酰乳酸钙。将硬脂酰乳酸钠、硬脂酰乳酸钙混合物、碳酸钙、乳酸钙(碳酸钙和乳酸反应产物)与热稳定剂、增韧剂、润滑剂、着色剂、CPVC混合，经过挤出、定型等工艺制得CPVC树脂。

Claims (8)

1.一种利用磷石膏制备CPVC树脂填充剂的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)经过除杂处理的磷石膏与碳酸钠反应制得碳酸钙；

2)步骤1)所得的碳酸钙和马铃薯渣、α-淀粉酶、豆渣在乳酸菌作用下厌氧发酵制得乳酸；

3)步骤2)所得的乳酸、硬脂酸在保护气体作用下进行酯化反应，反应生成的硬脂酸乳酰酸和碳酸钙、碳酸钠混合物进行中和反应制得硬脂酰乳酸钠及硬脂酰乳酸钙混合物填充剂。

2.根据权利要求1所述的利用磷石膏制备CPVC树脂填充剂的方法，其特征在于，所述1)中所述磷石膏杂质重量百分含量小于5％。

3.根据权利要求1所述的利用磷石膏制备CPVC树脂填充剂的方法，其特征在于，步骤2)中所述马铃薯渣为马铃薯提取淀粉后的副产物，以质量分数计，马铃薯渣含淀粉量为33～40％，所述豆渣是生产豆奶或豆腐过程中的副产品，以质量分数计，豆渣含15～22％蛋白质。

4.根据权利要求1或3所述的利用磷石膏制备CPVC树脂填充剂的方法，其特征在于，步骤2)中所述碳酸钙、马铃薯渣、α-淀粉酶、豆渣重量比为0.3:2:0.02:1～0.5:3:0.03:2。

5.根据权利要求1所述的利用磷石膏制备CPVC树脂填充剂的方法，其特征在于，步骤2)中所述厌氧发酵的温度为38～45℃，厌氧发酵时间为20～40小时。

6.根据权利要求1所述的利用磷石膏制备CPVC树脂填充剂的方法，其特征在于，步骤3)中所述乳酸与硬脂酸按1:2～1:3摩尔比添加。

7.根据权利要求1所述的利用磷石膏制备CPVC树脂填充剂的方法，其特征在于，步骤3)中所述碳酸钠与乳酸两物质的摩尔比为2:1～3:1，所述碳酸钠与碳酸钙重量比为1:1。

8.根据权利要求1、6、7中任一所述的利用磷石膏制备CPVC树脂填充剂的方法，其特征在于，步骤3)中所述保护气体为氦气。