CN105348862A - 一种用于pvc材料生产用磷石膏的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及PVC生产用填料技术领域，尤其是一种用于PVC材料生产用磷石膏的处理方法，通过将磷石膏加热处理的温度控制在150-200℃，加热时间控制在40-60min，使得磷石膏中的结晶水脱除不完善，使得获得磷石膏中含有多种类型的磷石膏成分，达到对二水硫酸钙、半水硫酸钙、III型硬石膏、II型硬石膏的自然组合，提高了磷石膏中成分的丰富性，提高磷石膏在应用于PVC生产过程中的可塑性和流变性，也降低了对磷石膏升温处理的能耗。

Description

一种用于PVC材料生产用磷石膏的处理方法

技术领域

本发明涉及PVC生产用填料技术领域，尤其是一种用于PVC材料生产用磷石膏的处理方法。

背景技术

随着PVC优异性能得到发现与应用，使得PVC材料的需求量逐年递增，对于PVC材料生产的品质要求以及成本也受到了相关领域的研究者关注；于是有大量的研究者从PVC材料的生产工艺，PVC材料生产用原料等角度进行了研究，并且在PVC材料生产过程中，均需要大量采用填料进行处理，因此，对于PVC材料生产过程中采用的填料进行选取与研究也成为了研究者关注的一个焦点；并随着我国磷化工产业的不断发展，磷石膏的堆存量不断增多的现状下，磷石膏进行大量的综合利用的研究被推向了国家政策，使得大量的研究者开始从事于磷石膏的综合利用研究，将磷石膏应用于农业，建筑业等等；但是，磷石膏在建筑业的应用主要是将其直接作为原料制备成保温砌块、保温砖等等；而将磷石膏在PVC材料生产过程中的应用相对较少，比较典型的是专利号为201310380778.5的《将磷石膏用作聚氯乙烯树脂填料的方法》，其通过筛分、煅烧、磨细并加入偶联剂、搅拌自摩擦生热至110℃后得到改性的磷石膏填料；由此可见，现有技术中将磷石膏应用于PVC材料生产过程中作为填料时，其主要是将磷石膏中的有机杂质、结晶水进行大量的除去，并提高磷石膏的白度，通过研磨控制颗粒粒度，满足PVC生产需求以及加快磷石膏作为填料应用时的可塑化性，提高流变性能，促进PVC材料的成型等特征。

据相关研究结果显示，磷石膏作为填料加入到PVC材料生产工艺中时，磷石膏随着其结晶水的含量的变化，其流变性、可塑性均在发生变化，并且呈现出结晶水含量与流变性和可塑性呈二次线性关系，即并不是磷石膏中的水分越少，其流变性和可塑性较优，也并不是随着水分含量增加，其流变性和可塑性较优，而是其水分含量与流变性和可塑性具有一定的平衡点；并且磷石膏是磷化工生产的工业固体废弃物，其在排除来的时候，其pH值较低，水分含量较高，将其直接进行筛分处理的难度较大，设备要求较高；经过对磷石膏结晶水脱除研究，其在温度为105-180℃之间，二水硫酸钙中的1个水分子得到排除，并在随后排除半个水分子，在温度达到200-220℃时，其剩余的水分子得到排除，形成III型硬石膏，在温度达到约350℃时，其将会形成II型石膏，温度达到1120℃时，其转变为I型硬石膏。

基于此，本研究者结合磷石膏在PVC材料生产过程中的流变性和可塑性与其水分含量的研究，并对用于PVC材料生产做填料的磷石膏的处理提供了一种新思路。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种用于PVC材料生产用磷石膏的处理方法。

具体是通过以下技术方案得以实现的：

一种用于PVC材料生产用磷石膏的处理方法，包括以下步骤：

(1)将磷石膏置于温度为150-200℃下进行搅拌加热处理40-60min；

(2)将步骤(1)得到的磷石膏置于研磨机中研磨，并过120目振动筛，取筛底料；并且筛底料在过325目筛的筛余量为≤11％；

(3)将步骤(2)得到物料置于温度为175-185℃下炒制20-30min；

(4)将步骤(3)得到的物料置于研磨机中研磨，并过120目振动筛，取筛底料；并且筛底料在过325目筛的筛余量为≤5％，即可。

所述的步骤(1)，其在加热处理前，还包括向其中加入生石灰，调整磷石膏的pH值为6-8的步骤。

所述的步骤(2)和步骤(3)之间还包括有添加pH调节剂调整pH值为6-8的步骤。

所述的pH调节剂为氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙、碳酸氢钙、亚硫酸钙中的一种或者几种的混合物。

所述的步骤(4)，在这之后，还包括有加入石蜡混合步骤。

所述的石蜡为液态石蜡。

所述的石蜡，其加入量为经过步骤(4)处理后得到的物料的质量的1-5％。

所述的石蜡，其加入量为经过步骤(4)处理后得到的物料的质量的2％。

所述的加入石蜡混合步骤，其之后还包括将混合有石蜡的物料置于锅炉炒制步骤。

所述的锅炉炒制，其温度为175-185℃，炒制时间为20-30min。

与现有技术相比，本发明的技术效果体现在：

通过将磷石膏加热处理的温度控制在150-200℃，加热时间控制在40-60min，使得磷石膏中的结晶水脱除不完善，使得获得磷石膏中含有多种类型的磷石膏成分，达到对二水硫酸钙、半水硫酸钙、III型硬石膏、II型硬石膏的自然组合，提高了磷石膏中成分的丰富性，提高磷石膏在应用于PVC生产过程中的可塑性和流变性，也降低了对磷石膏升温处理的能耗。

结合研磨振动筛筛分处理，并结合120目振动筛的筛分以及325目筛筛分的筛余量控制，使得其中的杂质得到大量的排除，降低了磷石膏中煤粉、煤灰等杂质在单位体积中的相对含量，提高了磷石膏的白度，改善了品质；再结合炒制步骤的处理，使得研磨过程中裸露出来的结晶水以及在研磨过程中结构遭受破坏的结晶水得到进一步的散发，避免磷石膏中的结晶水的不稳定性，避免了将磷石膏作为填料加入PVC生产工艺中所导致气泡产生缺陷；再结合二次研磨，过筛处理，使得炒制结块的磷石膏得到粉末化，并且降低了325目筛的筛余量，提高了磷石膏添加到PVC材料的原料中后的可塑性和流变性。

为了避免磷石膏对加工设备的腐蚀，缩短设备使用寿命以及为了降低磷石膏中的自由水，降低加热能耗，将磷石膏与生石灰进行混合，并将其pH值调整至6-8，使得磷石膏趋于中性。为了防止加工过程中的pH值发生变化，即磷石膏结晶体内部的酸性物质在研磨过程中裸露出来，通过pH调节剂的加入，确保了pH值的稳定性；结合对pH剂的选取，避免pH调节剂加入改变磷石膏的指标性能，使得加入pH调节剂后，磷石膏的可塑性和流变性得到保障；为了避免磷石膏在制备和保存过程中吸水形成结晶水，向其中加入石蜡成分，使得加入石蜡之后，石蜡的润滑作用，使得磷石膏的流变性得到了进一步的改善；再结合选取液体石蜡与磷石膏干粉混合的步骤，使得液体石蜡能够充分的与磷石膏混合，并且磷石膏能够充分的接触到石蜡，防止了加工处理过程或者保存过程磷石膏吸水形成结晶水的现象，确保了磷石膏中的结晶水含量较低，并且能够以二水硫酸钙、半水硫酸钙、III型硬石膏、II型硬石膏的自然组合，确保了其加入到PVC材料原料中后的可塑性和流变性。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。

实施例1

用于PVC材料生产用磷石膏的处理方法，包括以下步骤：

(1)将磷石膏置于温度为150℃下进行搅拌加热处理40min；

(2)将步骤(1)得到的磷石膏置于研磨机中研磨，并过120目振动筛，取筛底料；并且筛底料在过325目筛的筛余量为≤11％；

(3)将步骤(2)得到物料置于温度为175℃下炒制20min；

(4)将步骤(3)得到的物料置于研磨机中研磨，并过120目振动筛，取筛底料；并且筛底料在过325目筛的筛余量为≤5％，即可。

实施例2

用于PVC材料生产用磷石膏的处理方法，包括以下步骤：

(1)将磷石膏置于温度为200℃下进行搅拌加热处理60min；

(2)将步骤(1)得到的磷石膏置于研磨机中研磨，并过120目振动筛，取筛底料；并且筛底料在过325目筛的筛余量为≤11％；

(3)将步骤(2)得到物料置于温度为185℃下炒制30min；

(4)将步骤(3)得到的物料置于研磨机中研磨，并过120目振动筛，取筛底料；并且筛底料在过325目筛的筛余量为≤5％，即可。

所述的步骤(1)，其在加热处理前，还包括向其中加入生石灰，调整磷石膏的pH值为6-8的步骤。

实施例3

用于PVC材料生产用磷石膏的处理方法，包括以下步骤：

(1)将磷石膏置于温度为180℃下进行搅拌加热处理50min；

(2)将步骤(1)得到的磷石膏置于研磨机中研磨，并过120目振动筛，取筛底料；并且筛底料在过325目筛的筛余量为≤11％；

(3)将步骤(2)得到物料置于温度为180℃下炒制25min；

(4)将步骤(3)得到的物料置于研磨机中研磨，并过120目振动筛，取筛底料；并且筛底料在过325目筛的筛余量为≤5％，即可。

所述的步骤(2)和步骤(3)之间还包括有添加pH调节剂调整pH值为6-8的步骤。所述的pH调节剂为氧化钙。

实施例4

在实施例2的基础上，其他均同实施例2，所述的步骤(2)和步骤(3)之间还包括有添加pH调节剂调整pH值为6-8的步骤。所述的pH调节剂为氧化钙、氢氧化钙的任意比混合物。

实施例5

在实施例2的基础上，其他均同实施例2，所述的步骤(2)和步骤(3)之间还包括有添加pH调节剂调整pH值为6-8的步骤。所述的pH调节剂为氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙、碳酸氢钙、亚硫酸钙的任意比混合物。

实施例6

在实施例1的基础上，其他均同实施例1，所述的步骤(4)，在这之后，还包括有加入石蜡混合步骤。所述的石蜡为液态石蜡。所述的石蜡，其加入量为经过步骤(4)处理后得到的物料的质量的1％。所述的加入石蜡混合步骤，其之后还包括将混合有石蜡的物料置于锅炉炒制步骤。所述的锅炉炒制，其温度为175℃，炒制时间为20min。

实施例7

在实施例2的基础上，其他均同实施例2，所述的步骤(4)，在这之后，还包括有加入石蜡混合步骤。所述的石蜡为液态石蜡。所述的石蜡，其加入量为经过步骤(4)处理后得到的物料的质量的5％。所述的加入石蜡混合步骤，其之后还包括将混合有石蜡的物料置于锅炉炒制步骤。所述的锅炉炒制，其温度为185℃，炒制时间为30min。

实施例8

在实施例3的基础上，其他均同实施例3，所述的步骤(4)，在这之后，还包括有加入石蜡混合步骤。所述的石蜡为液态石蜡。所述的石蜡，其加入量为经过步骤(4)处理后得到的物料的质量的2％。所述的加入石蜡混合步骤，其之后还包括将混合有石蜡的物料置于锅炉炒制步骤。所述的锅炉炒制，其温度为180℃，炒制时间为25min。

实施例9

在实施例4的基础上，其他均同实施例4，所述的步骤(4)，在这之后，还包括有加入石蜡混合步骤。所述的石蜡为液态石蜡。所述的石蜡，其加入量为经过步骤(4)处理后得到的物料的质量的3％。所述的加入石蜡混合步骤，其之后还包括将混合有石蜡的物料置于锅炉炒制步骤。所述的锅炉炒制，其温度为179℃，炒制时间为26min。

在使用上述处理过的磷石膏作为PVC材料生产用填料时，其在重量份配比为PVC100份、复合稳定剂7份、ACR3份、CEP2份、磷石膏20份、其他添加剂3份进行混合后，在塑料挤出机中挤出、定型等工序得到PVC型材，并对该型材的各项性能指标按照GB/T8814-2004进行检测，其材料性能满足GB/T8814-2004《门、窗用未增塑聚氯乙烯型材》标准要求。

除此之外，本研究者还将磷石膏按照专利号为201310380778.5的《将磷石膏用作聚氯乙烯树脂填料的方法》进行处理后，再将其与本发明的方法处理的磷石膏按照上述使用时的重量配比份进行加入PVC材料生产的原料中，以及与相同配方目数的CaCO₃填料制备的PVC材料进行试验对比；并在转矩流变仪中测得的最小扭矩和最大扭矩，可以得知，本发明的磷石膏相对专利号为201310380778.5的《将磷石膏用作聚氯乙烯树脂填料的方法》的方法进行处理后，其最小扭矩和最大扭矩均减小，塑化温度降低，说明磷石膏为片状形态，在一定方向上产生剪切力可加快磷石膏在PVC树脂中的塑化，加工流变性能优良，易于成型。

Claims (10)

1.一种用于PVC材料生产用磷石膏的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将磷石膏置于温度为150-200℃下进行搅拌加热处理40-60min；

(2)将步骤(1)得到的磷石膏置于研磨机中研磨，并过120目振动筛，取筛底料；并且筛底料在过325目筛的筛余量为≤11％；

(3)将步骤(2)得到物料置于温度为175-185℃下炒制20-30min；

(4)将步骤(3)得到的物料置于研磨机中研磨，并过120目振动筛，取筛底料；并且筛底料在过325目筛的筛余量为≤5％，即可。

2.如权利要求1所述的用于PVC材料生产用磷石膏的处理方法，其特征在于，所述的步骤(1)，其在加热处理前，还包括向其中加入生石灰，调整磷石膏的pH值为6-8的步骤。

3.如权利要求1所述的用于PVC材料生产用磷石膏的处理方法，其特征在于，所述的步骤(2)和步骤(3)之间还包括有添加pH调节剂调整pH值为6-8的步骤。

4.如权利要求3所述的用于PVC材料生产用磷石膏的处理方法，其特征在于，所述的pH调节剂为氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙、碳酸氢钙、亚硫酸钙中的一种或者几种的混合物。

5.如权利要求1所述的用于PVC材料生产用磷石膏的处理方法，其特征在于，所述的步骤(4)，在这之后，还包括有加入石蜡混合步骤。

6.如权利要求5所述的用于PVC材料生产用磷石膏的处理方法，其特征在于，所述的石蜡为液态石蜡。

7.如权利要求5所述的用于PVC材料生产用磷石膏的处理方法，其特征在于，所述的石蜡，其加入量为经过步骤(4)处理后得到的物料的质量的1-5％。

8.如权利要求5或7所述的用于PVC材料生产用磷石膏的处理方法，其特征在于，所述的石蜡，其加入量为经过步骤(4)处理后得到的物料的质量的2％。

9.如权利要求5所述的用于PVC材料生产用磷石膏的处理方法，其特征在于，所述的加入石蜡混合步骤，其之后还包括将混合有石蜡的物料置于锅炉炒制步骤。

10.如权利要求9所述的用于PVC材料生产用磷石膏的处理方法，其特征在于，所述的锅炉炒制，其温度为175-185℃，炒制时间为20-30min。