CN105482503A - 一种用于pvc材料生产用磷石膏改性方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及PVC生产用填料技术领域，尤其是用于PVC材料生产用磷石膏改性方法，通过将新鲜磷石膏采用生石灰混合处理至pH值为6-8，降低了磷石膏中的自由水含量，再结合搅拌加热器的加热处理，并控制温度为150-180℃，使得新鲜磷石膏转化为半水磷石膏，再向其中加入石蜡，增强磷石膏的可塑性和流变性，防止干燥后的磷石膏吸水形成结构不稳定的结晶水；再将其经过干粉研磨过筛处理，使得磷石膏内部的结晶水得到裸露，也使得磷石膏中的杂质在单位体积上的相对含量降低，提高了磷石膏的白度，再结合炒制温度在180-200℃，使得磷石膏中的部分结晶水再次散失，使得获得的磷石膏为半水石膏、III型硬石膏和II型硬石膏的混合物提高流变性和可塑性，改善了PVC材料的品质。

Description

一种用于PVC材料生产用磷石膏改性方法
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材料生产用磷石膏改性方法。
背景技术
在塑料加工中，加入粉体填料，可达到增量及降低成本的作用，能改善或提高塑料制品的物理力学性能、耐磨性能、热学性能、耐老化性能，并且克服塑料不耐低温、低刚性、易膨胀性、易蠕变性等缺点。所以，填料既有增量作用，又有改性效果；有些填料具有活性，还能起到补强作用。磷石膏是磷肥工业的固体废渣，每生产1t磷酸约产生4.5～5.0t磷石膏。我国每年磷石膏废渣产量达25～30Mt。磷石膏中的磷、氟、有机物等诸多有害杂质，致使再生利用的成本较高。据相关统计数据的显示，在国内对于磷石膏的综合利用率仅仅在10％左右，在全球对于磷石膏的综合利用率仅仅在4％左右。可见，无论是在国际还是在国内，对于磷石膏的综合利用率均较低，使得大量的磷石膏采用堆存的方式，导致了环境的污染，也使得资源遭受浪费。
为此，相关研究者将磷石膏作为PVC材料的填料进行生产和应用，如专利号为201310380778.5的《将磷石膏用作聚氯乙烯树脂填料的方法》该方法先对磷石膏进行改性处理，磨细时加入偶联剂，即得到可用于作聚氯乙烯树脂填料的产品，具体做法：(1)筛分，(2)煅烧，(3)磨细并加入偶联剂，(4)混合，得到铝酸酯改性磷石膏填料。可见，现有技术中对于磷石膏应用于PVC材料生产过程中作为填料的处理目的，均是使得磷石膏中的杂质成分大幅度的降低，降低结晶水，提高磷石膏的白度，防止加入后高温挤塑成型过程中起泡的缺陷。
但是，对于物质成分比较复杂的磷石膏来说，其在进行改性处理时，其将会随着温度的不同，使得其中的结晶水含量不相同，并且随着研磨细度、研磨处理次数的不同，其中的结晶水倍排除的量的多少以及形成的磷石膏的种类是完全不相同的；也正是基于此，使得磷石膏在不同的条件下，其流变性和可塑性均是不相同的，甚至对加入到塑料加工中作为填料后，对塑料的塑化、流变性能的改善也是有所差别的。
基于此，本研究者经过对现有技术中的磷石膏改性处理后应用于塑料加工领域的技术方案进行分析和理解，并将磷石膏进行改性处理过程中的性能变化进行统计和分析，结合塑料产品的可塑化性、流变性以及韧性和强度的要求，将磷石膏改性工艺作出探索，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材料生产用磷石膏改性方法。
具体是通过以下技术方案得以实现的：
一种用于PVC材料生产用磷石膏改性方法，将新鲜磷石膏与生石灰进行混合，调整新鲜磷石膏的pH值为6-8，并将其搅拌加热器中，边加热边搅拌，并用温度计控制温度为150-180℃，加热处理60-80min后，得混合物料；向其中加入占混合物料质量的1-3％的石蜡，搅拌均匀后，将其置于研磨机中一次研磨，并过100-200目的振动筛，再将筛底料置于温度为180-200℃的炒锅中炒制20-30min，再将其置于研磨机中二次研磨成粉末，过290-310目的振动筛，并采用325目的筛进行过筛处理，其筛余量≤5％。
所述的石蜡为液态石蜡。
所述的方法，其在一次研磨过振动筛后，还包括加入纳米二氧化硅的步骤。
所述的纳米二氧化硅，其加入量为占混合物料质量的11-17％。
所述的纳米二氧化硅，其颗粒度为100-900nm。
所述的纳米二氧化硅，其颗粒度为450nm。
与现有技术相比，本发明的技术效果体现在：
通过将新鲜磷石膏采用生石灰混合处理至pH值为6-8，降低了磷石膏中的自由水含量，再结合搅拌加热器的加热处理，并控制温度为150-180℃，使得新鲜磷石膏转化为半水磷石膏，再向其中加入石蜡，增强磷石膏的可塑性和流变性，防止干燥后的磷石膏吸水形成结构不稳定的结晶水；再将其经过干粉研磨过筛处理，使得磷石膏内部的结晶水得到裸露，也使得磷石膏中的杂质在单位体积上的相对含量降低，提高了磷石膏的白度，再结合炒制温度在180-200℃，使得磷石膏中的部分结晶水再次散失，使得其转变成部分III型硬石膏和II型硬石膏，使得获得的磷石膏为半水石膏、III型硬石膏和II型硬石膏的混合物，提高了磷石膏加入PVC材料中后，对PVC材料的柔韧性的改善以及提高磷石膏本身的流变性和可塑性，改善了PVC材料的品质。
本发明尤其是在一次研磨过筛处理后向其中加入纳米二氧化硅，再将其炒制，使得磷石膏中的部分氟元素与硅元素作用，形成四氟化硅或者玻璃胶质，增强磷石膏的可塑性；再结合对二氧化硅采用纳米级的二氧化硅，使得改性后的磷石膏的流变性增强，并结合磷石膏与纳米二氧化硅的恰当配比设计，使得在PVC材料的生产过程中引入硅元素作为填料，提高了PVC材料的可塑性以及降低了塑化温度，避免了较高温度下处理导致水蒸气的形成的缺陷，提高了PVC材料的品质。
本发明在磷石膏与纳米二氧化硅的合力作用下，使得磷石膏作为填料加入到PVC生产工艺中后，改善了PVC材料的加工流变性，使得PVC材料的强度和韧性均得到了改善。
除此之外，本研究者在研究过程中，通过对石蜡的形态进行选取，将其采用液态石蜡操作，不仅使得磷石膏粉末的可塑性和流变性发生了变化，而且还防止了磷石膏颗粒内部结晶水与外部空气的作用，也防止了磷石膏颗粒在干燥后与空气中的水分作用所导致的磷石膏在生产过程和保存过程中的水分含量发生变化的缺陷，使得改性的磷石膏中的水分子结构稳定，能够维持在60-80℃时不会从结晶结构中析出，使得在加入PVC原料中生产PVC材料时，其可塑化温度范围得到了拓宽，避免了水蒸气的形成。
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
一种用于PVC材料生产用磷石膏改性方法，将新鲜磷石膏与生石灰进行混合，调整新鲜磷石膏的pH值为6，并将其搅拌加热器中，边加热边搅拌，并用温度计控制温度为150℃，加热处理60min后，得混合物料；向其中加入占混合物料质量的1％的固态石蜡，搅拌均匀后，将其置于研磨机中一次研磨，并过100目的振动筛，再将筛底料置于温度为180℃的炒锅中炒制20min，再将其置于研磨机中二次研磨成粉末，过290目的振动筛，并采用325目的筛进行过筛处理，其筛余量≤5％。
按照《建筑石膏结晶水含量测定》GB/T17669.2进行成分检测，得出其中含有半水硫酸钙的含量为50％，并且含有部分III型硬石膏和II型硬石膏。
实施例2
一种用于PVC材料生产用磷石膏改性方法，将新鲜磷石膏与生石灰进行混合，调整新鲜磷石膏的pH值为8，并将其搅拌加热器中，边加热边搅拌，并用温度计控制温度为180℃，加热处理80min后，得混合物料；向其中加入占混合物料质量的3％的石蜡，搅拌均匀后，将其置于研磨机中一次研磨，并过200目的振动筛，再将筛底料置于温度为200℃的炒锅中炒制30min，再将其置于研磨机中二次研磨成粉末，过310目的振动筛，并采用325目的筛进行过筛处理，其筛余量≤5％。所述的石蜡为液态石蜡。
按照《建筑石膏结晶水含量测定》GB/T17669.2进行成分检测，得出其中含有半水硫酸钙的含量为67％，并且含有部分III型硬石膏和II型硬石膏。
实施例3
一种用于PVC材料生产用磷石膏改性方法，将新鲜磷石膏与生石灰进行混合，调整新鲜磷石膏的pH值为7，并将其搅拌加热器中，边加热边搅拌，并用温度计控制温度为170℃，加热处理70min后，得混合物料；向其中加入占混合物料质量的2％的液态石蜡，搅拌均匀后，将其置于研磨机中一次研磨，并过150目的振动筛，再将筛底料置于温度为190℃的炒锅中炒制25min，再将其置于研磨机中二次研磨成粉末，过300目的振动筛，并采用325目的筛进行过筛处理，其筛余量≤5％。在一次研磨过振动筛后，还包括加入纳米二氧化硅的步骤。所述的纳米二氧化硅，其加入量为占混合物料质量的11％。所述的纳米二氧化硅，其颗粒度为100nm。
按照《建筑石膏结晶水含量测定》GB/T17669.2进行成分检测，得出其中含有半水硫酸钙的含量为67％，并且含有部分III型硬石膏和II型硬石膏。
实施例4
一种用于PVC材料生产用磷石膏改性方法，将新鲜磷石膏与生石灰进行混合，调整新鲜磷石膏的pH值为6，并将其搅拌加热器中，边加热边搅拌，并用温度计控制温度为180℃，加热处理60min后，得混合物料；向其中加入占混合物料质量的3％的石蜡，搅拌均匀后，将其置于研磨机中一次研磨，并过100目的振动筛，再将筛底料置于温度为200℃的炒锅中炒制20min，再将其置于研磨机中二次研磨成粉末，过310目的振动筛，并采用325目的筛进行过筛处理，其筛余量≤5％。在一次研磨过振动筛后，还包括加入纳米二氧化硅的步骤。所述的纳米二氧化硅，其加入量为占混合物料质量的17％。所述的纳米二氧化硅，其颗粒度为900nm。
按照《建筑石膏结晶水含量测定》GB/T17669.2进行成分检测，得出其中含有半水硫酸钙的含量为71％，并且含有部分III型硬石膏和II型硬石膏。
实施例5
一种用于PVC材料生产用磷石膏改性方法，将新鲜磷石膏与生石灰进行混合，调整新鲜磷石膏的pH值为8，并将其搅拌加热器中，边加热边搅拌，并用温度计控制温度为150℃，加热处理60min后，得混合物料；向其中加入占混合物料质量的2％的固态石蜡，搅拌均匀后，将其置于研磨机中一次研磨，并过150目的振动筛，再将筛底料置于温度为190℃的炒锅中炒制25min，再将其置于研磨机中二次研磨成粉末，过300目的振动筛，并采用325目的筛进行过筛处理，其筛余量≤5％。在一次研磨过振动筛后，还包括加入纳米二氧化硅的步骤。所述的纳米二氧化硅，其加入量为占混合物料质量的15％。所述的纳米二氧化硅，其颗粒度为450nm。
按照《建筑石膏结晶水含量测定》GB/T17669.2进行成分检测，得出其中含有半水硫酸钙的含量为55％，并且含有部分III型硬石膏和II型硬石膏。
实施例6
一种用于PVC材料生产用磷石膏改性方法，将新鲜磷石膏与生石灰进行混合，调整新鲜磷石膏的pH值为7，并将其搅拌加热器中，边加热边搅拌，并用温度计控制温度为150℃，加热处理80min后，得混合物料；向其中加入占混合物料质量的1％的液态石蜡，搅拌均匀后，将其置于研磨机中一次研磨，并过200目的振动筛，再将筛底料置于温度为180℃的炒锅中炒制30min，再将其置于研磨机中二次研磨成粉末，过290目的振动筛，并采用325目的筛进行过筛处理，其筛余量≤5％。在一次研磨过振动筛后，还包括加入纳米二氧化硅的步骤。所述的纳米二氧化硅，其加入量为占混合物料质量的16％。所述的纳米二氧化硅，其颗粒度为800nm。
按照《建筑石膏结晶水含量测定》GB/T17669.2进行成分检测，得出其中含有半水硫酸钙的含量为51％，并且含有部分III型硬石膏和II型硬石膏。
除了上述的实施例外，本研究者还将实施例1-实施例6获得磷石膏应用于PVC型材生产时作为填料，并按照以下配比设计，按照传统的搅拌、混合、混溶、成型等工序制备而成型材后，按照GB/T8814-2004中的指标进行检测分析，实施例1-实施例6获得的磷石膏作为填料生产PVC型材后，其各项指标均能够满足GB/T8814-2004中的指标，提高了PVC材料的可塑性、柔韧性，减轻了PVC型材的容重。
本发明的改性处理后的磷石膏也可以用作PP、PE、PS等材料的填料。

Claims (6)

1.一种用于PVC材料生产用磷石膏改性方法，其特征在于，将新鲜磷石膏与生石灰进行混合，调整新鲜磷石膏的pH值为6-8，并将其搅拌加热器中，边加热边搅拌，并用温度计控制温度为150-180℃，加热处理60-80min后，得混合物料；向其中加入占混合物料质量的1-3％的石蜡，搅拌均匀后，将其置于研磨机中一次研磨，并过100-200目的振动筛，再将筛底料置于温度为180-200℃的炒锅中炒制20-30min，再将其置于研磨机中二次研磨成粉末，过290-310目的振动筛，并采用325目的筛进行过筛处理，其筛余量≤5％。
2.如权利要求1所述的用于PVC材料生产用磷石膏改性方法，其特征在于，所述的石蜡为液态石蜡。
3.如权利要求1所述的用于PVC材料生产用磷石膏改性方法，其特征在于，所述的方法，其在一次研磨过振动筛后，还包括加入纳米二氧化硅的步骤。
4.如权利要求3所述的用于PVC材料生产用磷石膏改性方法，其特征在于，所述的纳米二氧化硅，其加入量为占混合物料质量的11-17％。
5.如权利要求3或4所述的用于PVC材料生产用磷石膏改性方法，其特征在于，所述的纳米二氧化硅，其颗粒度为100-900nm。
6.如权利要求5所述的用于PVC材料生产用磷石膏改性方法，其特征在于，所述的纳米二氧化硅，其颗粒度为450nm。
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