CN106867065A - 一种利用改性油页岩半焦制备橡胶填料的方法 - Google Patents

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任涛
程姗
姚阳阳
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Abstract

本发明涉及一种用改性油页岩半焦作橡胶填料的制备方法。其特征在于它包括如下步骤：1)将干馏后的油页岩半焦进行超细粉碎；2)放入高温炉中焙烧，隔绝空气保温，随炉冷却制成炭化油页岩半焦；3)将上述碳化的油页岩半焦超细粉体经表面改性剂改性后得到改性油页岩半焦粉体，表面改性剂的加入量为粉体质量的2％，改性温度室温，改性时间30分钟；4)将改性油页岩半焦，生胶，炭黑，氧化锌，硬脂酸，抗氧化剂，液体石蜡，硫磺，促进剂，放入混炼机中，在一定温度下混炼；5)冷却后在平板硫化机下成型。本发明充分利用了油页岩半焦中的有机物残体，使其变废为宝，消除了露天堆放的环境污染，且碳化油页岩半焦粉体表面碳化均匀，包覆牢固，与有机物相容性好，性能稳定，工艺简单，成本低廉。测试样品的机械性能，各项指标均达到国家标准。

Description

一种利用改性油页岩半焦制备橡胶填料的方法
技术领域
本发明涉及一种固体燃料干馏后的废弃物的再利用，具体涉及一种用改性油页岩半焦作橡胶填料及其方法。
背景技术
油页岩是由细粒矿物碎屑及低等动物及植物残体分解的有机质同时沉积形成的岩石，由有机物及无机矿物质两部分组成，有机质是由藻类等低等生物遗体经凝胶化作用所形成，无机矿物质组成包括各种各样的矿物，其中最常见有石英、粘土矿物、碳酸盐、硫酸盐、硫化物、氢氧化铁和食盐等。我国是一个油页岩资源比较丰富的国家，东北、华北、西北各省更为丰富，已开采的抚顺、茂名、桦甸三个矿区探明储量高达6亿多吨，此外，吉林省农安、汪清、内蒙古东盛、甘肃虚山岭、窑街、新疆博格达山北麓、广东詹县都有很大储量。2004～2006年，我国对油页岩资源进行了首次评价，查明地址资源量为7199亿吨，折合成页岩油为476亿吨。油页岩破碎后呈片状，其含油率达32.2，挥发分仅为0.22，而挥分可达32.42，我国在煤炭开采过程中产生的油页岩达到近千万吨，而大量油页岩灰的处理则一直受到人们的重视。这些固体废弃物的堆放占用了大量的土地，且油页岩固体废弃物含有大量毒性或潜在毒性物质，如重金属元素、微量放射性元素、致癌物质等，经过雨水淋溶或扩散后严重污染周围水源、土地及生物，破坏农业生产，使土地毒化、酸化，破坏土壤生产能力，从而危害居民健康。另外，废弃物的大量堆积严重影响了周围的环境，其污染范围往往超过所占土地面积的数倍，严重破坏了生态环境。不同国家对油页岩的用途不同，在爱沙尼亚，油页岩主要用来发电和提炼页岩油；在巴西，油页岩主要用作运输燃料；在德国，油页岩主要用于制造水泥和建筑材料；在中国和澳大利亚，油页岩主要用于提炼页岩油和用作燃料；在俄罗斯和以色列，油页岩主要用于发电。
橡胶工业中应用最广泛的粒状填料主要是炭黑、白炭黑和轻质碳酸钙等。这类填料因生产成本高而价格也高，随着橡胶的大量使用及消费量的不断增加，填料的需求量也随之增加，因此，寻找廉价的代用品以降低橡胶制品的成本已成为当前开发橡胶用填充剂的核心，人们开始对天然矿物以及采矿工业废弃物作橡胶填料代用品的应用研究予以极大的重视。将作为固体废弃物的油页岩进行深加工后添加于天然橡胶中，既可以降低天然橡胶的成本，又可以有效的利用油页岩固体废弃物，减少生态环境的污染。
CN101254922公开了一种《一种用油页岩制油残渣制改性白炭黑的方法》第一步、煅烧：将油页岩制油残渣粉碎煅烧；第二歩、制白炭黑：将硫酸液加入到煅烧过的油页岩制油残渣中，反应后过滤，将滤饼洗涤至中性干燥，得粗品白炭黑粉末；第三步、改性白炭黑：将粗品白炭黑加入改性剂，反应后静置，取出漂浮于溶液上方的疏水层，经干燥即为改性白炭黑。
CN101037204公开了一种《一种用油页岩灰制备白炭黑的方法》1)将油母页岩灰破碎，2)将破碎后的油页岩灰与NaOH溶液混合，20～200℃下在搅拌器中反应0.5～24小时，搅拌速度为：100～800r/min，3)将上述反应物通过真空过滤，使反应液分为碱溶性和碱不溶性两个部分，4)在上述滤液中加入分散剂，并用硫酸或盐酸调节ph值到3.0～10.0，同时磁力搅拌器搅拌分散0.5～4小时，5)静置陈化0.5～24小时，产生白色絮状，6)将上述沉淀物过滤，7)将滤饼进行真空干燥，干燥温度为40～80℃，即得到白炭黑。
这些利用虽然能够消化掉一部分油页岩灰渣，但作建材产品附加值低，生产白炭黑虽然附加值高，但一些有益组分未能得到充分利用而被烧掉了，增加了二氧化碳的排放，造成了资源的浪费。
本发明提供一种油页岩半焦替代部分炭黑的配方及其制备橡胶填料的方法。用污染环境的废弃物生产出高端产品，不仅节约了二次焙烧的能源，还减少了因二次焙烧产生的二氧化碳的排放。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用改性油页岩半焦作橡胶填料的方法，该方法成本简单，工艺低廉。
本发明的目的是通过一下技术方案实现的：
改性油页岩半焦制备橡胶填料，按质量分数：
油页岩半焦 5—20份
炭黑 60—45份
生胶 100份
氧化锌 5份
硬脂酸 1.5份
抗氧化剂 3.5份
液体石蜡 45份
硫磺 1.5份
促进剂 DCP 6份
促进剂 TMTD 1.5份
促进剂 MBT 1.0份
用改性油页岩半焦作橡胶填料的方法，包括以下顺序和步骤：
1)将干馏后的油页岩半焦进行超细粉碎；
2)放入高温炉中焙烧，焙烧温度600℃，隔绝空气保温2h，随炉冷却制成炭化油页岩半焦；
3)将上述碳化的油页岩半焦超细粉体经表面改性剂改性后得到改性油页岩半焦粉体，表面改性剂的加入量为粉体质量的2％，改性温度室温，改性时间30分钟；
4)将改性油页岩半焦，生胶，炭黑，氧化锌，硬脂酸，抗氧化剂，液体石蜡，硫磺，促进剂，放入混炼机中，在85℃下混炼15min；
5)冷却后在130℃，10MPa平板硫化机下成型。
步骤3)所述的表面改性剂为硅烷偶联剂KH-560或硬脂酸。
步骤4)所述的油页岩半焦填加份数为5份，10份，15份，或20份。
有益效果：1)本发明充分利用了油页岩半焦中残余的有机物残体，使其变废为宝，消除了油页岩半焦漏天堆放的环境污染；2)表面改性的油页岩半焦填充橡胶的填充效果与炭黑相当，因而油页岩半焦可用于替代通用炭黑作为橡胶填料；3)该方法工艺简单，性能稳定，成本低廉。测试样品的机械性能，各项指标均达到GB标准。
附图说明
图1为油页岩渣表面改性流程图。
图2为油页岩渣制备橡胶复合材料工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例作进一步详细说明：
改性油页岩半焦制备橡胶填料，按质量分数：
油页岩半焦 5—20份
炭黑 60—45份
生胶 100份
氧化锌 5份
硬脂酸 1.5份
抗氧化剂 3.5份
液体石蜡 45份
硫磺 1.5份
促进剂 DCP 6份
促进剂 TMTD 1.5份
促进剂 MBT 1.0份
用改性油页岩半焦作橡胶填料的方法，包括以下顺序和步骤：
1)将干馏后的油页岩半焦进行超细粉碎；
2)放入高温炉中焙烧，焙烧温度600℃，隔绝空气保温2h，随炉冷却制成炭化油页岩半焦；
3)将上述碳化的油页岩半焦超细粉体经表面改性剂改性后得到改性油页岩半焦粉体，表面改性剂的加入量为粉体质量的2％，改性温度室温，改性时间30分钟；
4)将改性油页岩半焦，生胶，炭黑，氧化锌，硬脂酸，抗氧化剂，液体石蜡，硫磺，促进剂，放入混炼机中，在85℃下混炼15min；
5)冷却后在130℃，10MPa平板硫化机下成型。
实施例1
1)将干馏后的油页岩半焦进行超细粉碎；
2)放入高温炉中焙烧，焙烧温度600℃，隔绝空气保温2h，随炉冷却制成炭化油页岩半焦；
3)将上述碳化的油页岩半焦超细粉体经硅烷偶联剂kh-560改性后得到改性油页岩半焦粉体，表面改性剂的加入量为粉体质量的2％，改性温度室温，改性时间30分钟；
4)将改性油页岩半焦5份，生胶100份，炭黑60份，氧化锌5份，硬脂酸1.5份，抗氧化剂3.5份，液体石蜡45份，硫磺1.5份，促进剂DCP 6份，促进剂TMTD 1.5份，促进剂MBT 1.0份，放入混炼机中，在85℃下混炼15min；
5)冷却后在130℃，10MPa平板硫化机下成型。
测试样品的机械性能，各项指标均达到GB标准。
实施例2
1)将干馏后的油页岩半焦进行超细粉碎；
2)放入高温炉中焙烧，焙烧温度600℃，隔绝空气保温2h，随炉冷却制成炭化油页岩半焦；
3)将上述碳化的油页岩半焦超细粉体经硅烷偶联剂kh-560改性后得到改性油页岩半焦粉体，表面改性剂的加入量为粉体质量的2％，改性温度室温，改性时间30分钟；
4)将改性油页岩半焦10份，生胶100份，炭黑55份，氧化锌5份，硬脂酸1.5份，抗氧化剂3.5份，液体石蜡45份，硫磺1.5份，促进剂DCP 6份，促进剂TMTD 1.5份，促进剂MBT 1.0份，放入混炼机中，在85℃下混炼15min；
5)冷却后在130℃，10MPa平板硫化机下成型。
测试样品的机械性能，各项指标均达到GB标准。
实施例3
1)将干馏后的油页岩半焦进行超细粉碎；
2)放入高温炉中焙烧，焙烧温度600℃，隔绝空气保温2h，随炉冷却制成炭化油页岩半焦；
3)将上述碳化的油页岩半焦超细粉体经硅烷偶联剂kh-560改性后得到改性油页岩半焦粉体，表面改性剂的加入量为粉体质量的2％，改性温度室温，改性时间30分钟；
4)将改性油页岩半焦15份，生胶100份，炭黑50份，氧化锌5份，硬脂酸1.5份，抗氧化剂3.5份，液体石蜡45份，硫磺1.5份，促进剂DCP 6份，促进剂TMTD 1.5份，促进剂MBT 1.0份，放入混炼机中，在85℃下混炼15min；
5)冷却后在130℃，10MPa平板硫化机下成型。
测试样品的机械性能，各项指标均达到GB标准。
实施例4
1)将干馏后的油页岩半焦进行超细粉碎；
2)放入高温炉中焙烧，焙烧温度600℃，隔绝空气保温2h，随炉冷却制成炭化油页岩半焦；
3)将上述碳化的油页岩半焦超细粉体经硅烷偶联剂kh-560改性后得到改性油页岩半焦粉体，表面改性剂的加入量为粉体质量的2％，改性温度室温，改性时间30分钟；
4)将改性油页岩半焦20份，生胶100份，炭黑45份，氧化锌5份，硬脂酸1.5份，抗氧化剂3.5份，液体石蜡45份，硫磺1.5份，促进剂DCP 6份，促进剂TMTD 1.5份，促进剂MBT 1.0份，放入混炼机中，在85℃下混炼15min；
5)冷却后在130℃，10MPa平板硫化机下成型。
测试样品的机械性能，各项指标均达到GB标准。
实施例5
1)将干馏后的油页岩半焦进行超细粉碎；
2)放入高温炉中焙烧，焙烧温度600℃，隔绝空气保温2h，随炉冷却制成炭化油页岩半焦；
3)将上述碳化的油页岩半焦超细粉体经硬脂酸改性后得到改性油页岩半焦粉体，表面改性剂的加入量为粉体质量的2％，改性温度室温，改性时间30分钟；
4)将改性油页岩半焦5份，生胶100份，炭黑60份，氧化锌5份，硬脂酸1.5份，抗氧化剂3.5份，液体石蜡45份，硫磺1.5份，促进剂DCP 6份，促进剂TMTD 1.5份，促进剂MBT 1.0份，放入混炼机中，在85℃下混炼15min；
5)冷却后在130℃，10MPa平板硫化机下成型。
测试样品的机械性能，各项指标均达到GB标准。
实施例6
1)将干馏后的油页岩半焦进行超细粉碎；
2)放入高温炉中焙烧，焙烧温度600℃，隔绝空气保温2h，随炉冷却制成炭化油页岩半焦；
3)将上述碳化的油页岩半焦超细粉体经硬脂酸改性后得到改性油页岩半焦粉体，表面改性剂的加入量为粉体质量的2％，改性温度室温，改性时间30分钟；
4)将改性油页岩半焦10份，生胶100份，炭黑55份，氧化锌5份，硬脂酸1.5份，抗氧化剂3.5份，液体石蜡45份，硫磺1.5份，促进剂DCP 6份，促进剂TMTD 1.5份，促进剂MBT 1.0份，放入混炼机中，在85℃下混炼15min；
5)冷却后在130℃，10MPa平板硫化机下成型。
测试样品的机械性能，各项指标均达到GB标准。
实施例7
1)将干馏后的油页岩半焦进行超细粉碎；
2)放入高温炉中焙烧，焙烧温度600℃，隔绝空气保温2h，随炉冷却制成炭化油页岩半焦；
3)将上述碳化的油页岩半焦超细粉体经硬脂酸改性后得到改性油页岩半焦粉体，表面改性剂的加入量为粉体质量的2％，改性温度室温，改性时间30分钟；
4)将改性油页岩半焦15份，生胶100份，炭黑50份，氧化锌5份，硬脂酸1.5份，抗氧化剂3.5份，液体石蜡45份，硫磺1.5份，促进剂DCP 6份，促进剂TMTD 1.5份，促进剂MBT 1.0份，放入混炼机中，在85℃下混炼15min；
5)冷却后在130℃，10MPa平板硫化机下成型。
测试样品的机械性能，各项指标均达到GB标准。
实施例8
1)将干馏后的油页岩半焦进行超细粉碎；
2)放入高温炉中焙烧，焙烧温度600℃，隔绝空气保温2h，随炉冷却制成炭化油页岩半焦；
3)将上述碳化的油页岩半焦超细粉体经硬脂酸改性后得到改性油页岩半焦粉体，表面改性剂的加入量为粉体质量的2％，改性温度室温，改性时间30分钟；
4)将改性油页岩半焦20份，生胶100份，炭黑45份，氧化锌5份，硬脂酸1.5份，抗氧化剂3.5份，液体石蜡45份，硫磺1.5份，促进剂DCP 6份，促进剂TMTD 1.5份，促进剂MBT 1.0份，放入混炼机中，在85℃下混炼15min；
5)冷却后在130℃，10MPa平板硫化机下成型。
测试样品的机械性能，各项指标均达到GB标准。

Claims (4)

1.一种利用改性油页岩半焦制备橡胶填料的方法，其特征在于，按质量分数：
油页岩半焦 5—20份
炭黑 60—45份
生胶 100份
氧化锌 5份
硬脂酸 1.5份
抗氧化剂 3.5份
液体石蜡 45份
硫磺 1.5份
促进剂DCP 6份
促进剂TMTD 1.5份
促进剂MBT 1.0份。
2.一种利用改性油页岩半焦制备橡胶填料的方法，其特征在于，包括以下顺序和步骤：
1)将干馏后的油页岩半焦进行超细粉碎；
2)放入高温炉中焙烧，焙烧温度600℃，隔绝空气保温2h，随炉冷却制成炭化油页岩半焦；
3)将上述碳化的油页岩半焦超细粉体经表面改性剂改性后得到改性油页岩半焦粉体，表面改性剂的加入量为粉体质量的2％，改性温度室温，改性时间30分钟；
4)将改性油页岩半焦，生胶，炭黑，氧化锌，硬脂酸，抗氧化剂，液体石蜡，硫磺，促进剂，放入混炼机中，在85℃下混炼15min；
5)冷却后在130℃，10MPa平板硫化机下成型。
3.按照权利要求2所述的一种利用改性油页岩半焦制备橡胶填料的方法，其特征在于，步骤3)所述的表面改性剂为硅烷偶联剂KH-560或硬脂酸。
4.按照权利要求2所述的一种利用改性油页岩半焦制备橡胶填料的方法，其特征在于，步骤4)所述的油页岩半焦填加份数为5份，10份，15份，或20份。
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