CN110951117B - 一种用于橡胶填料的尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉及其制备方法 - Google Patents

一种用于橡胶填料的尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110951117B
CN110951117B CN201911044040.5A CN201911044040A CN110951117B CN 110951117 B CN110951117 B CN 110951117B CN 201911044040 A CN201911044040 A CN 201911044040A CN 110951117 B CN110951117 B CN 110951117B
Authority
CN
China
Prior art keywords
coal gangue
kiln slag
dust mud
mud kiln
composite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911044040.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110951117A (zh
Inventor
龙红明
张�浩
魏汝飞
王凯祥
李凯
温业云
刘文斌
黄权
刘自民
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui University of Technology AHUT
Original Assignee
Anhui University of Technology AHUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui University of Technology AHUT filed Critical Anhui University of Technology AHUT
Priority to CN201911044040.5A priority Critical patent/CN110951117B/zh
Publication of CN110951117A publication Critical patent/CN110951117A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110951117B publication Critical patent/CN110951117B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K13/00—Use of mixtures of ingredients not covered by one single of the preceding main groups, each of these compounds being essential
    • C08K13/06—Pretreated ingredients and ingredients covered by the main groups C08K3/00 - C08K7/00
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/05—Alcohols; Metal alcoholates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/05—Alcohols; Metal alcoholates
    • C08K5/053—Polyhydroxylic alcohols
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/17—Amines; Quaternary ammonium compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/22—Expanded, porous or hollow particles
    • C08K7/24—Expanded, porous or hollow particles inorganic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/22—Expanded, porous or hollow particles
    • C08K7/24—Expanded, porous or hollow particles inorganic
    • C08K7/26—Silicon- containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/10—Encapsulated ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/005—Additives being defined by their particle size in general

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于橡胶填料的尘泥窑渣‑煤矸石复合弱碱性超微粉及其制备方法，属于冶金固废资源循环利用领域。该配方包括复合助磨‑造孔改性剂、复合表面改性活性剂、水、尘泥窑渣。本发明解决了现有橡胶工业主要填料应用成本高的问题，一方面煤矸石与尘泥窑渣的结合使用可以提高吸附炭黑效果，另一方面利用表面活性剂分子改善尘泥窑渣、煤矸石以及橡胶之间的结合，并且煤矸石的结合降低尘泥窑渣对橡胶质量的影响。

Description

一种用于橡胶填料的尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉及 其制备方法
技术领域
本发明属于工业固废资源循环利用领域，具体涉及一种用于橡胶填料的尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉及其制备方法。
背景技术
尘泥窑渣是氧化锌回转窑处理含锌中间物料后产生的冶金固废，其主要化学成分为Fe2O3、 CaO、SiO2，呈现碱性。煤矸石是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石，其主要化学成分为SiO2、Al2O3，呈现酸性。目前尘泥窑渣与煤矸石的大量露天堆存，不仅占用宝贵土地，而且对周围环境和地下水造成污染。因此，如何大规模、高效的利用尘泥窑渣与煤矸石，实现环境减负，企业增效，是一个迫切需要解决的问题。
橡胶作为广泛应用的聚合物材料，其在制备加工过程中需要大量使用填料以改善其的力学性能、加工性能和填充增容。目前常用的橡胶填料主要包括炭黑(8000元/吨)与白炭黑(6000 元/吨)，但是炭黑与白炭黑的生产不仅工艺繁杂，而且需要消耗大量能源和资源，导致成本较高；而加入其它填料又容易引入杂质，导致橡胶性能的下降。
发明内容
为了解决现有橡胶工业主要填料加入成本较高的问题，利用尘泥窑渣和煤矸石作为填料对橡胶进行处理，进一步地解决尘泥窑渣废物利用加入后碱度不合适的问题，提供一种用于橡胶填料的尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案予以实现的。
本发明提供了一种用于橡胶填料的尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉，按重量百分比计，所述尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉组成如下：
Figure BDA0002253639950000011
所述复合助磨剂为三乙醇胺、无水乙醇和丙三醇的混合物；所述表面改性活性剂为硬脂酸和硅烷偶联剂KH560的混合物。
优选地，所使用煤矸石中组分的质量百分比分别为：SiO2为40.41％～43.61％、Al2O3为 34.86％～38.06％、Fe2O3为0.07％～0.24％、CaO为2.04％～2.21％、MgO为0.82％～0.99％、TiO2为0.38％～0.55％、其他为16.58％～19.78％。
优选地，所使用尘泥窑渣中元素含量为Fe为26.28％～26.92％、Zn为2.24％～2.88％、Si 为8.99％～9.63％、Al为5.73％～6.37％、Ca为9.99％～10.63％、S为3.1％～3.74％、Na为 1.27％～1.91％、Mg为1.55％～2.19％、Mn为0.89％～1.53％、O为36.76％～37.4％。
优选地，所使用量尘泥窑渣与煤矸石的质量比为1.00～2.15。
优选地，所述复合助磨剂中的三乙醇胺、无水乙醇和丙三醇均为分析纯，其中三乙醇胺、无水乙醇和丙三醇的质量比3:2:1～1:1:1。
优选地，所述表面改性活性剂中的硬脂酸和硅烷偶联剂KH560均为工业纯，硬脂酸和硅烷偶联剂KH560的质量比1:1～1:3。
优选地，所述水为去离子水。
优选地，所使用的煤矸石与尘泥窑渣粒径均小于5mm。
本发明的一种用于橡胶填料的尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉的制备方法，包括如下步骤：
(1)将煤矸石、尘泥窑渣与复合助磨剂进行混合，利用行星球磨机在常温下对其进行粉磨，其转速为600r/min～900r/min、时间为180min～240min，得到细度小于400目的尘泥窑渣- 煤矸石复合微粉。
(2)将表面改性活性剂与水进行混合，利用超声波分散器在常温下对其进行分散，其功率为500W～800W、时间为60min～120min，得到表面改性活性剂溶液。
(3)将细度小于400目的尘泥窑渣-煤矸石复合微粉与表面改性活性剂溶液进行混合，利用行星球磨机在常温下对其进行搅拌，其转速为200r/min～400r/min、时间为240min～300min，得到细度小于400目的改性尘泥窑渣-煤矸石复合微粉。再利用行星球磨机在常温下对细度小于400目的改性尘泥窑渣-煤矸石复合微粉进行固相合成改性，其转速为300r/min～500r/min、时间为36h～48h，得到细度小于600目的尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
本发明一方面煤矸石与尘泥窑渣的结合使用可以提高吸附炭黑效果，另一方面利用表面活性剂分子改善尘泥窑渣、煤矸石以及橡胶之间的结合，并且煤矸石的结合降低尘泥窑渣对橡胶质量的影响。
附图说明
具体实施方式
以下结合具体实施例详述本发明，但本发明不局限于下述实施例。
实施例1
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
Figure BDA0002253639950000031
所述复合助磨剂为三乙醇胺、无水乙醇和丙三醇的混合物，三乙醇胺、无水乙醇和丙三醇的质量比2:2:1，其中三乙醇胺、无水乙醇和丙三醇均为分析纯；所述表面改性活性剂为硬脂酸和硅烷偶联剂KH560的混合物，硬脂酸和硅烷偶联剂KH560的质量比1:1，其中硬脂酸和硅烷偶联剂KH560均为工业纯；所述水为去离子水；所述煤矸石的主要化学成分：SiO2为42.01％、Al2O3为36.46％、Fe2O3为0.08％、CaO为2.05％、MgO为0.83％、TiO2为0.39％、其他为18.18％，其粒径小于5mm；所述尘泥窑渣的元素含量：Fe为26.60％、Zn为2.56％、 Si为9.31％、Al为6.05％、Ca为10.31％、S为3.42％、Na为1.59％、Mg为1.87％、Mn为 1.21％、O为37.08％，其粒径小于5mm。
(1)将煤矸石、尘泥窑渣与复合助磨剂进行混合，利用行星球磨机在常温下对其进行粉磨，其转速为900r/min、时间为180min，得到细度小于400目的尘泥窑渣-煤矸石复合微粉。
(2)将表面改性活性剂与水进行混合，利用超声波分散器在常温下对其进行分散，其功率为600W、时间为100min，得到表面改性活性剂溶液。
(3)将细度小于400目的尘泥窑渣-煤矸石复合微粉与表面改性活性剂溶液进行混合，利用行星球磨机在常温下对其进行搅拌，其转速为200r/min、时间为300min，得到细度小于 400目的改性尘泥窑渣-煤矸石复合微粉。再利用行星球磨机在常温下对细度小于400目的改性尘泥窑渣-煤矸石复合微粉进行固相合成改性，其转速为450r/min、时间为39h，得到细度小于600目的尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉。
需要说明的是，本实施例中所述常温为10～35℃。
实施例2
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
Figure BDA0002253639950000032
Figure BDA0002253639950000041
所述复合助磨剂为三乙醇胺、无水乙醇和丙三醇的混合物，三乙醇胺、无水乙醇和丙三醇的质量比1:1:1，其中三乙醇胺、无水乙醇和丙三醇均为分析纯；所述表面改性活性剂为硬脂酸和硅烷偶联剂KH560的混合物，硬脂酸和硅烷偶联剂KH560的质量比1:2，其中硬脂酸和硅烷偶联剂KH560均为工业纯；所述水为去离子水；所述煤矸石的主要化学成分：SiO2为42.01％、Al2O3为36.46％、Fe2O3为0.08％、CaO为2.05％、MgO为0.83％、TiO2为0.39％、其他为18.18％，其粒径小于5mm；所述尘泥窑渣的元素含量：Fe为26.60％、Zn为2.56％、 Si为9.31％、Al为6.05％、Ca为10.31％、S为3.42％、Na为1.59％、Mg为1.87％、Mn为 1.21％、O为37.08％，其粒径小于5mm。
(1)将煤矸石、尘泥窑渣与复合助磨剂进行混合，利用行星球磨机在常温下对其进行粉磨，其转速为700r/min、时间为240min，得到细度小于400目的尘泥窑渣-煤矸石复合微粉。
(2)将表面改性活性剂与水进行混合，利用超声波分散器在常温下对其进行分散，其功率为700W、时间为80min，得到表面改性活性剂溶液。
(3)将细度小于400目的尘泥窑渣-煤矸石复合微粉与表面改性活性剂溶液进行混合，利用行星球磨机在常温下对其进行搅拌，其转速为300r/min、时间为240min，得到细度小于 400目的改性尘泥窑渣-煤矸石复合微粉。再利用行星球磨机在常温下对细度小于400目的改性尘泥窑渣-煤矸石复合微粉进行固相合成改性，其转速为350r/min、时间为48h，得到细度小于600目的尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉。
实施例3
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
Figure BDA0002253639950000042
所述复合助磨剂为三乙醇胺、无水乙醇和丙三醇的混合物，三乙醇胺、无水乙醇和丙三醇的质量比3:2:1，其中三乙醇胺、无水乙醇和丙三醇均为分析纯；所述表面改性活性剂为硬脂酸和硅烷偶联剂KH560的混合物，硬脂酸和硅烷偶联剂KH560的质量比1:3，其中硬脂酸和硅烷偶联剂KH560均为工业纯；所述水为去离子水；所述煤矸石的主要化学成分：SiO2为42.01％、Al2O3为36.46％、Fe2O3为0.08％、CaO为2.05％、MgO为0.83％、TiO2为0.39％、其他为18.18％，其粒径小于5mm；所述尘泥窑渣的元素含量：Fe为26.60％、Zn为2.56％、Si为9.31％、Al为6.05％、Ca为10.31％、S为3.42％、Na为1.59％、Mg为1.87％、Mn为1.21％、O为37.08％，其粒径小于5mm。
(1)将煤矸石、尘泥窑渣与复合助磨剂进行混合，利用行星球磨机在常温下对其进行粉磨，其转速为600r/min、时间为220min，得到细度小于400目的尘泥窑渣-煤矸石复合微粉。
(2)将表面改性活性剂与水进行混合，利用超声波分散器在常温下对其进行分散，其功率为800W、时间为60min，得到表面改性活性剂溶液。
(3)将细度小于400目的尘泥窑渣-煤矸石复合微粉与表面改性活性剂溶液进行混合，利用行星球磨机在常温下对其进行搅拌，其转速为250r/min、时间为280min，得到细度小于 400目的改性尘泥窑渣-煤矸石复合微粉。再利用行星球磨机在常温下对细度小于400目的改性尘泥窑渣-煤矸石复合微粉进行固相合成改性，其转速为400r/min、时间为45h，得到细度小于600目的尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉。
实施例4
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
Figure BDA0002253639950000051
所述复合助磨剂为三乙醇胺、无水乙醇和丙三醇的混合物，三乙醇胺、无水乙醇和丙三醇的质量比2:1:1，其中三乙醇胺、无水乙醇和丙三醇均为分析纯；所述表面改性活性剂为硬脂酸和硅烷偶联剂KH560的混合物，硬脂酸和硅烷偶联剂KH560的质量比1:3，其中硬脂酸和硅烷偶联剂KH560均为工业纯；所述水为去离子水；所述煤矸石的主要化学成分：SiO2为42.01％、Al2O3为36.46％、Fe2O3为0.08％、CaO为2.05％、MgO为0.83％、TiO2为0.39％、其他为18.18％，其粒径小于5mm；所述尘泥窑渣的元素含量：Fe为26.60％、Zn为2.56％、 Si为9.31％、Al为6.05％、Ca为10.31％、S为3.42％、Na为1.59％、Mg为1.87％、Mn为 1.21％、O为37.08％，其粒径小于5mm。
(1)将煤矸石、尘泥窑渣与复合助磨剂进行混合，利用行星球磨机在常温下对其进行粉磨，其转速为800r/min、时间为200min，得到细度小于400目的尘泥窑渣-煤矸石复合微粉。
(2)将表面改性活性剂与水进行混合，利用超声波分散器在常温下对其进行分散，其功率为500W、时间为120min，得到表面改性活性剂溶液。
Figure BDA0002253639950000061
(3)将细度小于400目的尘泥窑渣-煤矸石复合微粉与表面改性活性剂溶液进行混合，利用行星球磨机在常温下对其进行搅拌，其转速为400r/min、时间为260min，得到细度小于 400目的改性尘泥窑渣-煤矸石复合微粉。再利用行星球磨机在常温下对细度小于400目的改性尘泥窑渣-煤矸石复合微粉进行固相合成改性，其转速为300r/min、时间为36h，得到细度小于600目的尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉。
实施例5
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
所述复合助磨剂为三乙醇胺、无水乙醇和丙三醇的混合物，三乙醇胺、无水乙醇和丙三醇的质量比3:1:1，其中三乙醇胺、无水乙醇和丙三醇均为分析纯；所述表面改性活性剂为硬脂酸和硅烷偶联剂KH560的混合物，硬脂酸和硅烷偶联剂KH560的质量比1:1，其中硬脂酸和硅烷偶联剂KH560均为工业纯；所述水为去离子水；所述煤矸石的主要化学成分：SiO2为42.01％、Al2O3为36.46％、Fe2O3为0.08％、CaO为2.05％、MgO为0.83％、TiO2为0.39％、其他为18.18％，其粒径小于5mm；所述尘泥窑渣的元素含量：Fe为26.60％、Zn为2.56％、 Si为9.31％、Al为6.05％、Ca为10.31％、S为3.42％、Na为1.59％、Mg为1.87％、Mn为 1.21％、O为37.08％，其粒径小于5mm。
(1)将煤矸石、尘泥窑渣与复合助磨剂进行混合，利用行星球磨机在常温下对其进行粉磨，其转速为900r/min、时间为240min，得到细度小于400目的尘泥窑渣-煤矸石复合微粉。
(2)将表面改性活性剂与水进行混合，利用超声波分散器在常温下对其进行分散，其功率为700W、时间为60min，得到表面改性活性剂溶液。
(3)将细度小于400目的尘泥窑渣-煤矸石复合微粉与表面改性活性剂溶液进行混合，利用行星球磨机在常温下对其进行搅拌，其转速为350r/min、时间为300min，得到细度小于 400目的改性尘泥窑渣-煤矸石复合微粉。再利用行星球磨机在常温下对细度小于400目的改性尘泥窑渣-煤矸石复合微粉进行固相合成改性，其转速为500r/min、时间为42h，得到细度小于600目的尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉。
实施例6
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
Figure BDA0002253639950000071
所述复合助磨剂为三乙醇胺、无水乙醇和丙三醇的混合物，三乙醇胺、无水乙醇和丙三醇的质量比2:2:1，其中三乙醇胺、无水乙醇和丙三醇均为分析纯；所述表面改性活性剂为硬脂酸和硅烷偶联剂KH560的混合物，硬脂酸和硅烷偶联剂KH560的质量比1:2，其中硬脂酸和硅烷偶联剂KH560均为工业纯；所述水为去离子水；所述煤矸石的主要化学成分：SiO2为42.01％、Al2O3为36.46％、Fe2O3为0.08％、CaO为2.05％、MgO为0.83％、TiO2为0.39％、其他为18.18％，其粒径小于5mm；所述尘泥窑渣的元素含量：Fe为26.60％、Zn为2.56％、 Si为9.31％、Al为6.05％、Ca为10.31％、S为3.42％、Na为1.59％、Mg为1.87％、Mn为 1.21％、O为37.08％，其粒径小于5mm。
(1)将煤矸石、尘泥窑渣与复合助磨剂进行混合，利用行星球磨机在常温下对其进行粉磨，其转速为700r/min、时间为220min，得到细度小于400目的尘泥窑渣-煤矸石复合微粉。
(2)将表面改性活性剂与水进行混合，利用超声波分散器在常温下对其进行分散，其功率为600W、时间为80min，得到表面改性活性剂溶液。
(3)将细度小于400目的尘泥窑渣-煤矸石复合微粉与表面改性活性剂溶液进行混合，利用行星球磨机在常温下对其进行搅拌，其转速为300r/min、时间为280min，得到细度小于 400目的改性尘泥窑渣-煤矸石复合微粉。再利用行星球磨机在常温下对细度小于400目的改性尘泥窑渣-煤矸石复合微粉进行固相合成改性，其转速为400r/min、时间为42h，得到细度小于600目的尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉。
对比例1
以制备本产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
Figure BDA0002253639950000072
所述表面改性活性剂为硬脂酸和硅烷偶联剂KH560的混合物，硬脂酸和硅烷偶联剂 KH560的质量比1:2，其中硬脂酸和硅烷偶联剂KH560均为工业纯；所述水为去离子水；所述煤矸石的主要化学成分：SiO2为42.01％、Al2O3为36.46％、Fe2O3为0.08％、CaO为2.05％、MgO为0.83％、TiO2为0.39％、其他为18.18％，其粒径小于5mm；所述尘泥窑渣的元素含量：Fe为26.60％、Zn为2.56％、Si为9.31％、Al为6.05％、Ca为10.31％、S为3.42％、Na 为1.59％、Mg为1.87％、Mn为1.21％、O为37.08％，其粒径小于5mm。
(1)将煤矸石与尘泥窑渣进行混合，利用行星球磨机在常温下对其进行粉磨，其转速为 700r/min、时间为220min，得到细度小于400目的尘泥窑渣-煤矸石复合微粉。
(2)将表面改性活性剂与水进行混合，利用超声波分散器在常温下对其进行分散，其功率为600W、时间为80min，得到表面改性活性剂溶液。
(3)将细度小于400目的尘泥窑渣-煤矸石复合微粉与表面改性活性剂溶液进行混合，利用行星球磨机在常温下对其进行搅拌，其转速为300r/min、时间为280min，得到细度小于 400目的改性尘泥窑渣-煤矸石复合微粉。再利用行星球磨机在常温下对细度小于400目的改性尘泥窑渣-煤矸石复合微粉进行固相合成改性，其转速为400r/min、时间为42h，得到细度小于600目的尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉。
对比例2
以制备本产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
Figure BDA0002253639950000081
所述复合助磨剂为三乙醇胺、无水乙醇和丙三醇的混合物，三乙醇胺、无水乙醇和丙三醇的质量比3:2:1～1:1:1，其中三乙醇胺、无水乙醇和丙三醇均为分析纯；所述水为去离子水；所述煤矸石的主要化学成分：SiO2为42.01％、Al2O3为36.46％、Fe2O3为0.08％、CaO为2.05％、 MgO为0.83％、TiO2为0.39％、其他为18.18％，其粒径小于5mm；所述尘泥窑渣的元素含量：Fe为26.60％、Zn为2.56％、Si为9.31％、Al为6.05％、Ca为10.31％、S为3.42％、Na 为1.59％、Mg为1.87％、Mn为1.21％、O为37.08％，其粒径小于5mm。
(1)将煤矸石、尘泥窑渣与复合助磨剂进行混合，利用行星球磨机在常温下对其进行粉磨，其转速为700r/min、时间为220min，得到细度小于400目的尘泥窑渣-煤矸石复合微粉。
(2)将细度小于400目的尘泥窑渣-煤矸石复合微粉与水进行混合，利用行星球磨机在常温下对其进行搅拌，其转速为300r/min、时间为280min，得到细度小于400目的改性尘泥窑渣-煤矸石复合微粉。再利用行星球磨机在常温下对细度小于400目的改性尘泥窑渣-煤矸石复合微粉进行固相合成改性，其转速为400r/min、时间为42h，得到细度小于600目的尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉。
对比例3
以制备本产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
Figure BDA0002253639950000091
所述复合助磨剂为三乙醇胺、无水乙醇和丙三醇的混合物，三乙醇胺、无水乙醇和丙三醇的质量比2:2:1，其中三乙醇胺、无水乙醇和丙三醇均为分析纯；所述表面改性活性剂为硬脂酸和硅烷偶联剂KH560的混合物，硬脂酸和硅烷偶联剂KH560的质量比1:2，其中硬脂酸和硅烷偶联剂KH560均为工业纯；所述水为去离子水；所述尘泥窑渣的元素含量：Fe为26.60％、 Zn为2.56％、Si为9.31％、Al为6.05％、Ca为10.31％、S为3.42％、Na为1.59％、Mg为 1.87％、Mn为1.21％、O为37.08％，其粒径小于5mm。
(1)将尘泥窑渣与复合助磨剂进行混合，利用行星球磨机在常温下对其进行粉磨，其转速为700r/min、时间为220min，得到细度小于400目的尘泥窑渣微粉。
(2)将表面改性活性剂与水进行混合，利用超声波分散器在常温下对其进行分散，其功率为600W、时间为80min，得到表面改性活性剂溶液。
(3)将细度小于400目的尘泥窑渣微粉与表面改性活性剂溶液进行混合，利用行星球磨机在常温下对其进行搅拌，其转速为300r/min、时间为280min，得到细度小于400目的改性尘泥窑渣微粉。再利用行星球磨机在常温下对细度小于400目的改性尘泥窑渣微粉进行固相合成改性，其转速为400r/min、时间为42h，得到细度小于600目的煤矸石超微粉。
二、本发明尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉加入橡胶后的力学性能测试
制备实施例1～6及对比例1～3，其性能检测过程如下：
将丁苯橡胶(100份)放入开炼机薄通3～5次后，将丁苯橡胶加入密炼机(密炼温度70℃) 混炼2min，依次加入氧化锌(2.0份)混合样混炼2min、加入炭黑(30份)与细度小于600 目的尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉(20份)混合样混炼2min、加入促进剂(1.0份)和硫磺(1.0份)混炼2min后取出备用，即密炼胶；将密炼胶放入开炼机薄通6～8次，打三角包5次后停放12h后，称取60g的密炼胶，采用四柱式平板硫化机进行硫化，硫化温度为145℃，硫化一定时间后放置24h，获得尘泥窑渣-煤矸石基丁苯橡胶。
《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》(GB/T528-2009)测试尘泥窑渣- 煤矸石基丁苯橡胶的拉伸强度；《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定(裤型、直角形、新月形试样)》(GB/T529-2008)测试尘泥窑渣-煤矸石基丁苯橡胶的撕裂强度；《硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第1部分：邵氏硬度计法(邵尔硬度)》测试尘泥窑渣-煤矸石基丁苯橡胶的硬度。
表1尘泥窑渣-煤矸石基丁苯橡胶的力学性能
Figure BDA0002253639950000101
实施例7
本实施例的技术方案基本同实施例1，不同之处在于，本实施例中在制备过程中将煤矸石、尘泥窑渣与复合助磨剂进行混合时，先将煤矸石与复合助磨剂单独混合利用行星球磨机在50℃～60℃的温度下对其进行粉磨，转速为800r/min、时间为100min，而后再加入尘泥窑渣进行混合，利用行星球磨机在常温下对其进行粉磨，其转速为900r/min、时间为240min，得到细度小于400目的尘泥窑渣-煤矸石复合微粉。
通过本发明的方案，利用复合助磨剂中三乙醇胺、无水乙醇和丙三醇具有的表面活性剂分子，在待磨煤矸石表面与尘泥窑渣表面均形成一个单分子吸附薄膜，在粉碎过程中煤矸石与尘泥窑渣均发生断裂，在其断裂面上产生的游离电价键与复合助磨剂提供的离子或分子进行中和，以达到消除或减弱尘泥窑渣-煤矸石复合微粉的聚集趋势，以及阻止断裂面复合。
另外，煤矸石与尘泥窑渣均具有的多孔结构可以提高吸附炭黑效果，以及增大与橡胶的接触面积，达到补强效果。尘泥窑渣为SiO2-CaO体系呈现碱性，适量的碱性可以加快橡胶硫化速度，但是过高的碱性导致橡胶脆性增加，因此采用长时间搅拌研磨的方式，利用具有 SiO2-Al2O3体系呈现酸性的煤矸石对碱性固废材料进行固相合成改性，降低煤矸石与尘泥窑渣混合物的碱性，提高补强效果。
并且，利用表面改性活性剂中硬脂酸和硅烷偶联剂KH560在尘泥窑渣-煤矸石复合微粉表面均形成有机包裹层，降低尘泥窑渣-煤矸石复合微粉的团聚，提高改性尘泥窑渣-煤矸石复合微粉的分散效果，以达到与橡胶良好相容性的目的。
在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本发明。但是，应当理解，可在不脱离由 所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述应仅被认为是 说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述 的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制 本发明或本申请和本发明的应用领域。
更具体地，尽管在此已经描述了本发明的示例性实施例，但是本发明并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、(例如各个实施例之间的)组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。例如，在本发明中，术语“优选地”不是排他性的，这里它的意思是“优选地，但是并不限于”。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本发明的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。

Claims (8)

1.一种用于橡胶填料的尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉，其特征在于，尘泥窑渣是氧化锌回转窑处理含锌中间物料后产生的冶金固废，按重量百分比计，所述尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉组成为：复合助磨剂1%～4%；表面改性活性剂1%～3%；水2%～4%；煤矸石30%～40%；尘泥窑渣50%～65%；其中所述复合助磨剂包括三乙醇胺、无水乙醇和丙三醇的混合物；所述表面改性活性剂包括硬脂酸和硅烷偶联剂KH560的混合物；所使用煤矸石中组分的质量百分比分别为：SiO2为40.41%~43.61%、Al2O3为34.86%~38.06%、Fe2O3为0.07%~0.24%、CaO为2.04%~2.21%、MgO为0.82%~0.99%、TiO2为0.38%~0.55%、其他为16.58%~19.78%；
制备方法包括如下步骤：
（1）将煤矸石、尘泥窑渣与复合助磨剂进行混合，利用行星球磨机在常温下对其进行粉磨，其转速为600r/min~900r/min、时间为180min~240min，得到细度小于400目的尘泥窑渣-煤矸石复合微粉；
（2）将表面改性活性剂与水进行混合，利用超声波分散器在常温下对其进行分散，其功率为500W~800W、时间为60min~120min，得到表面改性活性剂溶液；
（3）将细度小于400目的尘泥窑渣-煤矸石复合微粉与表面改性活性剂溶液进行混合，利用行星球磨机在常温下对其进行搅拌，其转速为200r/min~400r/min、时间为240min~300min，得到细度小于400目的改性尘泥窑渣-煤矸石复合微粉；再利用行星球磨机在常温下对细度小于400目的改性尘泥窑渣-煤矸石复合微粉进行固相合成改性，其转速为300r/min~500r/min、时间为36h~48h，得到细度小于600目的尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉。
2.根据权利要求1所述的一种用于橡胶填料的尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉，其特征在于，所使用尘泥窑渣中元素含量为Fe为26.28%~26.92%、Zn为2.24%~2.88%、Si为8.99%~9.63%、Al为5.73%~6.37%、Ca为9.99%~10.63%、S为3.1%~3.74%、Na为1.27%~1.91%、Mg为1.55%~2.19%、Mn为0.89%~1.53%、O为36.76%~37.4%。
3.根据权利要求1所述的一种用于橡胶填料的尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉，其特征在于，所使用量尘泥窑渣与煤矸石的质量比为1.00~2.15。
4.根据权利要求1所述的一种用于橡胶填料的尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉，其特征在于，所述复合助磨剂中的三乙醇胺、无水乙醇和丙三醇均为分析纯，其中三乙醇胺、无水乙醇和丙三醇的质量比3:2:1~1:1:1。
5.根据权利要求1所述的一种用于橡胶填料的尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉，其特征在于，所述表面改性活性剂中的硬脂酸和硅烷偶联剂KH560均为工业纯，硬脂酸和硅烷偶联剂KH560的质量比1:1~1:3。
6.根据权利要求1所述的一种用于橡胶填料的尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉，其特征在于，所述水为去离子水。
7.根据权利要求1所述的一种用于橡胶填料的尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉，其特征在于，所使用的煤矸石与尘泥窑渣粒径均小于5mm。
8.一种如权利要求1~7任一项所述用于橡胶填料的尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉的制备方法，其特征在于，制备方法包括如下步骤：
（1）将煤矸石、尘泥窑渣与复合助磨剂进行混合，利用行星球磨机在常温下对其进行粉磨，其转速为600r/min~900r/min、时间为180min~240min，得到细度小于400目的尘泥窑渣-煤矸石复合微粉；
（2）将表面改性活性剂与水进行混合，利用超声波分散器在常温下对其进行分散，其功率为500W~800W、时间为60min~120min，得到表面改性活性剂溶液；
（3）将细度小于400目的尘泥窑渣-煤矸石复合微粉与表面改性活性剂溶液进行混合，利用行星球磨机在常温下对其进行搅拌，其转速为200r/min~400r/min、时间为240min~300min，得到细度小于400目的改性尘泥窑渣-煤矸石复合微粉；再利用行星球磨机在常温下对细度小于400目的改性尘泥窑渣-煤矸石复合微粉进行固相合成改性，其转速为300r/min~500r/min、时间为36h~48h，得到细度小于600目的尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉。
CN201911044040.5A 2019-10-30 2019-10-30 一种用于橡胶填料的尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉及其制备方法 Active CN110951117B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911044040.5A CN110951117B (zh) 2019-10-30 2019-10-30 一种用于橡胶填料的尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911044040.5A CN110951117B (zh) 2019-10-30 2019-10-30 一种用于橡胶填料的尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110951117A CN110951117A (zh) 2020-04-03
CN110951117B true CN110951117B (zh) 2021-04-27

Family

ID=69975888

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911044040.5A Active CN110951117B (zh) 2019-10-30 2019-10-30 一种用于橡胶填料的尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110951117B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4293597A (en) * 1974-12-30 1981-10-06 General Electric Company Method of forming a roofing composite using silicone rubber composition
CN1052128A (zh) * 1989-11-27 1991-06-12 湖南省煤炭科学研究所 一种由矿渣构成的工业填料
CN1064493A (zh) * 1992-03-19 1992-09-16 喻光保 用煤矸石烧结粉作橡胶、塑料的填充、补强剂材料的生产方法
CN101747585A (zh) * 2008-12-16 2010-06-23 宝山钢铁股份有限公司 一种煤矸石改性酚醛树脂制取热固性塑料的方法
CN103881144A (zh) * 2014-04-04 2014-06-25 中国热带农业科学院农产品加工研究所 一种橡胶复合补强材料的制备方法
CN105602046A (zh) * 2014-11-18 2016-05-25 神华集团有限责任公司 一种橡胶及其制备方法
CN108467515A (zh) * 2018-04-19 2018-08-31 安徽工业大学 一种具有补强-阻燃协同性能的钢渣-硅藻土复合橡胶填料
CN106893139B (zh) * 2017-03-30 2019-01-11 安徽工业大学 一种用于橡胶填料的改性多孔钢渣及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4293597A (en) * 1974-12-30 1981-10-06 General Electric Company Method of forming a roofing composite using silicone rubber composition
CN1052128A (zh) * 1989-11-27 1991-06-12 湖南省煤炭科学研究所 一种由矿渣构成的工业填料
CN1064493A (zh) * 1992-03-19 1992-09-16 喻光保 用煤矸石烧结粉作橡胶、塑料的填充、补强剂材料的生产方法
CN101747585A (zh) * 2008-12-16 2010-06-23 宝山钢铁股份有限公司 一种煤矸石改性酚醛树脂制取热固性塑料的方法
CN103881144A (zh) * 2014-04-04 2014-06-25 中国热带农业科学院农产品加工研究所 一种橡胶复合补强材料的制备方法
CN105602046A (zh) * 2014-11-18 2016-05-25 神华集团有限责任公司 一种橡胶及其制备方法
CN106893139B (zh) * 2017-03-30 2019-01-11 安徽工业大学 一种用于橡胶填料的改性多孔钢渣及其制备方法
CN108467515A (zh) * 2018-04-19 2018-08-31 安徽工业大学 一种具有补强-阻燃协同性能的钢渣-硅藻土复合橡胶填料

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
改性煤矸石在橡塑高分子材料中的应用;刘俊红等;《贵州化工》;20120229;第37卷(第1期);正文第8-11页 *
活化改性对煤矸石粉补强天然橡胶性能的影响;陈静等;《高分子材料科学与工程》;20130831;第29卷(第8期);正文第59-61页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110951117A (zh) 2020-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110643074A (zh) 一种补强-阻燃-耐磨的全工业固废型复合橡胶填料及其制备方法
CN108467515B (zh) 一种具有补强-阻燃协同性能的钢渣-硅藻土复合橡胶填料
KR101709842B1 (ko) 처리된 충전제, 그를 함유하는 조성물, 및 그로부터 제조된 제품
Rodríguez et al. Increase of the reactivity of densified silica fume by sonication treatment
CN106893139A (zh) 一种用于橡胶填料的改性多孔钢渣及其制备方法
Siriwong et al. Properties of natural rubber filled with untreated and treated spent coffee grounds
CN108410020B (zh) 一种具有补强-阻燃协同性能的脱硫灰-微硅粉复合橡胶填料
CN102796294A (zh) 一种碳酸钙改性丁苯/天然橡胶复合材料的制备方法
JP4873480B2 (ja) 白色粉末状加硫活性成分組成物及びゴム組成物
CN110669357A (zh) 一种用于橡胶填料的改性钢渣的制备方法
EP0799867B1 (en) Process for producing surface-treated carbon black for the reinforcement of rubber
CN106883455A (zh) 一种用于橡胶填料的改性脱硫灰及其制备方法
CN113652010B (zh) 端基官能化液体橡胶与巯基硅烷偶联剂协同改性白炭黑填充的橡胶复合材料及其制备方法
JP3785541B2 (ja) 改質炭酸カルシウム含有ゴム組成物
CN110951117B (zh) 一种用于橡胶填料的尘泥窑渣-煤矸石复合弱碱性超微粉及其制备方法
Qian et al. A clean dispersant for nano-silica to enhance the performance of cement mortars
Yang et al. Mechanical properties and mechanisms of alkali-activated slag paste reinforced by graphene oxide-SiO2 composite
CN1800250A (zh) 插层蛭石/天然橡胶纳米复合材料及其制备方法
CN108484978B (zh) 一种具有补强-阻燃协同性能的钢渣-微硅粉复合橡胶填料
CN110982302A (zh) 一种用于橡胶填料的复合改性尘泥窑渣超微粉及其制备方法
CN114163157B (zh) 一种炉渣贫化生产矿渣微粉掺合料的工艺及应用
JP4868102B2 (ja) 黒色複合充填材料及び該黒色複合充填材料を用いたトレッドゴム組成物
Chandra et al. Effect of Olivine Nanosilica on the Reinforcement of Natural Rubber Nanosilica Composites
CN111333907A (zh) 一种渣尘泥协同型多性能橡胶功能填料及其制备方法
Duan et al. Synergistically improving mechanical properties and lowering build-up heat in natural rubber tires through nano-zinc oxide on graphene oxide and strong cross-linked interfaces derived from thiol-ene click reaction

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant