CN113402854B - 利用纳滤海水捕集二氧化碳产物对塑料改性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用纳滤海水捕集二氧化碳产物对塑料进行改性的方法，先将纳滤海水捕集二氧化碳的产物碳酸钙和碳酸镁微米化；接着，将塑料、碱溶性聚酯、微米级的碳酸钙和碳酸镁、抗氧化剂、分散剂通过双螺杆挤出机进行复合，最后，利用氢氧化钠溶液溶解碱溶性聚酯，制得多孔的改性塑料。本发明采用双螺杆挤出机制备改性塑料，因碱溶性聚酯引入，碳酸钙和碳酸镁沿着碱溶性聚酯有序排列。本发明方法不仅能有效控制改性塑料的空隙分布，同时也能提高多孔的改性塑料的力学性能。

Description

利用纳滤海水捕集二氧化碳产物对塑料改性的方法
技术领域
本发明涉及一种利用纳滤海水捕集二氧化碳产物对塑料进行改性的方法。
背景技术
煤炭是中国二氧化碳排放的主要原因，贡献率达73％。2018年数据：中国总排放二氧化碳100亿吨，煤炭贡献73亿吨，石油贡献15亿吨，水泥贡献7亿吨，天然气贡献5亿吨。
对温室气体的控制是未来中国发展重点研发方向，新型CCUS(碳捕集、利用与封存)技术能够有效解决该问题，利用海水中高浓度钙、镁离子，捕集烟气中二氧化碳，获取碳酸钙、碳酸镁等，其中回收碳酸钙、碳酸镁作为回收资源的重要成分，实现二氧化碳捕集和资源化利用。
将回收的碳酸钙、碳酸镁作改性填充的塑料，制备尺寸、空隙分布可控的塑料填充物具备广泛的市场应用前景，特别在水净化、电池隔膜、保温材料等方面具有巨大的潜力。同时也能提升纳滤海水捕集二氧化碳回收产物的附加值，有效的推动实现二氧化碳捕集和资源化利用。
发明内容
本发明涉及一种利用纳滤海水捕集二氧化碳产物对塑料进行改性的方法。先将纳滤海水捕集二氧化碳的产物碳酸钙和碳酸镁微米化；接着，将塑料、碱溶性聚酯、微米级的碳酸钙和碳酸镁、抗氧化剂、分散剂通过双螺杆挤出机进行复合，最后，利用氢氧化钠溶液溶解碱溶性聚酯，制得多孔的改性塑料。本发明采用双螺杆挤出机制备改性塑料，因碱溶性聚酯引入，碳酸钙和碳酸镁沿着碱溶性聚酯有序排列。本发明方法不仅能有效控制改性塑料的空隙分布，同时也能提高多孔的改性塑料的力学性能。
利用纳滤海水捕集二氧化碳产物对塑料进行改性的方法，其特征在于按以下步骤进行：
步骤一，回收产物微米化：采用粉碎机将纳滤海水捕集二氧化碳的回收产物碳酸镁和碳酸钙进行粉碎，粉碎尺寸为1～10mm；接着，利用雷磨机进行研磨，尺寸为0.2～1mm；最后，将0.2～1mm尺寸的回收产物碳酸镁和碳酸钙采用湿磨方式研磨，尺寸为1～100μm，湿磨后的碳酸镁和碳酸钙进行干燥，制得微米级的碳酸镁和碳酸钙混合物；
步骤二，改性塑料的制备：将步骤一制得的微米级的碳酸镁和碳酸钙混合物、塑料、碱溶性聚酯、分散剂、抗氧化剂按质量百分比在在双螺杆挤出机中共混挤出，制得含有碱溶性聚酯的改性塑料；其中：塑料81～96 份，微米级的碳酸镁与碳酸钙混合物2.4～6.5份，碱溶性聚酯1～10份，分散剂0.5～2份，抗氧化剂0.1～0.7份，总量为100份；
步骤三，后续处理：将步骤三获得的含有碱溶性聚酯的改性塑料用质量浓度为0.04～1.05％NaOH溶液溶解掉碱溶性聚酯，再经常规分离、烘干后，制得改性塑料。
所述的改性塑料，孔隙率为30～95％：透气率为100～1000s/100ml，孔径大小为0.2～0.9μm。
步骤一中湿磨方式研磨中，球料比为：10～16:1，球子材料为氧化铝和/或氧化锆，球磨时间为：6～10h，球磨温度＜60℃。
纳滤海水捕集二氧化碳的回收产物碳酸镁和碳酸钙具体按以下方法得到：步骤A，将含有纳滤海水捕集二氧化碳的产物废水进行沉降处理，具体步骤为：加入碳酸钠或碳酸钾调节废水的pH值至7-9，以处理的产物废水为基准，持续加入质量分数0.05％-2％碱式聚合氯化铝、浓度 0.5ppm-100ppm阴离子聚丙烯酰胺(APAM)、质量分数0.05％-0.1％亚甲基双萘磺酸钠NNO，直至含有纳滤海水捕集二氧化碳的产物废水中形成大片的絮状的碳酸钙和碳酸镁，将产物废水温度降低到5-10℃，加速碳酸钙和碳酸镁的沉降，将沉降的碳酸钙和碳酸镁的废水通过管道排入浓缩池，用压滤机将碳酸钙和碳酸镁压干，得到块状的碳酸钙和碳酸镁；步骤B，切块：将步骤A得到块状的碳酸钙和碳酸镁进行机械切块，然后采用粉碎机将块状的碳酸钙和碳酸镁破成小块状的碳酸镁和碳酸钙；步骤C，烘干：将步骤C得到的小块状的碳酸镁和碳酸钙通过物料传输系统输送至热红外干燥加热腔内进行热红外干燥烘干，得到纳滤海水捕集二氧化碳产物碳酸钙和碳酸镁。
所述步骤A中阴离子聚丙烯酰胺(APAM)的分子量为1000-1800万。
所述步骤C中小块状的碳酸镁和碳酸钙在热红外干燥加热腔内停留时间为0.1h-0.5h，烘干得到的碳酸镁和碳酸钙含水率为0.5％-5％。
由于采用了以上技术方案，本发明具有以下优点：
1、本发明采用双螺杆挤出机制备微米级的碳酸钙和碳酸镁改性塑料，因碱溶性聚酯引入，碳酸钙和碳酸镁在双螺杆挤出过程中沿着碱溶性聚酯有序排列。本发明不仅能有效控制改性塑料的空隙分布，同时也能提高多孔的改性塑料的力学性能；
2、本发明制得的有序多孔微米级的碳酸镁和碳酸钙的改性塑料，其孔隙率为30～95％：透气率为100～1000s/100ml，孔径大小为0.2～0.9μm，具备广泛的市场应用前景，特别在水净化、电池隔膜、保温材料等方面具有巨大的潜力。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细描述。本发明的原料直接购买。
本发明各实施例所用的纳滤海水捕集二氧化碳的回收产物碳酸镁和碳酸钙具体按以下方法得到：步骤A，将含有纳滤海水捕集二氧化碳的产物废水进行沉降处理，具体步骤为：加入碳酸钠或碳酸钾调节废水的pH值至 8.5，以处理的产物废水为基准，持续加入质量分数1％碱式聚合氯化铝、浓度0.5ppm阴离子聚丙烯酰胺(APAM)、质量分数0.05％亚甲基双萘磺酸钠NNO，阴离子聚丙烯酰胺(APAM)的分子量为1000万，直至含有纳滤海水捕集二氧化碳的产物废水中形成大片的絮状的碳酸钙和碳酸镁，将产物废水温度降低到6.5℃，加速碳酸钙和碳酸镁的沉降，将沉降的碳酸钙和碳酸镁的废水通过管道排入浓缩池，用压滤机将碳酸钙和碳酸镁压干，得到块状的碳酸钙和碳酸镁；步骤B，切块：将步骤A得到块状的碳酸钙和碳酸镁进行机械切块，然后采用粉碎机将块状的碳酸钙和碳酸镁破成小块状的碳酸镁和碳酸钙；步骤C，烘干：将步骤C得到的小块状的碳酸镁和碳酸钙通过物料传输系统输送至热红外干燥加热腔内进行热红外干燥烘干，停留时间20min。经检测，其水分为0.42％，得到纳滤海水捕集二氧化碳产物碳酸钙和碳酸镁。
实施例1
首先，回收产物微米化：采用粉碎机将纳滤海水捕集二氧化碳的回收产物碳酸镁和碳酸钙进行粉碎，其粉碎尺寸大小1.2mm；接着，利用雷磨机进行研磨，其研磨尺寸大小0.25mm；最后，将0.25mm尺寸大小的回收产物碳酸镁和碳酸钙采用湿磨方式研磨，制得微米级的碳酸镁和碳酸钙混合物。其中，微米级的碳酸镁和碳酸钙尺寸大小1.5μm，球料比为16:1，球子材料氧化锆，球磨时间10h，球磨温度55℃；湿磨后的碳酸镁和碳酸钙进行干燥，制得微米级的碳酸镁和碳酸钙混合物。
接着，改性塑料制备：将上述制得的2.4份微米级的碳酸镁和碳酸钙混合物、92份塑料、4.5份碱溶性聚酯、0.4份硬脂酸钡分散剂、0.7份亚磷酸脂抗氧化剂按质量百分比在在双螺杆挤出机中共混挤出，制得含有碱溶性聚酯的改性塑料；
最后，后续处理：将上述获得含有碱溶性聚酯的改性塑料，用质量浓度0.05％的NaOH溶液溶解掉碱溶性聚酯，再经常规分离、烘干后，获得有序排列多孔的改性塑料。经检测：改性塑料的孔隙率55％：透气率600 s/100ml，孔径大小0.45μm。
实施例2
首先，回收产物微米化：采用粉碎机将纳滤海水捕集二氧化碳的回收产物碳酸镁和碳酸钙进行粉碎，其粉碎尺寸大小1.2mm；接着，利用雷磨机进行研磨，其研磨尺寸大小0.25mm；最后，将0.25mm尺寸大小的回收产物碳酸镁和碳酸钙采用湿磨方式研磨，制得微米级的碳酸镁和碳酸钙混合物。其中，微米级的碳酸镁和碳酸钙尺寸大小1.5μm，球料比为16:1，球子材料氧化锆，球磨时间10h，球磨温度55℃；湿磨后的碳酸镁和碳酸钙进行干燥，制得微米级的碳酸镁和碳酸钙混合物。
接着，改性塑料制备：将上述制得的6.5份微米级的碳酸镁和碳酸钙混合物、87.9份塑料、4.5份碱溶性聚酯、0.4份硬脂酸钡分散剂、0.7份亚磷酸脂抗氧化剂按质量百分比在在双螺杆挤出机中共混挤出，制得含有碱溶性聚酯的改性塑料；
最后，后续处理：将上述获得含有碱溶性聚酯的改性塑料，用质量浓度0.05％的NaOH溶液溶解掉碱溶性聚酯，再经常规分离、烘干后，获得有序排列多孔的改性塑料。经检测：改性塑料的孔隙率64％：透气率560 s/100ml，孔径大小0.58μm。
实施例3
首先，回收产物微米化：采用粉碎机将纳滤海水捕集二氧化碳的回收产物碳酸镁和碳酸钙进行粉碎，其粉碎尺寸大小10mm；接着，利用雷磨机进行研磨，其研磨尺寸大小1mm；最后，将1mm尺寸大小的回收产物碳酸镁和碳酸钙采用湿磨方式研磨，制得微米级的碳酸镁和碳酸钙混合物。其中，微米级的碳酸镁和碳酸钙尺寸大小100μm，球料比为12:1，球子材料氧化铝，球磨时间8h，球磨温度40℃；湿磨后的碳酸镁和碳酸钙进行干燥，制得微米级的碳酸镁和碳酸钙混合物。
接着，改性塑料制备：将上述制得的2.4份微米级的碳酸镁和碳酸钙混合物、96份塑料、1份碱溶性聚酯、0.5份硬脂酸钡分散剂、0.1份亚磷酸脂抗氧化剂按质量百分比在在双螺杆挤出机中共混挤出，制得含有碱溶性聚酯的改性塑料；
最后，后续处理：将上述获得含有碱溶性聚酯的改性塑料，用质量浓度0.05％的NaOH溶液溶解掉碱溶性聚酯，再经常规分离、烘干后，获得有序排列多孔的改性塑料。经检测：改性塑料的孔隙率35％：透气率130 s/100ml，孔径大小0.21μm。
实施例4
首先，回收产物微米化：采用粉碎机将纳滤海水捕集二氧化碳的回收产物碳酸镁和碳酸钙进行粉碎，其粉碎尺寸大小1.2mm；接着，利用雷磨机进行研磨，其研磨尺寸大小0.25mm；最后，将0.25mm尺寸大小的回收产物碳酸镁和碳酸钙采用湿磨方式研磨，制得微米级的碳酸镁和碳酸钙混合物。其中，微米级的碳酸镁和碳酸钙尺寸大小1.5μm，球料比为16:1，球子材料氧化锆，球磨时间10h，球磨温度55℃；湿磨后的碳酸镁和碳酸钙进行干燥，制得微米级的碳酸镁和碳酸钙混合物。
接着，改性塑料制备：将上述制得的6.5份微米级的碳酸镁和碳酸钙混合物、81份塑料、10份碱溶性聚酯、2份硬脂酸钡分散剂、0.5份亚磷酸脂抗氧化剂按质量百分比在在双螺杆挤出机中共混挤出，制得含有碱溶性聚酯的改性塑料；
最后，后续处理：将上述获得含有碱溶性聚酯的改性塑料，用质量浓度0.05％的NaOH溶液溶解掉碱溶性聚酯，再经常规分离、烘干后，获得有序排列多孔的改性塑料。经检测：改性塑料的孔隙率67.3％：透气率349 s/100ml，孔径大小0.67μm。
实施例5
首先，回收产物微米化：采用粉碎机将纳滤海水捕集二氧化碳的回收产物碳酸镁和碳酸钙进行粉碎，其粉碎尺寸大小1mm；接着，利用雷磨机进行研磨，其研磨尺寸大小0.2mm；最后，将0.2mm尺寸大小的回收产物碳酸镁和碳酸钙采用湿磨方式研磨，制得微米级的碳酸镁和碳酸钙混合物。其中，微米级的碳酸镁和碳酸钙尺寸大小1μm，球料比为10:1，球子材料氧化锆，球磨时间6h，球磨温度45℃；湿磨后的碳酸镁和碳酸钙进行干燥，制得微米级的碳酸镁和碳酸钙混合物。
接着，改性塑料制备：将上述制得的2.4份微米级的碳酸镁和碳酸钙混合物、96份塑料、1份碱溶性聚酯、0.5份硬脂酸钡分散剂、0.1份亚磷酸脂抗氧化剂按质量百分比在在双螺杆挤出机中共混挤出，制得含有碱溶性聚酯的改性塑料；
最后，后续处理：将上述获得含有碱溶性聚酯的改性塑料，用质量浓度0.04％的NaOH溶液溶解掉碱溶性聚酯，再经常规分离、烘干后，获得有序排列多孔的改性塑料。经检测：改性塑料的孔隙率57.8％：透气率573 s/100ml，孔径大小0.31μm。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (4)

1.利用纳滤海水捕集二氧化碳产物对塑料进行改性的方法，其特征在于按以下步骤进行：
步骤一，回收产物微米化：采用粉碎机将纳滤海水捕集二氧化碳的回收产物碳酸镁和碳酸钙进行粉碎，粉碎尺寸为1～10mm；接着，利用雷磨机进行研磨，尺寸为0.2～1mm；最后，将0.2～1mm尺寸的回收产物碳酸镁和碳酸钙采用湿磨方式研磨，尺寸为1～100μm，湿磨后的碳酸镁和碳酸钙进行干燥，制得微米级的碳酸镁和碳酸钙混合物；
纳滤海水捕集二氧化碳的回收产物碳酸镁和碳酸钙具体按以下方法得到：步骤A，将含有纳滤海水捕集二氧化碳的产物废水进行沉降处理，具体步骤为：加入碳酸钠或碳酸钾调节废水的pH值至7-9，以处理的产物废水为基准，持续加入质量分数0.05％-2％碱式聚合氯化铝、浓度0.5ppm-100ppm阴离子聚丙烯酰胺(APAM)、质量分数0.05％-0.1％亚甲基双萘磺酸钠NNO，直至含有纳滤海水捕集二氧化碳的产物废水中形成大片的絮状的碳酸钙和碳酸镁，将产物废水温度降低到5-10℃，加速碳酸钙和碳酸镁的沉降，将沉降的碳酸钙和碳酸镁的废水通过管道排入浓缩池，用压滤机将碳酸钙和碳酸镁压干，得到块状的碳酸钙和碳酸镁；步骤B，切块：将步骤A得到块状的碳酸钙和碳酸镁进行机械切块，然后采用粉碎机将块状的碳酸钙和碳酸镁破成小块状的碳酸镁和碳酸钙；步骤C，烘干：将步骤B得到的小块状的碳酸镁和碳酸钙通过物料传输系统输送至热红外干燥加热腔内进行热红外干燥烘干，得到纳滤海水捕集二氧化碳产物碳酸钙和碳酸镁；
步骤二，改性塑料的制备：将步骤一制得的微米级的碳酸镁和碳酸钙混合物、塑料、碱溶性聚酯、分散剂、抗氧化剂按质量份在双螺杆挤出机中共混挤出，制得含有碱溶性聚酯的改性塑料；其中：塑料81～96份，微米级的碳酸镁与碳酸钙混合物2.4～6.5份，碱溶性聚酯1～10份，分散剂0.5～2份，抗氧化剂0.1～0.7份，总量为100份；
步骤三，后续处理：将步骤二获得的含有碱溶性聚酯的改性塑料用质量浓度为0.04～1.05％NaOH溶液溶解掉碱溶性聚酯，再经常规分离、烘干后，制得改性塑料；孔隙率为30～95％：透气率为100～1000s/100ml，孔径大小为0.2～0.9μm。
2.如权利要求1所述的利用纳滤海水捕集二氧化碳产物对塑料进行改性的方法，其特征在于：步骤一中湿磨方式研磨中，球料比为：10～16:1，球子材料为氧化铝和/或氧化锆，球磨时间为：6～10h，球磨温度＜60℃。
3.如权利要求1所述的利用纳滤海水捕集二氧化碳产物对塑料进行改性的方法，其特征在于：所述步骤A中阴离子聚丙烯酰胺(APAM)的分子量为1000-1800万。
4.如权利要求1所述的利用纳滤海水捕集二氧化碳产物对塑料进行改性的方法，其特征在于：所述步骤C中小块状的碳酸镁和碳酸钙在热红外干燥加热腔内停留时间为0.1h-0.5h，烘干得到的碳酸镁和碳酸钙含水率为0.5％-5％。
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