CN113817124B - 一种高固含量粉煤灰泡沫材料及其制备方法 - Google Patents

一种高固含量粉煤灰泡沫材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113817124B
CN113817124B CN202111171795.9A CN202111171795A CN113817124B CN 113817124 B CN113817124 B CN 113817124B CN 202111171795 A CN202111171795 A CN 202111171795A CN 113817124 B CN113817124 B CN 113817124B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fly ash
parts
foam material
solid
mixture
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
CN202111171795.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113817124A (zh
Inventor
常春
李梦雨
陈志娟
宋建德
张洁
邢燕燕
温银华
张金叶
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.)
Hongye Biological Technology Co ltd
Original Assignee
Hongye Biological Technology Co ltd
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 Hongye Biological Technology Co ltd filed Critical Hongye Biological Technology Co ltd
Priority to CN202111171795.9A priority Critical patent/CN113817124B/zh
Publication of CN113817124A publication Critical patent/CN113817124A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113817124B publication Critical patent/CN113817124B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/30—Low-molecular-weight compounds
    • C08G18/32—Polyhydroxy compounds; Polyamines; Hydroxyamines
    • C08G18/3203—Polyhydroxy compounds
    • C08G18/3206—Polyhydroxy compounds aliphatic
    • 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
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2101/00—Manufacture of cellular products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2110/00—Foam properties
    • C08G2110/0083—Foam properties prepared using water as the sole blowing agent
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高固含量粉煤灰泡沫材料及其制备方法，将粗甘油在160~240℃下进行加热搅拌5~10 h，冷却后，依次加入催化剂、表面活性剂、水和粉煤灰充分混合，然后加入异氰酸酯异氰酸酯，混合均匀后倒入模具，室温下成型，脱模后可制得一种高固含量粉煤灰泡沫材料。本发明的高固含量粉煤灰泡沫材料中，粉煤灰的含量达到50~70%，具有高压缩强度，耐热性能好、具有阻燃性，可以作为一种新型环保的建筑材料和保温材料，该材料制备工艺简单，生产成本低，实现了粉煤灰的高值化利用。

Description

一种高固含量粉煤灰泡沫材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种高固含量粉煤灰泡沫材料及其制备方法。
背景技术
粉煤灰是煤燃烧产生的一种大小不等、形状不规则的粒状固体废弃物，主要由硅铝玻璃、微晶矿物颗粒和未燃尽的微粒组成。我国粉煤灰堆存量巨大，粉煤灰的处理和利用问题一直是环保与资源开发领域的重要研究课题。随着人们对粉煤灰资源利用的日益重视，如何根据粉煤灰特性，开发出绿色环保的新型产品，已成为粉煤灰高值化开发利用的重要研究方向。
粉煤灰在新材料研究领域中已得到广泛使用。例如，专利CN108503338A公开了一种利用粉煤灰制备高强度发泡陶瓷材料，该方法以粉煤灰和粘土为主要原料，经球磨湿磨成浆、喷雾造粒、填充后焙烧发泡。专利CN108299619A公开了一种偶联剂改性粉煤灰制备单组份聚氨酯涂料的方法。该方法是利用硅烷偶联剂进行粉煤灰改性，改性粉煤灰能有效改善聚氨酯涂料的性能。粉煤灰在发泡材料领域中的应用也备受关注。专利CN 103012738A公开了一种改性粉煤灰增强硬质聚氨酯泡沫材料及其制备方法。专利CN110746574A公开了一种基于微胶囊化粉煤灰制备的阻燃聚氨酯硬质泡沫材料。上述方法中，粉煤灰都需要经过改性后作为增强填料使用，添加量较低，而现有技术中的泡沫材料主体主要由商业聚醚多元醇与异氰酸酯发泡成型制得，应用时热稳定性和压缩强度不够，使得泡沫材料的应用受到一定的局限性。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明提供一种高固含量粉煤灰泡沫材料，同时提供其制备方法是本发明的又一目的，为达到上述目的，本发明可以通过以下技术方案实现：
一种高固含量粉煤灰泡沫材料，由以下重量份的原料制得：粗甘油 100份、粉煤灰150~250份、催化剂1~3份、硅油2~3份、水1.5~3份、异氰酸酯100-150份；
所述粉煤灰为粒径范围20~300 um的工业级粉煤灰。
进一步，所述的粗甘油为生物柴油生产过程中的副产物。
进一步，所述催化剂为三乙烯二胺和辛酸亚锡中的一种或两种。
进一步，所述表面活性剂为硅油AK8805、硅油AK8806、硅油AK8807中的一种。
进一步，所述异氰酸酯为粗二苯基甲烷-4，4二异氰酸酯。
一种高固含量粉煤灰泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
S1. 将粗甘油在160~240 ℃的恒温条件下反应5~10 h去除低沸点成分，冷却至30~35 ℃，依次加入计算量的催化剂、表面活性剂、水、粉煤灰，使用电动搅拌器将混合物高速搅拌充分混合；
S2. 将计算量的异氰酸酯加入上述混合液中，剧烈搅拌后倒入模具发泡，室温熟化24 h后，脱模得到高固含量粉煤灰发泡材。
有益效果
(1) 本发明使用了粉煤灰和粗甘油为主要原料，实现了废弃资源的有效利用，粗甘油是生物柴油产生过程的副产物，无需精制，价格低廉，同时，发泡材料制备中不使用价格较高的商业多元醇，进一步降低成本。
(2)粉煤灰用量比例占全部原料的比例达到50~70%，能够有效提高粉煤灰的利用量，实现了高固含量粉煤灰泡沫材料的制备，有别于传统粉煤灰增强的聚氨酯泡沫材料。
(3)粉煤灰泡沫材料制备工艺简单，无三废产生。
(4)所得的泡沫材料是一种具有高压缩强度，耐热性能好、具有阻燃性的绿色环保材料，具有良好经济性和工业化应用前景。
附图说明
图1是本申请实施例4和对比例1的红外光谱图；
图2是对比例1和实施例4的实物图和SEM图（其中： a1, a2, a3为对比例1的实物图和SEM图；b1, b2, b3为实施例4的实物图和SEM图）；
图3是本申请实施例4和对比例1的热重曲线。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进一步说明。以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。
实施例1:
将粗甘油加入带有搅拌装置的反应器中进行搅拌加热，待温度升到160 ℃开始计时，反应时间10 h，反应过程中除去低沸点成分，反应结束后冷却至30 ℃备用。在预处理粗甘油中，依次加入三乙烯二胺、硅油AK8805、水和粉煤灰充分混合，各原料组分的质量比为：预处理甘油100份；三乙烯二胺1份；硅油2份；水1.5份、粉煤灰150份，使用电动搅拌器将混合物高速搅拌30 s。然后加入异氰酸酯100份，剧烈搅拌10 s后倒入模具发泡，室温熟化24h后，脱模得到高固含量粉煤灰泡沫材料。
实施例2:
将粗甘油加入带有搅拌装置的反应器中进行搅拌加热，待温度升到180 ℃开始计时，反应时间8 h，反应过程中除去低沸点成分，反应结束后冷却至30 ℃备用。在预处理粗甘油中，依次加入辛酸亚锡、硅油AK8806、水和粉煤灰充分混合，各原料组分的质量比为：预处理甘油100份；辛酸亚锡1份；硅油2.5份；水2份、粉煤灰200份，使用电动搅拌器将混合物高速搅拌30 s。然后加入异氰酸酯100份，剧烈搅拌10 s后倒入模具发泡，室温熟化24 h后，脱模得到高固含量粉煤灰泡沫材料。
实施例3:
将粗甘油加入带有搅拌装置的反应器中进行搅拌加热，待温度升到200 ℃开始计时，反应时间7 h，反应过程中除去低沸点成分，反应结束后冷却至35 ℃备用。在预处理粗甘油中，依次加入三乙烯二胺、辛酸亚锡、硅油AK8807、水和粉煤灰充分混合，各原料组分的质量比为：预处理甘油100份；三乙烯二胺1份；辛酸亚锡1份；硅油3份；水2.5份、粉煤灰250份，使用电动搅拌器将混合物高速搅拌30 s。然后加入异氰酸酯100份，剧烈搅拌10 s后倒入模具发泡，室温熟化24 h后，脱模得到高固含量粉煤灰泡沫材料。
实施例4:
将粗甘油加入带有搅拌装置的反应器中进行搅拌加热，待温度升到220 ℃开始计时，反应时间6 h，反应过程中除去低沸点成分，反应结束后冷却至35 ℃备用。在预处理粗甘油中，依次加入三乙烯二胺、辛酸亚锡、硅油AK8805、水和粉煤灰充分混合，各原料组分的质量比为：预处理甘油100份；三乙烯二胺1份；辛酸亚锡2份；硅油2份；水3份、粉煤灰150份，使用电动搅拌器将混合物高速搅拌30 s。然后加入异氰酸酯150份，剧烈搅拌10 s后倒入模具发泡，室温熟化24 h后，脱模得到高固含量粉煤灰泡沫材料。
实施例5:
将粗甘油加入带有搅拌装置的反应器中进行搅拌加热，待温度升到240 ℃开始计时，反应时间5 h，反应过程中除去低沸点成分，反应结束后冷却至35 ℃备用。在预处理粗甘油中，依次加入三乙烯二胺、辛酸亚锡、硅油AK8806、水和粉煤灰充分混合，各原料组分的质量比为：预处理甘油100份；三乙烯二胺2份；辛酸亚锡1份；硅油2.5份；水3份、粉煤灰250份，使用电动搅拌器将混合物高速搅拌30 s。然后加入异氰酸酯150份，剧烈搅拌10 s后倒入模具发泡，室温熟化24 h后，脱模得到高固含量粉煤灰泡沫材料。
对比例1:
将粗甘油加入带有搅拌装置的反应器中进行搅拌加热，待温度升到200 ℃开始计时，反应时间8h，反应过程中除去低沸点成分，反应结束后冷却至35 ℃备用。在预处理粗甘油中，依次加入三乙烯二胺、辛酸亚锡、硅油AK8806和水充分混合，各原料组分的质量比为：预处理甘油100份；三乙烯二胺1份；辛酸亚锡1份；硅油2.5份；水3份，使用电动搅拌器将混合物高速搅拌30 s。然后加入异氰酸酯150份，剧烈搅拌10 s后倒入模具发泡，室温熟化24h后，脱模得到泡沫材料。
试验例
1.将实施例4和对比例1制得的泡沫材料分别进行红外分析，如图1所示，可以看出两种泡沫红外光谱基本一致，证明其主要官能团相同。其中：3420 cm-1处为氨基甲酸酯中N-H的伸缩振动吸收峰；1728cm-1处为氨基甲酸酯的C = O的伸缩振动吸收峰，说明生成氨基甲酸酯键；2279 cm-1为-NCO基团的特征吸收峰，表示异氰酸酯的使用相较多元醇过量。
2.将实施例4和对比例1分别进行拍照和电镜扫描，如图2所示，其中：图a1, a2, a3为对比例1的实物图和SEM图；图b1, b2, b3为实施例4的实物图和SEM图。可以看出两种泡沫均呈现三维网状的闭孔结构，相较于对比例1，实施例4中粉煤灰的加入增加了成核位点的数量，使泡沫泡孔数量增加，泡孔尺寸减小，致密泡孔间的相互挤压导致开孔量增大，造成泡沫绝热性能略微下降，此外，加入的粉煤灰附着于泡孔壁上，形成更致密的支撑网络，使泡沫强度增大。
3. 将实施例4和对比例1制得的泡沫材料分别进行热重分析，如图3所示，由图可以看出，随着温度的升高，对比例1早于实施例4发生热分解，且当温度达到800 ℃时，实施例4曲线趋于平稳，残炭量明显高于对比例1，说明粉煤灰的加入增加了泡沫的热稳定性，同时其成分中SiO2、Al2O3等耐高温氧化物可作为热保护层，避免泡沫直接受热分解。
4.对比例与本发明实施例性能指标见表1。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
从本发明与现有泡沫制备对比可以看出，本发明泡沫的压缩强度有明显提高，密度也显著提高。同时泡沫导热系数略微增大，但并不显著。随着粉煤灰用量增大，粉煤灰泡沫材料热分解温度提高，表明热稳定性得到提升。

Claims (1)

1.一种高固含量粉煤灰泡沫材料的制备方法，其特征在于，由以下重量份的原料制得：粗甘油 100份、粉煤灰150~250份、催化剂1~3份、硅油2~3份、水1.5~3份、异氰酸酯100-150份；所述粉煤灰为粒径范围20~300 um的工业级粉煤灰，所述的粗甘油为生物柴油生产过程中的副产物；所述催化剂为三乙烯二胺和辛酸亚锡中的一种或两种；所述硅油为AK8805、AK8806、AK8807中的一种；所述异氰酸酯为粗二苯基甲烷-4，4二异氰酸酯；制备方法包括以下步骤：
S1. 将粗甘油在160~240 ℃的恒温条件下反应5~10 h去除低沸点成分，冷却至30~35℃，依次加入计算量的催化剂、硅油、水、粉煤灰，使用电动搅拌器将混合物高速搅拌充分混合；
S2. 将计算量的异氰酸酯加入上述混合物中，剧烈搅拌后倒入模具发泡，室温熟化24h后，脱模得到高固含量粉煤灰发泡材料。
CN202111171795.9A 2021-10-08 2021-10-08 一种高固含量粉煤灰泡沫材料及其制备方法 Active CN113817124B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111171795.9A CN113817124B (zh) 2021-10-08 2021-10-08 一种高固含量粉煤灰泡沫材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111171795.9A CN113817124B (zh) 2021-10-08 2021-10-08 一种高固含量粉煤灰泡沫材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113817124A CN113817124A (zh) 2021-12-21
CN113817124B true CN113817124B (zh) 2023-03-21

Family

ID=78916176

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111171795.9A Active CN113817124B (zh) 2021-10-08 2021-10-08 一种高固含量粉煤灰泡沫材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113817124B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107522832A (zh) * 2017-08-10 2017-12-29 郑州大学 一种生物基聚氨酯多元醇及其制备方法与利用其制备的聚氨酯硬泡及制备的方法
WO2018216932A1 (ko) * 2017-05-22 2018-11-29 조그렉 발포성형체의 제조방법

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070222106A1 (en) * 2006-03-24 2007-09-27 Century-Board Usa, Llc Extrusion of polyurethane composite materials
US20120029145A1 (en) * 2008-05-27 2012-02-02 Brown Wade H Extrusion of polyurethane composite materials
US9481759B2 (en) * 2009-08-14 2016-11-01 Boral Ip Holdings Llc Polyurethanes derived from highly reactive reactants and coal ash
CN103012738B (zh) * 2013-01-11 2014-11-26 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 一种改性粉煤灰增强硬质聚氨酯泡沫材料及其制备方法
CN108409203A (zh) * 2018-01-20 2018-08-17 金粤幕墙装饰工程有限公司 惰性陶瓷微珠防爆隔热墙板
CN111171270B (zh) * 2020-02-23 2022-01-07 郑州大学 一种由粗甘油生物基多元醇制备的阻燃聚氨酯保温材料及其制备方法
CN111333810A (zh) * 2020-04-29 2020-06-26 上海海事大学 一种聚氨酯硬泡材料及其制备方法、用途

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018216932A1 (ko) * 2017-05-22 2018-11-29 조그렉 발포성형체의 제조방법
CN107522832A (zh) * 2017-08-10 2017-12-29 郑州大学 一种生物基聚氨酯多元醇及其制备方法与利用其制备的聚氨酯硬泡及制备的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Thermal, Mechanical, and Morphological Properties of Rigid Crude Glycerol‐Based Polyurethane Foams Reinforced With Nanoclay and Microcrystalline Cellulose.;Qi, XG (Qi, Xiaoge) .etal;《European Journal of Lipid Science & Technology》;第120卷(第05期);1-11 *
海面无机吸油材料的研究进展;孙晓艳等;《中国陶瓷工业》(第04期);24-29 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113817124A (zh) 2021-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101717514B (zh) 一种改性酚醛树脂及其泡沫材料和制备方法
CN104262567B (zh) 一种以三聚氰胺为基本征的阻燃聚氨酯硬质泡沫及其制备方法
CN105524246B (zh) 无卤阻燃生物基聚氨酯硬质泡沫塑料及其制备方法
CN107056173A (zh) 一种保温建筑材料及其制备方法
Sun et al. Fabrication of flame-retardant and smoke-suppressant isocyanate-based polyimide foam modified by silica aerogel thermal insulation and flame protection layers
CN108821621A (zh) 一种轻质高强陶粒及制备方法
CN101307129A (zh) 一种聚氨酯/有机蒙脱土纳米复合材料及其制备方法
CN113817124B (zh) 一种高固含量粉煤灰泡沫材料及其制备方法
CN106832204B (zh) 一种改性聚氨酯屋面保温材料及其制备方法
CN106082884B (zh) 一种含有固废煤渣的轻质保温墙板及制备工艺
CN104277416A (zh) 一种改性三聚氰胺泡沫塑料及其制备方法
CN105622159B (zh) 一种高强度化学发泡水泥及其制备方法
CN110746574A (zh) 一种基于微胶囊化粉煤灰制备的阻燃聚氨酯硬质泡沫塑料
CN108929072B (zh) 一种从铁尾矿制备氧化铁及纳米复合隔热保温材料的方法
CN115490484A (zh) 一种水泥粉煤灰体系的泡沫混凝土及其制备方法
CN111635551B (zh) 一步法制备聚酰亚胺开孔泡沫的方法及产品
CN107903078A (zh) 一种水泥基发泡混凝土保温砌块的生产方法
CN112745101B (zh) 一种利用铁尾矿制备高性能多孔陶瓷的方法
CN111471262A (zh) 一种高压电缆低热阻填充材料的制备方法
CN114714691A (zh) 一种新型陶瓷一体化板及其加工工艺
CN111154194B (zh) 新型改性水菱镁矿-eg-聚苯乙烯复合阻燃材料及其制备工艺
CN111333810A (zh) 一种聚氨酯硬泡材料及其制备方法、用途
CN113736355A (zh) 一种耐水解阻燃透气透湿聚氨酯多孔涂层的制备方法
CN106183218B (zh) 一种隔热效果好的负压轮罩室保温板
CN113308022A (zh) 一种聚氨酯硬泡填料及制备方法

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