CN114230887B - 一种管材用赤泥/交联聚乙烯复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种赤泥/聚乙烯复合材料，其特征在于：充分利用赤泥的碱性作为催化剂来制备赤泥/聚乙烯复合材料，所制备的复合材料具有高强度，高伸长率，低的热延伸率和高交联度的特点，可用于塑料管材的制作，同时降低企业生产成本，具有广阔的市场前景，同时还消耗大量的赤泥，解决大赤泥存量大、难利用、高污染的难题，对堆存场地周围环境有着极大的改善，具有经济、环保和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种高强度赤泥/交联聚乙烯复合材料，属于聚乙烯复合材料改性领域。
背景技术
赤泥是氧化铝生产工艺中产生的废渣，有着复杂的组分，因富含氧化铁而显示出红色的外观，所以被称为赤泥。我国作为氧化铝的生产大国，每年赤泥产生量高达7000万吨以上，只能占用大面积的土地建造赤泥堆场，不仅浪费了土地资源，还耗费了大量的资金。由于赤泥的强碱性，难以将其直接利用，因此急需探索一种新的使用途径来解决其堆存问题。
为解决上述问题在CN 108239323 A的基础上，探索赤泥/交联聚乙烯复合材料的制备方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：解决赤泥大宗固体废弃物难利用的问题，充分利用其强碱性的特点来生产赤泥/交联聚乙烯复合材料，开发新的赤泥使用途径。
本发明的技术方案是：一种高强度赤泥/交联聚乙烯复合材料，各组分质量百分含量为：聚乙烯90％-96％，赤泥2％-10％，引发剂0.1％-0.5％，硅烷偶联剂1％-1.3％，抗氧剂0.8％-1％，润滑剂0.1％-0.3％。进一步的,各组分质量百分含量为：聚乙烯90％-96％，赤泥0％-10％，过氧化二异丙苯0.1％-0.5％，乙烯基三甲氧基硅烷1％-1.3％。
所述的一种赤泥/交联聚乙烯复合材料的制备方法，包含以下步骤：1)赤泥烘干，破碎过300目筛，与聚乙烯通过挤出机制备出赤泥催化剂母粒，其中赤泥含量为50％，将上述赤泥催化剂母粒与其余组分通过挤出机挤出造粒，其中催化剂母粒含量约为4％-20％，后经过挤出机压延成型。
所述的步骤2)中挤出机的温度为160-240℃；压延机温度为180-260℃，压力为10-15MPa。
本发明的有益效果：本发明制备的赤泥/聚乙烯复合材料可用于管材制备，适用于市政工程(污水排放、雨水处理，园林绿化等)、农业生产(农田灌溉)、工业生产(废水排放)，利用赤泥的强碱性，可促使硅烷偶联剂水解，生成可交联的硅烷接枝聚乙烯，接枝聚乙烯水解缩合生成交联聚乙烯。此方案可推动赤泥的资源化利用，解决大宗固体废弃物存量大、难利用、高污染的难题，对堆存场地周围环境有着极大的改善；具有极大的经济和环境效益。
附图说明
图1为不同交联方式与拉伸强度的关系；
图2为不同交联方式与断裂标称应变的关系；
图3为不同交联方式与交联度的关系；
图4为不同交联方式与热延伸率的关系。
具体实施方式
赤泥催化剂母粒的制备：将赤泥烘干，破碎过300目筛，与聚乙烯一起通过挤出机制备赤泥催化剂母粒，其中赤泥含量为50％。
实例1
1)将聚乙烯92.9％，赤泥催化剂母粒4％，过氧化二异丙苯0.1％，抗氧剂1％，润滑剂1％，乙烯基三甲氧基硅烷1％，通过压延机进行压延成型。
2)之后将1)中所制备的复合材料进行制样，性能检测。
所述的交联聚乙烯复合材料拉升强度为25MPa，三天后热延伸率为110％，交联度为40％。
实例2
1)将聚乙烯88.9％，赤泥催化剂母粒8％，过氧化二异丙苯0.1％，抗氧剂1％，润滑剂1％，乙烯基三甲氧基硅烷1％，通过压延机进行压延成型。
2)之后将1)中所制备的复合材料进行制样，性能检测。
所述的交联聚乙烯复合材料拉升强度为27MPa，三天后热延伸率为90％，交联度为50％。
实例3
1)将聚乙烯84.9％，赤泥催化剂母粒12％，过氧化二异丙苯0.1％，抗氧剂1％，润滑剂1％，乙烯基三甲氧基硅烷1％，通过压延机进行压延成型。
2)之后将1)中所制备的复合材料进行制样，性能检测。
所述的交联聚乙烯复合材料拉升强度为29MPa，三天后热延伸率为60％，交联度为60％。
实例4
1)将聚乙烯80.9％，赤泥催化剂母粒16％，过氧化二异丙苯0.1％，抗氧剂1％，润滑剂1％，乙烯基三甲氧基硅烷1％，通过压延机进行压延成型。
2)之后将1)中所制备的复合材料进行制样，性能检测。
所述的交联聚乙烯复合材料拉升强度为30MPa，三天后热延伸率为30％，交联度为65％。
实例5
1)将聚乙烯76.9％，赤泥催化剂母粒20％，过氧化二异丙苯0.1％，抗氧剂1％，润滑剂1％，乙烯基三甲氧基硅烷1％，通过压延机进行压延成型。
2)之后将1)中所制备的复合材料进行制样，性能检测。
所述的交联聚乙烯复合材料拉升强度为25MPa，三天后热延伸率为20％，交联度为80％。
对比例1
1)将聚乙烯97.9％，过氧化二异丙苯0.1％，抗氧剂1％，润滑剂1％，通过压延机进行压延成型。
2)之后将1)中压延出来的复合材料进行制样，性能测试。
所述的交联聚乙烯复合材料拉升强度为20MPa，交联度为0％。
对比例2
1)将聚乙烯2.4％，月桂酸盐催化剂母粒5％，三乙胺0.5％，过氧化二异丙苯0.1％，抗氧剂1％，润滑剂1％，通过压延机进行压延成型。
2)之后将1)中压延出来的复合材料进行制样，性能测试。
所述的交联聚乙烯复合材料拉升强度为21MPa，三天后热延伸率为150％，交联度为35％。
由以上示例可以得出，赤泥作为制备交联聚乙烯的催化剂具有明显的效果，8％添加量表现出最好的综合性能，其交联度为65％，相较于对比例2的情况交联度提升了85％，拉伸强度有了明显的提高，为30MPa，相较于对比例1、对比例2分别提高了50％、42％。断裂伸长率为337％，相较于对比例1、对比例2分别提高了15％、53％。热延伸率三天后为30％，相较于对比例2的150％有了较大改善，减小了80％。
Claims (3)
1.一种高强度赤泥/交联聚乙烯复合材料，其特征在于：各组分质量百分含量为：聚乙烯90％-96％，赤泥2％-10％，引发剂0.1％-0.5％，乙烯基三甲氧基硅烷1％-1.3％，抗氧剂0.8％-1％，润滑剂0.1％-0.3％。
2.如权利要求1所述的一种赤泥/交联聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：赤泥烘干，破碎过300目筛，与聚乙烯通过挤出机制备出赤泥催化剂母粒，其中赤泥含量为50％，将上述赤泥催化剂母粒与其余组分通过挤出机挤出造粒，其中催化剂母粒含量为4％-20％，后经过挤出机压延成型。
3.根据权利要求2所述的一种赤泥/交联聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述的挤出机的温度为160-240℃；压延机温度为180-260℃，压力为10-15MPa。
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