專利名稱：造紙廢漿污泥纖維復(fù)合填充劑及其在塑料制備中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及造紙工業(yè)的廢棄物，尤其涉及一種造紙工業(yè)廢漿污泥及其應(yīng)用。
紙張廣泛用于各行各業(yè)，但造紙業(yè)給環(huán)境帶來了嚴(yán)重的污染，這已引起世界各國的高度重視。目前世界上對造紙廢漿常用焚燒和填埋等方法進(jìn)行處理。文獻(xiàn)Marimuthu P，GunasekaranJP，et al，IPPTA，1999，H(1)11～18．報道了把污泥進(jìn)行燃燒，燒去有機物，可得到有用的石灰石；文獻(xiàn)Kato K，SuzukiM，et al，Kami Pa Gikyoshi，1998，52(10)1366。1372(J)．利用紙漿污泥在高溫旋轉(zhuǎn)窯中燃燒制造碳化材料，用于熱絕緣和抗氧化；文獻(xiàn)王淑君編譯(日本特許公報)，建材工業(yè)信息，1991，(1)16-17，則利用廢紙漿焚燒灰來制造輕質(zhì)無機板材。上述的焚燒處理方法設(shè)備投資大，需要造價昂貴的焚燒爐，還要消耗大量的輔助燃料，因此從資源利用角度來講是不理想的，況且焚燒造成二次污染。填埋處理則將需要寶貴的土地和空間，并易造成二次污染。因此造紙廢漿污泥的再生利用成為人們積極探索的一個課題。
造紙廢漿污泥的再生利用有許多方法，較長纖維如一段污泥用于制造纖維復(fù)合材料；含纖維較多的污泥可用于生產(chǎn)乳酸；造紙污泥也可用超臨界技術(shù)氧化成有機物，用于有機合成，其無機殘留物可作它用；污泥還可用于作燃料回收能量或作材料，但許多工作處于研究階段，還未進(jìn)入實用階段。中國專利申請?zhí)?9105558將造紙廢漿經(jīng)干燥后，以該細(xì)纖維為主要原料，與各種適量的填充劑包括乳膠、松節(jié)油、顏料等混合制成裝飾膏，用于建筑行業(yè)的內(nèi)墻裝飾；中國專利CN1156126A則提及利用污泥的木質(zhì)素等有機物與制漿造紙中的粗漿渣或廢紙漿制造纖維板。上述專利涉及廢紙漿污泥的利用，所利用的污泥以一段污泥(含較長纖維)為主，很少利用二段污泥(含較短纖維)，且目前未對污泥進(jìn)行預(yù)處理，因此，進(jìn)一步開發(fā)研究造紙廢漿污泥的新的處理方法和再生利用，將具有十分重要的意義。
本發(fā)明的目的之一在于提供一種經(jīng)過干燥、表面處理、用于塑料可改善塑料性能的造紙廢漿污泥再生纖維復(fù)合填充劑；本發(fā)明的目的之二在于公開上述的造紙廢漿污泥再生纖維復(fù)合填充劑在塑料中的應(yīng)用，以替代傳統(tǒng)的木粉、碳酸鈣、高嶺土等填充劑。
本發(fā)明的構(gòu)思是這樣的造紙廢漿污泥的主要成份為紙短纖維等有機物和鈣、硅、鋁化合物等無機物，呈灰黑色的污泥狀，其含水量高達(dá)60～65％，短紙纖維等有機物與含鈣、硅、鋁等無機物的比例為53／47左右，無毒性。本發(fā)明將它通過干燥、細(xì)化、表面改性等預(yù)處理過程，使之成為干燥的有一定細(xì)度的有機和無機復(fù)合的、纖維與粉狀復(fù)合的復(fù)合填充劑，該復(fù)合填充劑可以作為塑料的填料，使廢物資源得到充分的利用，且消除了造紙污泥對環(huán)境的污染。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案如下所述本發(fā)明所說的造紙廢漿污泥再生纖維填充劑是這樣進(jìn)行制備的(1)干燥造紙廢漿污泥的含水量高達(dá)60～65％(Wt)，應(yīng)先進(jìn)行干燥脫水，可以采用常規(guī)的干燥器進(jìn)行脫水，但最好采用單級滾筒干燥器或串聯(lián)的二級滾筒干燥器，進(jìn)風(fēng)溫度為600～800℃，最佳為750℃左右，出風(fēng)溫度在70～120℃，最佳在100℃左右，可以通過控制物料在干燥器內(nèi)停留時間的方法對出風(fēng)溫度進(jìn)行控制，干燥后含水量為7％～16％，最好為12％～15％(wt)。
(2)細(xì)化步驟(1)所獲得的造紙廢漿污泥干燥物內(nèi)含纖維狀有機物和粉狀無機物，可以采用常規(guī)的方法將其粉碎，為不影響纖維性質(zhì)，最好采用超級渦流磨粉碎機，將其細(xì)化成50～300目左右的纖維細(xì)粉，即為所說的復(fù)合填充劑。
為改善所得復(fù)合填充劑的性能，可進(jìn)一步對其進(jìn)行表面改性處理將步驟(2)所獲得的復(fù)合填充劑與處理劑高速混合，使處理劑均勻地吸附在復(fù)合填充劑表面，即可獲得經(jīng)過表面處理的復(fù)合填充劑。
所說的處理劑為硅烷偶聯(lián)劑或有機高分子化合物。
所說的硅烷偶聯(lián)劑，如上海耀華玻璃廠生產(chǎn)的KH-550，KH-560等；
所說的有機高分子化合物可以是低分子量的酚醛樹脂等，其平均分子量為150～500；處理劑用量為2～20％，以纖維細(xì)粉的重量為基準(zhǔn)，前者用量以2～10％為好，后者用量以5～20％為好。
上述的復(fù)合填充劑可以作為塑料填料，用于酚醛塑料，纖維復(fù)合填充劑在塑料中的填充量以純樹脂為基準(zhǔn)的重量比為20％～120％。也可用纖維復(fù)合填充劑與木粉的混合物作為填料，木粉與纖維復(fù)合填充劑的重量比為0～1．0。塑料的基本配方可以參考專著(A．Knop，L．A．，pilato．Phenolic Resin，Berlin．Springer-Verlag，1985．)如可以采用下述的配方線型酚醛樹脂-------------------------------35～50％固化劑(六次甲基四胺等)---------------------4～8％固化促進(jìn)劑(氧化鎂、氫氧或氫氧化鈣等)-------0．8～2．0％潤滑劑(硬脂酸、硬脂酸鋅等)-----------------0．8～2．5％著色劑(苯胺黑、氧化鐵等)-------------------0．8～2％纖維復(fù)合填充劑-----------------------------40-50％以上均為重量百分比。
上述的酚醛模塑料亦是這樣進(jìn)行制備的將粉碎的酚醛樹脂與纖維復(fù)合填充劑、固化劑及其它添加劑混合均勻，然后在開煉機上塑煉，開煉機的低溫輥控制在85～110°C，高溫輥控制在100～150℃左右，前輥轉(zhuǎn)速為19r／min，后輥轉(zhuǎn)速為17r／min(速比1～1．12左右)，開煉數(shù)分鐘后，物料經(jīng)冷卻，粗粉碎、細(xì)粉碎即為酚醛模塑粉。
上述的酚醛模塑粉可以采用壓塑成型，模具一般要預(yù)熱至140～180℃，模壓溫度為140～195°C，模壓壓力為10～40MPa，模壓時間為50～70s／mm；該模塑粉還可注射成型。
采用上述配方和加工工藝所獲得的酚醛塑料的性能十分優(yōu)良，符合國家標(biāo)準(zhǔn)，GB1404-1995(PF2A2-131，141，161)，測試結(jié)果如下沖擊強度(缺口) 1．5～1．7kJ／m2彎曲強度 70～80Mpa
介電強度(90℃)6～7MV／m絕緣電阻1010～1011Ω吸水性 ～14mg。
所說的纖維復(fù)合填充劑也可以用于制備熱塑性塑料，將纖維復(fù)合填充劑用于熱塑性樹脂中，可獲得性能優(yōu)良的塑料材料，其中熱塑性塑料包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等，纖維復(fù)合填充劑用量為20～200％(以純樹脂計)。
上述的熱塑性塑料是這樣制備的按配比將該纖維復(fù)合填充劑、熱塑性樹脂、助劑等進(jìn)行混合并進(jìn)行塑煉，可在混合機和塑煉機上分別進(jìn)行，也可在螺桿或雙螺桿擠出機上進(jìn)行，混煉后的混合料可模壓成型、注射成型和擠出成型，制成板材、異型材、管材等。
用該復(fù)合填充劑填充的塑料具有優(yōu)良的性能，如用該填充劑制成的PVC塑料的彎曲強度可達(dá)80MPa以上。
以下將通過實施例對本發(fā)明的有關(guān)內(nèi)容作進(jìn)一步的說明。
實施例1將造紙廢漿置于單級滾筒干燥器中，進(jìn)風(fēng)溫度為750°C，出風(fēng)溫度為100℃，干燥效率為89％，造紙廢漿的含水量從65％降至13％。干燥后的造紙廢漿在超級渦流磨粉碎機內(nèi)粉碎成80目，同時其含水量可進(jìn)一步降至8％，即獲得復(fù)合填充劑。該復(fù)合填充劑可加入纖維細(xì)粉重量的10％的上海耀華玻璃廠生產(chǎn)的KH-550，并在高速混合機中進(jìn)行充分混合，即可獲得經(jīng)過表面處理的復(fù)合填充劑。
實施例2制備過程與實施例相同，采用平均分子量為250的酚醛樹脂為表面處理劑，加入量為纖維細(xì)粉重量的20％，即可獲得經(jīng)過表面處理的復(fù)合填充劑。
實施例3復(fù)合填充劑在酚醛塑料中的應(yīng)用。
酚醛模塑粉的基本配方線型酚醛樹脂46份，所說的纖維復(fù)合填充劑48份，烏洛托品(六次甲基四胺)7．70份，氧化鎂1．5份，氫氧化鈣0．5份，硬脂酸2．4份，苯胺黑1份；
將粉碎后的酚醛樹脂與其他組分混合均勻后，在開煉機中塑煉，熱煉溫度110～120(℃，熱煉時間3～4min，將物料冷卻至室溫，再粉碎成模塑粉或模塑粒。
酚醛模塑料的成型在壓機上進(jìn)行，模具預(yù)熱溫度150℃，模壓溫度175℃，模壓時間3min，模壓壓力為15MPa。
采用GB1404-1995標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試，結(jié)果如下酚醛塑料制件的抗沖擊強度(缺口)1．6KJ／m2，彎曲強度 70Mpa介電強度(90℃) 6．6MV／m絕緣電阻 2．5×1011Ω吸水性 14．1mg。
實施例4造紙廢漿即纖維復(fù)合填充劑在熱塑性塑料制備中的應(yīng)用。
基本配方PVC(XS-4)100份，所說的造紙廢漿即纖維復(fù)合填劑200份，鄰苯二甲酸二辛酯35份，三鹽基硫酸鉛3份，二鹽基硬脂酸鉛1份，硬脂酸鉛1份，硬脂酸鋇0．5份。
將各組分于高速混合機內(nèi)混合均勻，在開放式塑煉機上把混合物料進(jìn)行塑煉，筒輥溫度控制在163℃，輥間距1～3mm，轉(zhuǎn)速30r／min，輥速比1∶1．2。
該模塑料可壓制成型PVC板材在熱壓機上進(jìn)行壓制，壓制溫度控制在175℃，壓制前先預(yù)熱7～10min，然后在15MPa壓力下熱壓4min，再在室溫下15MPa保壓5min，由此得到的PVC板材的抗彎強度為50．5 MPa。
權(quán)利要求
1．一種造紙廢漿污泥纖維復(fù)合填充劑，其特征在于是這樣制備的(1)干燥在干燥器對造紙廢漿污泥進(jìn)行干燥，干燥器進(jìn)風(fēng)溫度為600～800℃，出風(fēng)溫度在70～120℃，干燥后造紙廢漿污泥含水量以重量百分比計為7％～16％；(2)細(xì)化將步驟(1)所獲得的造紙廢漿污泥干燥物粉碎，將其細(xì)化成50～300目的纖維細(xì)粉，即得纖維復(fù)合填充劑。
2．如權(quán)利要求1所述的造紙廢漿污泥再生纖維填充劑，其特征在于，將步驟(2)所得的纖維細(xì)粉與處理劑與均勻混合，即得經(jīng)過表面改性處理纖維復(fù)合填充劑；所說的處理劑為硅烷偶聯(lián)劑或低分子量的酚醛樹脂，以纖維細(xì)粉的重量為基準(zhǔn)其用量為2～20％。
3．如權(quán)利要求1或2所述的造紙廢漿污泥再生纖維填充劑，其特征在于，采用單級滾筒干燥器或串聯(lián)的二級滾筒干燥器進(jìn)行干燥，進(jìn)風(fēng)溫度為750℃，出風(fēng)溫度為100℃，干燥后含造紙廢漿污泥含水量以重量百分比計為12％～15％，并采用超級渦流磨粉碎機進(jìn)行粉碎。
4．如權(quán)利要求2所述的造紙廢漿污泥再生纖維填充劑，其特征在于，處理劑為KH-550或KH-560，其用量以纖維細(xì)粉的重量為基準(zhǔn)為2～10％。
5．如權(quán)利要求2所述的造紙廢漿污泥再生纖維填充劑，其特征在于，處理劑為分子量為150～500的酚醛樹脂，其用量以纖維細(xì)粉的重量為基準(zhǔn)為5～20％。
6．如權(quán)利要求1-5任一所述的造紙廢漿污泥纖維復(fù)合填充劑的應(yīng)用，其特征在于，可以作為塑料填料。
7．如權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于，所說的塑料為酚醛塑料，復(fù)合填充劑添加量以純樹脂重量為基準(zhǔn)為20～120％，在開煉機上開煉，低溫輥溫度為85～110℃，高溫輥溫度為100～150℃。
8．如權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于，所說的模塑包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯，纖維復(fù)合填充劑用量以純樹脂重量計為20～200％，在開煉機上塑煉，所獲得的混合料可模壓成型、注射成型或擠出成型。
9．如權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于，采用木粉和所說的纖維復(fù)合填充劑的混合物作為酚醛塑料的填料。
10．如權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于，木粉和纖維復(fù)合填充劑的重量比為0～1．0。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種造紙廢漿污泥纖維復(fù)合填充劑及其在塑料制備中的應(yīng)用。本發(fā)明將造紙廢漿污泥通過干燥、細(xì)化、表面改性等預(yù)處理過程,使之成為干燥的有一定細(xì)度的有機和無機復(fù)合的、纖維與粉狀復(fù)合的復(fù)合填充劑,該復(fù)合填充劑可以作為塑料的填料,使廢物資源得到充分的利用,且消除了造紙污泥對環(huán)境的污染。
文檔編號C08J5/04GK1282748SQ0011968
公開日2001年2月7日 申請日期2000年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月22日
發(fā)明者黃發(fā)榮, 沈?qū)W寧, 王彬芳, 韓曉偉, 李永杰 申請人:華東理工大學(xué)