專利名稱：改性粉煤灰微珠橡塑填料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改性粉煤灰微珠橡塑填料的制備方法，屬于化工填料技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
粉煤灰是由燃煤電廠產(chǎn)生的細(xì)小粉塵所形成的固體廢棄物，數(shù)量大，處 理不當(dāng)會造成污染，其中的有害物質(zhì)還會對人體和生物造成危害，而且還要
占用大量土地。粉煤灰的化學(xué)成分以Si02、 Al203為主，由于其具有物理活性 和化學(xué)活性(潛在的火山灰活性)，而得以資源化開發(fā)利用。粉煤灰作為一種 資源，具有很高的使用價值'，并為某些建筑材料和制品所不可缺少。這些事 實，已被愈來愈多的人所認(rèn)同。我國煤炭資源十分豐富，在相當(dāng)長的時期內(nèi) 燃煤發(fā)電還將作為我國的主要能源，粉煤灰產(chǎn)量將會持續(xù)地大幅度增加。因 此，大力開展粉煤灰資源的綜合利用是我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的必然要求。經(jīng)篩 選純化后的粉煤灰，90%以上為球形顆粒，分散性與流動性好、空心、密度小 、作填料時沒有引發(fā)內(nèi)應(yīng)力的缺陷，特別適合作聚合物的填料。但由于其表 面光滑，與聚合物基體的相容性較差，從而使粉煤灰與基體的界面有可能成 為復(fù)合材料的薄弱環(huán)節(jié)，粉煤灰本身存在的固有缺陷制約了其在聚合物中的 應(yīng)用，不能滿足粉煤灰作為橡塑填料的技術(shù)要求，填充量也受到了很大的限 制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種以廢棄的粉煤灰為原料，通過對其表面進(jìn)行
腐蝕和化學(xué)改性、處理，能夠取代輕質(zhì)碳酸鈣充填在橡膠和塑料制品中的改 性粉煤灰微珠橡塑填料的制備方法。
其技術(shù)方案是 一種改性粉煤灰微珠橡塑填料的制備方法，其特征在于 其方法步驟采用經(jīng)過篩選、除去鐵珠和碳粒的粉煤灰與霧化的濃度為30-47%
的氫氟酸溶液混合進(jìn)行腐蝕處理氫氟酸溶液的用量為10 20mL/每公斤粉煤 灰，混料時間5 10min，反應(yīng)溫度為50 80°C;陳化2天后，先用氫氧化鈉 調(diào)整TO值為13 13. 4，再用粉煤灰重量3. 5 45%的氫氧化轉(zhuǎn)和200—4000% 的水進(jìn)行鈣化處理，溫度30 95'C，反應(yīng)時間30-45in，反應(yīng)完畢，通入二氧 化碳調(diào)整PH值為7 8;最后進(jìn)行納米改性，用粉煤灰重量0. 3 0. 6%的偶聯(lián) 劑接枝疏水性處理后，即得改性粉煤灰微珠橡塑填料。
偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸偶聯(lián)劑酯或硅垸偶聯(lián)劑中的一種。 其技術(shù)效果是本發(fā)明采用氫氟酸作為腐蝕劑對粉煤灰表面進(jìn)行腐蝕處 理后，粉煤灰顆粒表面形成了許多腐蝕坑，形成了新的表面和活性點；再經(jīng) 活化劑活化，納米改性，偶聯(lián)劑接枝疏水性處理等，從而大幅度提高了粉煤 灰的反應(yīng)活性、比表面積和疏水性。偶聯(lián)劑對粉煤灰改性的機(jī)理，是偶聯(lián)劑中 的烷氧基(RO-)與微珠表面的羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并以化學(xué)鍵連接在微珠表面 形成一層偶聯(lián)劑單分子層，另一部分含有長鏈基團(tuán)可與有機(jī)分子親和纏繞使 微珠表面由親水性向親油性轉(zhuǎn)變。因此，用本發(fā)明方法制備的粉煤灰微珠橡 塑填料，各項指標(biāo)均優(yōu)于輕質(zhì)碳酸鈣補(bǔ)強(qiáng)性能好，耐老化，耐腐蝕，與聚 合物基體的相容性好。用其取代輕質(zhì)碳酸鈣，充填在橡膠和塑料制品中，填 充比例可達(dá)20 30%，完全符合橡塑填料的技術(shù)要求，其不僅填充量大，效果 良好，而且制備方法簡單，生產(chǎn)成本低。
具體實施例方式
實例l。在沸騰床中，將經(jīng)過篩選、除去鐵珠和碳粒的粉煤灰與霧化的濃
度為47%的氫氟酸溶液混合進(jìn)行腐蝕處理氫氟酸溶液的用量為10mL/每公斤 粉煤灰，混料時間5min，反應(yīng)溫度為8(TC。陳化2天后，用氫氧化鈉調(diào)整PH 值為13，再用粉煤灰重量3. 5%的氫氧化鈣和200%的水在沸騰床中進(jìn)行反應(yīng)， 溫度60。C，反應(yīng)0.5小時，通入二氧化碳調(diào)整PH值為7 8.4。最后，在粉煤 灰表面形成納米顆粒時，進(jìn)行納米改性，用粉煤灰重量0.3%的硅垸偶聯(lián)劑接 枝疏水性處理后，即得改性粉煤灰微珠橡塑填料。
實施例2。在沸騰床中，將經(jīng)過篩選、除去鐵珠和碳粒的粉煤灰與霧化的 濃度為40%的氫氟酸溶液混合進(jìn)行腐蝕處理氫氟酸溶液的用量為15mL/每公 斤粉煤灰，混料時間8min，反應(yīng)溫度為65°C。陳化2天后，用氫氧化鈉調(diào)整 ra值為13.2，再用粉煤灰重量40%的氫氧化鈣和3000%的水在反應(yīng)釜中進(jìn)行 鈣化處理，溫度7(TC，反應(yīng)45分鐘，通入二氧化碳調(diào)整PH值為7.5。經(jīng)過濾 、干燥，最后，在粉煤灰表面形成納米顆粒時，進(jìn)行納米改性，用粉煤灰重 量0. 45 %的鈦酸酯偶聯(lián)劑接枝疏水性處理后，即得改性粉煤灰微珠橡塑填料。
實施例3。在沸騰床中，將經(jīng)過篩選、除去鐵珠和碳粒的粉煤灰與霧化的 濃度為30%的氫氟酸溶液混合進(jìn)行腐蝕處理氫氟酸溶液的用量為20mL/每公 斤粉煤灰，混料時間10min，反應(yīng)溫度為5(TC。陳化2天后，用氫氧化鈉調(diào)整 PH值為13.4，再用粉煤灰重量45%的氫氧化鈣和4000%的在反應(yīng)釜中進(jìn)行鈣 化處理，溫度9CTC，反應(yīng)45分鐘，通入二氧化碳調(diào)整PH值為7. 5。經(jīng)過濾、 干燥，最后，在粉煤灰表面形成納米顆粒時，進(jìn)行納米改性，用粉煤灰重量 0. 6%的鈦酸酯偶聯(lián)劑接枝疏水性處理后，即得改性粉煤灰微珠橡塑填料。
權(quán)利要求
1、一種改性粉煤灰微珠橡塑填料的制備方法，其特征在于其方法步驟采用經(jīng)過篩選、除去鐵珠和碳粒的粉煤灰與霧化的濃度為30-47％的氫氟酸溶液混合進(jìn)行腐蝕處理氫氟酸溶液的用量為10～20mL/每公斤粉煤灰，混料時間5～10min，反應(yīng)溫度為50～80℃；陳化2天后，先用氫氧化鈉調(diào)整PH值為13～13.4，再用粉煤灰重量3.5～45％的氫氧化鈣和200-4000％的水進(jìn)行鈣化處理，溫度30～95℃，反應(yīng)時間30-45in，反應(yīng)完畢，通入二氧化碳調(diào)整PH值為7～8；最后進(jìn)行納米改性，用粉煤灰重量0.3～0.6％的偶聯(lián)劑接枝疏水性處理后，即得改性粉煤灰微珠橡塑填料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性粉煤灰微珠橡塑填料的制備方法，其 特征在于所述的偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸偶聯(lián)劑酯或硅烷偶聯(lián)劑中的 一種。
全文摘要
改性粉煤灰微珠橡塑填料的制備方法，屬于化工填料技術(shù)領(lǐng)域。其目的是提供一種以廢棄的粉煤灰為原料，通過對其表面進(jìn)行腐蝕和化學(xué)改性、處理，能夠取代輕質(zhì)碳酸鈣充填在橡膠和塑料制品中的改性粉煤灰微珠橡塑填料的制備方法。其技術(shù)要點是用氫氟酸作為腐蝕劑對粉煤灰表面進(jìn)行腐蝕處理后，形成新的表面和活性點；再經(jīng)活化劑活化，納米改性，偶聯(lián)劑接枝疏水性處理等，獲得粉煤灰微珠橡塑填料。其各項指標(biāo)均優(yōu)于輕質(zhì)碳酸鈣補(bǔ)強(qiáng)性能好，耐老化，耐腐蝕，與聚合物基體的相容性好。用其取代輕質(zhì)碳酸鈣，充填在橡膠和塑料制品中，完全符合橡塑填料的技術(shù)要求，其不僅填充量大，效果良好，而且制備方法簡單，生產(chǎn)成本低。
文檔編號C08K9/00GK101348578SQ20081019639
公開日2009年1月21日 申請日期2008年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月8日
發(fā)明者楊開懷, 高仕敏 申請人:淮南市金源粉煤灰有限責(zé)任公司