專利名稱：：一種環(huán)保型改性填料、其制備方法及其應用的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種環(huán)保型改性填料、其制備方法及其應用，特別是涉及一種由廢舊混凝土、廢舊磚經(jīng)表面有機化改性后的填料、其制備方法及其應用。技術背景目前橡膠的主要填料為白炭黑，輕質(zhì)碳酸鈣(輕鈣)等，它們均來源于不可再生的礦物資源，隨著各行各業(yè)對這些材料的應用，已面臨著資源斷缺的危險，因此，對不可再生資源的保護已引起人們廣泛的關注。而另一方面，在舊建筑物維修或拆除過程中產(chǎn)生的越來越多的建筑垃圾(其中大量的是來自鋼混結構的廢舊混凝土和來自磚混結構的帶有廢砂漿的廢粘土磚)，這些可再循環(huán)利用的資源絕大部分未經(jīng)過任何處理，便被施工單位運往郊外或鄉(xiāng)村，采用露天堆放或填埋的方式進行處理，耗用大量的征用土地費，垃圾飛揚問題又造成了嚴重的二次污染。目前建筑垃圾的再生利用工作主要是把它用于路基、基礎工程等，但上述應用將來是有限的，因為除了其用量有限外，還有其它工業(yè)副產(chǎn)品如工業(yè)廢渣等也想用于這些領域。因此將廢舊混凝土、砂漿、廢粘土磚經(jīng)清洗、破碎、磨細后，再經(jīng)過偶聯(lián)劑的有機化改性作為橡膠的填料用于橡膠中，既可降低成本、節(jié)省天然礦物資源、緩解天然資源供求矛盾，還能減輕廢舊混凝土、廢舊磚等對環(huán)境的污染，具有很好的社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)保型改性填料。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種環(huán)保型改性填料的生產(chǎn)方法。本發(fā)明的再一個目的在于將所得的環(huán)保型填料用作橡膠的填料，其補強性能優(yōu)于目前常用的橡膠填料輕質(zhì)碳酸鈣。為達到上述目的,本發(fā)明提供了一種環(huán)保型改性填料，其特點在于所述填料為偶聯(lián)劑改性的鋼混結構的廢舊混凝土和/或磚混結構的帶有廢砂漿的廢粘土磚，所述鋼混結構的廢舊混凝土和/或磚混結構的帶有廢砂漿的廢粘土磚簡稱為建筑垃圾,其粒度為0.5~50|am;所述偶聯(lián)劑為含硫硅烷偶聯(lián)劑。本發(fā)明所述建筑垃圾的粒度優(yōu)選為0.5~30Mm，更優(yōu)選為0.5~12jim。本發(fā)明所述偶聯(lián)劑優(yōu)選為通式Z-X-Sn-X-Z表示的含硫硅烷偶聯(lián)劑，其中n為2-6的整數(shù)；X為1-18個碳原子數(shù)的二價烴基，優(yōu)選為l-6個碳原子的二價烴基；Z為-Si(R》，R相同或不同，獨立地為1-4個碳原子的烴基、l-8個碳原子的烷氧基，且至少一個R為烷氧基，優(yōu)選為R均為烷氧基，更優(yōu)選R均為l-4個碳原子的浣氧基。具體地可為雙(Y-三乙氧基硅基丙基)四硫化物或雙(Y-三乙氧基硅基丙基)二硫化物。本發(fā)明還提供了一種上述環(huán)保型改性填料的制備方法，包括將來自鋼混結構的廢舊混凝土和/或來自磚混結構的帶有廢砂漿的廢粘土磚經(jīng)過破碎、磨細后，再經(jīng)過進一步粉碎得到建筑垃圾;將硅烷偶聯(lián)劑加入先與醇混合，再加入水，再在2(TC95'C下攪拌使其水解，水解完成后，再將建筑垃圾加入上述水解后的偶聯(lián)劑溶液中，再在65~95X:下攪拌進行偶聯(lián)改性，反應完成后，回收得到的環(huán)保型改性填料。其中所述醇為低級脂肪醇，優(yōu)選為碳原子數(shù)為l-4個碳原子的脂肪醇，更優(yōu)選為無水乙醇。水解后的偶聯(lián)劑可與廢舊混凝土表面充分發(fā)生化學鍵合反應，從而改變廢舊混凝土表面的性質(zhì)，達到改性的目的。本發(fā)明所述的制備方法中，含硫硅烷偶聯(lián)劑與醇的重量比1:3~15,優(yōu)選為1:5~10;含硫硅烷偶聯(lián)劑與水的重量比為1:30~150,優(yōu)選為1:50~100;偶聯(lián)劑與建筑垃圾的比例為1:20-70,優(yōu)選為1:30~50。本發(fā)明所述的偶聯(lián)劑水解時間為0.1-2小時，優(yōu)選為10-25分鐘。本發(fā)明所述的偶聯(lián)改性的時間為0.1~2小時，優(yōu)選為30-50分鐘。本發(fā)明所述粉碎優(yōu)選釆用射流粉碎機進行。本發(fā)明的偶聯(lián)劑水解的溫度優(yōu)選為65°C~95°C。本發(fā)明的偶聯(lián)改性的溫度優(yōu)選為8(TC~95°C。本發(fā)明還提供了一種上述的填料的用途,包括將所述的填料粉碎至所需粒度后，加入橡膠混合物中。因改性而產(chǎn)生二次聚合的顆粒還需再次粉碎，優(yōu)選采用射流粉碎機粉碎，使其達到橡膠填料所需的粒度，一般其粒度不大于50nm即可，優(yōu)選為0.530nm、更優(yōu)選為0.5~12ym，然后再將其作為填料加入橡膠混合物中。將本發(fā)明的環(huán)保型填料取代橡膠組合物中的輕質(zhì)碳酸鈣填料,橡膠組合物的性能除扯斷伸長率外均達到或優(yōu)于釆用輕質(zhì)碳酸鈣作為填料的橡膠組合物。具體實施方式下面結合實施例進一步說明本發(fā)明，但不局限其范圍。下述實施例中所用的偶聯(lián)劑商品名為KH-845-4[學名為雙(y-三乙氧基硅基丙基)四硫化物],化學結構式(C2H50)3SiCH2CH2CH2S4CH2CH2CH2Si(OC2H5)3，來自于南京曙光化工集團有限公司。國外牌號為Si-69(德國迪高沙)、A-1289(美國聯(lián)碳)。實施例1廢舊混凝土的預處理將廢舊混凝土按下述步驟預處理:—>顎式破碎機破碎雷蒙磨磨細朝-流粉碎;盼碎最后得到粒徑為0.512]nm的廢舊混凝土偶聯(lián)劑的水解準確量取偶聯(lián)劑KH-845-426ml(密度為1.08g/ml)，無水乙醇260ml(密度為0.79g/ml),于燒杯中混合均勻，再加水2000ml,加熱至65。C,并用高速攪拌機在65。C-95。C下攪拌15min(分鐘)，使偶聯(lián)劑充分水解，制得水解后的偶聯(lián)劑溶液。廢舊混凝土的偶聯(lián)改性將上述所得的粒度為0.5-12jam的lkg廢舊混凝土加入上述所得的水解后的偶聯(lián)劑溶液中于95"下攪拌45min,反應完成后的廢舊混凝土及其混合液，靜置，除去上層清液，再在烘箱內(nèi)烘干，即得環(huán)保型改性填料。實施例2廢舊磚的預處理將廢舊磚按下述步驟預處理:廢舊磚采集—顎式破碎機破碎—雷蒙磨磨細射流粉碎機粉碎最后得到粒徑為0.5-12lam的廢舊磚偶聯(lián)劑的水解準確量取偶聯(lián)劑KH-845-426ml,無水乙醇260ml,水2000ml,于燒杯中混合，并用高速攪拌機在65'C95X:下攪拌15min,使偶聯(lián)劑充分水解，制得水解后的偶聯(lián)劑溶液。廢舊磚的表面改性將上述所得的粒度為0.5~12|am的lkg廢舊磚加入上面的改性劑中于95i:下攪拌45min，使偶聯(lián)劑與廢舊磚表面充分發(fā)生化學鍵合反應，從而改變廢舊磚表面的性質(zhì)，達到改性的目的。反應完成后的廢舊磚及其混合液，靜置，除去上層清液，再在烘箱內(nèi)烘干，即得環(huán)保型改性填料。實施例3廢舊混凝土的預處理同實施例1偶聯(lián)劑的水解準確量取偶聯(lián)劑KH-845-428ml(密度為1.08g/ml)，無水乙醇260ml,于燒杯中混合均勻，再加水2200ml，加熱至65。C,并用高速攪拌機在65°C95'C下攪拌15min(分鐘)，使偶聯(lián)劑充分水解，制得水解后的偶聯(lián)劑溶液。廢舊混凝土的表面改性將上述所得的粒度為0.5~12nm的lkg廢舊混凝土加入上述所得的水解后的偶聯(lián)劑溶液中于95X:下攪拌45min,反應完成后的廢舊混凝土及其混合液，靜置，除去上層清液，再在烘箱內(nèi)烘干，即得環(huán)保型改性填料。實施例4廢舊磚的預處理同實施例2:偶聯(lián)劑的水解準確量取偶聯(lián)劑KH-845-426ml,無水乙醇200ml,水2000ml,于燒杯中混合，并用高速攪拌機在65°C95'C下攪拌15min,使偶聯(lián)劑充分水解，制得水解后的偶聯(lián)劑溶液。廢舊磚的表面改性將上述所得的粒度為0.5~12um的0.96kg廢舊磚加入上面的改性劑中于95X:下攪拌45min,使偶聯(lián)劑與廢舊磚表面充分發(fā)生化學鍵合反應，從而改變廢舊磚表面的性質(zhì)，達到改性的目的。反應完成后的廢舊磚及其混合液，靜置，除去上層清液，再在烘箱內(nèi)烘干，即得環(huán)保型改性填料。實施例5用于橡膠中的配比及性能測試結果將實施例1及2得到的環(huán)保型改性填料經(jīng)過射流粉碎機粉碎，使其達到橡膠填料所需的粒度0.5-12jam，然后按表1的配比制成橡膠組合物(未硫化膠)。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>再將上述制得的橡膠組合物進行硫化，硫化條件160°C，30min,得到硫化膠，測定硫化膠與未硫化膠的性能，結果表2:表2<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>注1:0#為輕質(zhì)碳酸鈣1#為實施例得的改性廢舊混凝土(環(huán)保型改性填料)2#為實施例2得到的改性廢舊磚(環(huán)保型改性填料)丁苯橡膠吉森化工工業(yè)公司注2:釆用下述標準方法測定上表中所列的性能GB/T529—1999硫化橡膠或熱塑性橡膠撕裂強度的測定GB/T531—1999橡膠袖珍硬度計壓入硬度試驗方法GB/T1689-1998《硫化橡膠耐磨性能的測定(用阿克隆磨耗機)》GB/T16584《橡膠一用無轉子硫化儀測定硫化特性》GB/T1233-1992橡膠膠料初期硫化特性的測定門尼粘度計法GB/T1232-1992未硫化橡膠門尼粘度的測定GB/T6033-1985硫化橡膠趙氏及邵坡爾硬度試驗方法權利要求1.一種環(huán)保型改性填料，其特征在于所述填料為偶聯(lián)劑改性的鋼混結構的廢舊混凝土和/或磚混結構的帶有廢砂漿的廢粘土磚，所述鋼混結構的廢舊混凝土和/或磚混結構的帶有廢砂漿的廢粘土磚簡稱為建筑垃圾，其粒度為0.5～50μm；所述偶聯(lián)劑為含硫硅烷偶聯(lián)劑。2.根據(jù)權利要求1所述的填料，其特征在于所述建筑垃圾的粒度為0.5~3nm，更優(yōu)選0.5~12jum。3.根據(jù)權利要求1所述的填料,其特征在于所述偶聯(lián)劑為通式Z-X-Sn-X-Z含硫硅烷偶聯(lián)劑,其中n為2-6的整數(shù)；X為1-18個碳原子數(shù)的二價烴基，優(yōu)選為l-6個碳原子的二價烴基；Z為-Si(R)3，R相同或不同，獨立地為l-4個碳原子的烴基、l-8個碳原子的烷氧基，且至少一個R為烷氧基，優(yōu)選R均為烷氧基，更優(yōu)選R均為l-4個碳原子的烷氧基。4.根據(jù)權利要求3所述的填料,其特征在于所述偶聯(lián)劑為雙(Y-三乙氧基硅基丙基)四硫化物。5.權利要求1-4任一項所述的填料的制備方法，包括將來自鋼混結構的廢舊混凝土和/或來自磚混結構的帶有廢砂漿的廢粘土磚經(jīng)過破碎、磨細后，再經(jīng)過進一步粉碎得到建筑垃圾；將含硫硅烷偶聯(lián)劑先與醇混合，再加入水，再在2(TC-95'C下攪拌使其水解，水解完成后，再將建筑垃圾加入上述水解后的偶聯(lián)劑溶液中，再在65-95X:下攪拌進行偶聯(lián)改性，反應完成后,回收得到的環(huán)保型改性填料。6.根據(jù)權利要求5的制備方法，其特征在于偶聯(lián)劑水解時間為0.1-2小時，優(yōu)選為10~25分鐘;偶聯(lián)改性的時間為0.1-2小時,優(yōu)選為30-50分鐘。7.根據(jù)權利要求5的制備方法，其特征在于所述粉碎是釆用射流粉碎機進行。8.根據(jù)權利要求5-7任一項的制備方法,其特征在于偶聯(lián)劑水解的溫度為65~95°C。9.根據(jù)權利要求5-8任一項的制備方法，其特征在于偶聯(lián)改性的溫度為80°C~95°C。10.權利要求l-4任一項所述的填料的用途,包括將所述的填料粉碎至所需粒度后,加入橡膠混合物中。全文摘要本發(fā)明公開了一種環(huán)保型橡膠填料、其制備方法及其應用。本發(fā)明的環(huán)保型橡膠填料為偶聯(lián)劑改性的鋼混結構的廢舊混凝土和/或磚混結構的帶有廢砂漿的廢粘土磚，所述鋼混結構的廢舊混凝土和/或磚混結構的帶有廢砂漿的廢粘土磚(建筑垃圾)，其粒度為0.5～50μm；所述偶聯(lián)劑為含硫硅烷偶聯(lián)劑。其制備方法包括將含硫硅烷偶聯(lián)劑加入醇中，再加水使其水解，再將建筑垃圾加入水解后的偶聯(lián)劑溶液中，反應完成后，回收得到的環(huán)保型改性填料。所得的填料可取代橡膠組合物中的輕質(zhì)碳酸鈣填料，橡膠組合物的性能除扯斷伸長率外均達到或優(yōu)于采用輕質(zhì)碳酸鈣作為填料的橡膠組合物。文檔編號C09C3/12GK101265371SQ20071006448公開日2008年9月17日申請日期2007年3月16日優(yōu)先權日2007年3月16日發(fā)明者程海麗申請人:北方工業(yè)大學