CN107987375B - 一种聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents
一种聚丙烯复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107987375B CN107987375B CN201711075842.3A CN201711075842A CN107987375B CN 107987375 B CN107987375 B CN 107987375B CN 201711075842 A CN201711075842 A CN 201711075842A CN 107987375 B CN107987375 B CN 107987375B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- boron mud
- composite material
- polypropylene composite
- carbonization residue
- 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
Links
Classifications
-
- 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
- C08K11/00—Use of ingredients of unknown constitution, e.g. undefined reaction products
- C08K11/005—Waste materials, e.g. treated or untreated sewage sludge
-
- 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
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
- C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
-
- 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
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
- C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
- C08K9/06—Ingredients treated with organic substances with silicon-containing compounds
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种聚丙烯复合材料及其制备方法，包括组分：聚丙烯树脂70‑90份，硼泥碳化残渣5~30份。本发明将硼泥碳化残渣应用到聚丙烯复合材料中，通过配方中各成分的优化及工艺的优化，可明显改善硼泥碳化残渣与聚丙烯之间的相容性，制备得到的复合聚丙烯材料具有较好的拉伸强度、弯曲强度和冲击性能，可代替滑石粉和碳酸钙等无机补强填料，不仅可以降低聚丙烯制品的生产成本，还具有节能环保的特点，极大的提高了硼泥的综合利用价值。
Description
技术领域
本发明属于固体废弃物的综合利用技术领域，具体涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
硼泥是以硼镁矿为原料生产硼砂过程中产生的碱性固体废弃物，生产1吨的硼砂同时伴随着产生4吨的硼泥废料，硼泥的排放量较大，大量堆积占用土地，且硼砂的生产过程中有纯碱的加入，导致硼泥碱性较强，污染河流。
目前国内的对硼泥的处理手段主要有利用硼泥废料生产碱式碳酸镁，硼镁磷复合肥，建筑用砖等。其中以硼泥为原料通过碳化法制备碱式碳酸镁的工艺最为成熟，同时硼泥的使用量最大，但该方法生产碱式碳酸镁过程中加入大量氧化钙，会产生几乎等量的二次固体废弃物（即硼泥碳化残渣）。其主要组成是氧化镁26.98%，氧化钙18.35%，氧化铝4.09%，氧化铁2.53%，氧化钾0.31%，氧化钛0.14%，氧化锰0.12%等。这对硼泥的综合利用是不利的，也不符合国家对废弃资源的“减量化、再利用、资源化”处理原则。因此硼泥通过碳化法生产碱式碳酸镁所产生的固体废弃物（即硼泥碳化残渣）必须进一步加以开发利用。
通过对硼泥碳化残渣的分析发现，其主要化学组成是：氧化镁、氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化铁、氧化钠、氧化钾等。其物相组成主要是镁橄榄石、方解石、石英、黄铁矿、钠长石、钾长石等。目前以硼泥处理后作为聚丙烯补强填料的研究已有报道，如CN1044479,但该专利公开的是对硼泥的简单处理方式，并没有充分的利用硼泥中的有效组分。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的首要目的在于提供一种聚丙烯复合材料，该复合材料采用硼泥碳化残渣为原料代替滑石粉和碳酸钙等填料，极大的提高了硼泥的综合利用价值。
本发明的另一目的在于提供上述聚丙烯复合材料的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种聚丙烯复合材料，按重量份数计，包括以下组分：
聚丙烯树脂 70-90份
硼泥碳化残渣 5~30份。
本发明所述的硼泥碳化残渣是以硼泥为原料采用碳化法生产碱式碳酸镁过程中产生的固体废弃物。采用德国 Bruker 公司的 D8-FOCUS 型 X 射线衍射仪，测试条件为：扫描范围 5-70°，扫描速度为 2°/min， Cu， Kα 辐射， 波长为 1.54 A ，经过分析其主要组成是：氧化镁25-27%，氧化钙17-20%，氧化铝3-5%，氧化铁2-3%，氧化钾0-0.5%，氧化钛0-0.2%，氧化锰0-0.2%等，用激光粒度分析仪测试其平均粒径小于3μm。
优选的，所述硼泥碳化残渣是以偶联剂预处理后的硼泥碳化残渣，基于100份硼泥碳化残渣，所述偶联剂的加入量为0-2份，所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯或硬脂酸中的一种或几种的混合，优选为Si69或KH560。本发明采用的硼泥碳化残渣属于二次废渣，呈碱性，pH值在9.5~10之间，本发明针对硼泥碳化残渣的碱性物理特性，合理的选择偶联剂对硼泥碳化残渣进行表面预处理，可以提高它与聚丙烯基体的相容性，增加填充量，改善复合材料的机械性能。
根据实际性能需要，本发明上述的聚丙烯复合材料，按重量份数计，还包括其他助剂0-2份，所述其他助剂为抗氧剂、润滑剂或光稳定剂中的一种或几种的混合。
其中，所述的抗氧剂为2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚(抗氧剂264)、3-（3′，5′-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸］季戊四醇酯(抗氧剂1010)等。
所述的润滑剂为聚乙烯蜡、N，N’-乙基双硬脂酰胺EBS等；
所述的光稳定剂为4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶（光稳定剂744）、2，2’-硫代双（4-叔辛基酚氧基）镍（光稳定剂AM-101）等。
本发明还提供了上述聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）按照原料所占的质量配比，将硼泥碳化残渣置于高速球磨混合机中，进行预处理，得到预处理后的硼泥碳化残渣，备用；
（2）将聚丙烯树脂、预处理后的硼泥碳化残渣、其他助剂置于高速混合机中混合得到预混料，预混料经螺杆挤出机熔融挤出，造粒得到聚丙烯复合材料。
优选的，步骤（1）中，所述预处理的条件为：转速800r/min~1000 r/min，时间10~30min，温度80~100℃。
优选的，步骤（2）中，所述挤出机的挤出条件为：一区温控140℃-160℃，一区温控150℃-170℃，三区温控180℃-190℃，四区温控180℃-190℃，五区温控180℃-190℃，机头温控190℃-210℃；转速200-500r/min。
作为本发明的一种优选的技术方案，在步骤（1）之前，对硼泥碳化残渣进行高温煅烧，具体步骤为：将硼泥碳化残渣放入耐高温的敞口模具中，在设置好温度和时间的高温箱式电阻炉中进行煅烧并随炉冷却至室温后取出，得到高温煅烧后的硼泥碳化残渣，所述高温煅烧的条件为：高温箱式电阻炉内600℃以前以5℃/min的速度升温，600℃以后以3℃/min进行升温，然后800℃保温4h后自然冷却。本发明预先将硼泥碳化残渣高温煅烧，可以使硼泥碳化残渣的表面活性点的种类和数量都增多，粒径增大，比表面积减小，表面能降低，使硼泥碳化残渣的分散性提高，且高温煅烧无定型化使结构变得松散，进一步提高其分散性。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
（1）本发明将硼泥碳化残渣应用到聚丙烯复合材料中，通过配方中各成分的优化以及
工艺的优化，可明显改善硼泥碳化残渣与聚丙烯之间的相容性，制备得到的复合聚丙烯材料具有较好的拉伸强度、弯曲强度和冲击性能，可代替滑石粉、碳酸钙等无机补强填料，能够很大程度的降低对高能耗、高污染滑石粉和碳酸钙等补强填料的使用，不仅可以降低聚丙烯制品的生产成本，还具有节能环保的特点，极大的提高了硼泥的综合利用价值。
（2）本发明生产方法简单，该方法可以有效的处理硼泥生产碱式碳酸镁过程中产生的大量废料，符合国家对废弃资源的“减量化、再利用、资源化”处理原则。
具体实施方式
下面给出实施例以对本发明进行具体的描述，但不限于此。
硼泥碳化残渣：利用硼泥为主要原材料，经过加入氧化钙进行消化反应，再将混合液冷却后置于高压反应釜中，加压通入二氧化碳进行碳化反应，待混合液pH达到7后停止二氧化碳通入，混合液过滤的固体废弃物烘干磨细即得到硼泥碳化残渣，用激光粒度分析仪测试其平均粒径为2.54μm。
本发明实施例和对比例所采用的其他原料均来源于市购。
实施例1和实施例6-7、对比例1-2：
（1）按表1所示，将硼泥碳化残渣置于高速球磨混合机中，进行预处理，得到预处理后的硼泥碳化残渣，备用；所述预处理的条件为：转速800r/min~1000 r/min，时间10~30min，温度80~100℃；
（2）将聚丙烯树脂、预处理后的硼泥碳化残渣、其他助剂置于高速混合机中混合得到预混料，预混料经螺杆挤出机熔融挤出，造粒得到聚丙烯复合材料；所述挤出条件为：一区温控140℃-160℃，一区温控150℃-170℃，三区温控180℃-190℃，四区温控180℃-190℃，五区温控180℃-190℃，机头温控190℃-210℃；转速200r/min。
实施例2-5：
按表1所示，将硼泥碳化残渣和偶联剂置于高速球磨混合机中，进行预处理，得到预
处理后的硼泥碳化残渣，备用；所述预处理的条件为：转速800r/min~1000 r/min，时间10~30min，温度80~100℃；
其余同实施例1。
实施例8：
在步骤（1）预处理之前，对硼泥碳化残渣进行高温煅烧，具体步骤为：将硼泥碳化残渣放入耐高温的敞口模具中，在设置好升温度和时间的高温箱式电阻炉中进行煅烧并随炉冷却至室温后取出，得到高温煅烧后的硼泥碳化残渣，所述高温煅烧的条件为：高温箱式电阻炉内600℃以前以5℃/min的速度升温，600℃以后以3℃/min进行升温，然后800℃保温4h后自然冷却；
其余步骤同实施例1。
将所得聚丙烯复合材料进行烘干，烘干条件为：温度105℃，时间2小时；然后按标准注塑成相应的样条，注塑条件为：前段温度160-180℃，中段温度180-200℃，后段温度190-210℃，注射压力70-80MPa，保压压力70-80MPa，保压时间10-15s；按照如下方法进行性能测试，测试结果如表2所示。
性能测试方法：
拉伸强度：按照GB/T1040-2006进行测试，拉伸速度为10mm/min；
弯曲强度：按照GB/T9341-2000进行测试，弯曲速度2mm/min；
弯曲模量：按照GB/T9341-2000进行测试，弯曲速度2mm/min；
悬臂梁冲击强度：按照GB/T1843-2008进行测试，A型缺口；
断裂伸长率：按照GB/T1040-2006进行测试，拉伸速度为10mm/min；
平均粒径：采用激光粒度仪，将水作为介质，向样品池中加入一定量的硼泥碳化残渣试样，通过物理机械搅拌使试样颗粒在水中分散开，开启超声波让团聚颗粒分散开来，开启循环泵， 使颗粒均匀分布在系统中，整个过程控制遮光比为 1-2， 进行测试。
表1各实施例及对比例中各组份的具体配比（重量份）
表2各实施例和对比例试样的性能测试数据
由表2中实施例1和对比例1-2对比可知，采用硼泥碳化残渣作为原料制备得到的聚丙烯复合材料性能优于采用滑石粉和碳酸钙作为原料的对比例，因此硼泥碳化残渣可完全代替滑石粉和碳酸钙应用于聚丙烯复合材料的制备。
Claims (10)
1.一种聚丙烯复合材料，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：
聚丙烯树脂 70-90份
硼泥碳化残渣 5-30份
所述硼泥碳化残渣是以硼泥为原料采用碳化法生产碱式碳酸镁过程中产生的固体废弃物，用激光粒度分析仪测试其平均粒径小于3μm。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述硼泥碳化残渣是以偶联剂预处理后的硼泥碳化残渣。
3.根据权利要求2所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，基于100份硼泥碳化残渣，所述偶联剂的加入量为0-2份，所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯或硬脂酸中的一种或几种的混合。
4.根据权利要求3所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述偶联剂为 Si69或KH560。
5.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，按重量份数计，还包括其他助剂0-2份。
6.根据权利要求5所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述其他助剂为抗氧剂、润滑剂、或光稳定剂中的一种或几种的混合。
7.根据权利要求1-6任一项所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按照原料所占的质量配比，将硼泥碳化残渣置于高速球磨混合机中，进行预处理，得到预处理后的硼泥碳化残渣，备用；
（2）将聚丙烯树脂、预处理后的硼泥碳化残渣、其他助剂置于高速混合机中混合得到预混料，预混料经螺杆挤出机熔融挤出，造粒得到聚丙烯复合材料。
8.根据权利要求7所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述预处理的条件为：转速800r/min~1000 r/min，时间10~30min，温度80~100℃。
9.根据权利要求7所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述挤出机的挤出条件为：一区温控140℃-160℃，一区温控150℃-170℃，三区温控180℃-190℃，四区温控180℃-190℃，五区温控180℃-190℃，机头温控190℃-210℃；转速200-500r/min。
10.根据权利要求7所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤（1）之前，对硼泥碳化残渣进行高温煅烧，具体步骤为：将硼泥碳化残渣放入耐高温的敞口模具中，在设置好温度和时间的高温箱式电阻炉中进行煅烧并随炉冷却至室温后取出，得到高温煅烧后的硼泥碳化残渣，所述高温煅烧的条件为：高温箱式电阻炉内600℃以前以5℃/min的速度升温，600℃以后以3℃/min进行升温，然后800℃保温4h后自然冷却。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711075842.3A CN107987375B (zh) | 2017-11-06 | 2017-11-06 | 一种聚丙烯复合材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711075842.3A CN107987375B (zh) | 2017-11-06 | 2017-11-06 | 一种聚丙烯复合材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107987375A CN107987375A (zh) | 2018-05-04 |
| CN107987375B true CN107987375B (zh) | 2020-09-29 |
Family
ID=62030781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711075842.3A Active CN107987375B (zh) | 2017-11-06 | 2017-11-06 | 一种聚丙烯复合材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107987375B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109111599A (zh) * | 2018-07-07 | 2019-01-01 | 大连地拓环境科技有限公司 | 一种pvc填料活性硼泥制备方法 |
| CN109279833A (zh) * | 2018-08-28 | 2019-01-29 | 武汉金发科技有限公司 | 一种硼泥碳化残渣/聚苯乙烯发泡保温板及一种发泡保温板的制备方法 |
| CN109370044A (zh) * | 2018-09-11 | 2019-02-22 | 上海宝田新型建材有限公司 | 一种矿渣微粉改性聚丙烯复合材料及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0051230A1 (de) * | 1980-10-31 | 1982-05-12 | Deutsche ITT Industries GmbH | Mikrofibrillierte Cellulose enthaltende Suspensionen und Verfahren zur Herstellung |
| CN101962458A (zh) * | 2010-10-11 | 2011-02-02 | 北京立高科技股份有限公司 | 一种pvc防水卷材及其制备工艺 |
| CN103979584A (zh) * | 2014-06-03 | 2014-08-13 | 李广凡 | 一种硼泥制备轻质碳酸镁工艺 |
| CN105566773A (zh) * | 2014-10-13 | 2016-05-11 | 夏安娜 | 一种环保阻燃橡胶及其制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1044479A (zh) * | 1989-11-11 | 1990-08-08 | 姜国刚 | 硼泥粉生产工艺及橡胶制品中的应用 |
| CN103923379B (zh) * | 2013-01-14 | 2016-08-10 | 中国地质大学（北京） | 一种利用硼泥制备阻燃高分子复合材料的方法 |
-
2017
- 2017-11-06 CN CN201711075842.3A patent/CN107987375B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0051230A1 (de) * | 1980-10-31 | 1982-05-12 | Deutsche ITT Industries GmbH | Mikrofibrillierte Cellulose enthaltende Suspensionen und Verfahren zur Herstellung |
| CN101962458A (zh) * | 2010-10-11 | 2011-02-02 | 北京立高科技股份有限公司 | 一种pvc防水卷材及其制备工艺 |
| CN103979584A (zh) * | 2014-06-03 | 2014-08-13 | 李广凡 | 一种硼泥制备轻质碳酸镁工艺 |
| CN105566773A (zh) * | 2014-10-13 | 2016-05-11 | 夏安娜 | 一种环保阻燃橡胶及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107987375A (zh) | 2018-05-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107987375B (zh) | 一种聚丙烯复合材料及其制备方法 | |
| KR101654614B1 (ko) | 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물 및 이를 사용한 아스팔트 콘크리트 시공방법 | |
| RU2224007C1 (ru) | Угольный брикет, обладающий повышенной прочностью, а также способ его изготовления | |
| DE102009058429A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Geopolymeren | |
| CN110628134A (zh) | 一种纳米蒙脱土改性聚丙烯复合材料及其制备方法 | |
| CN109401069A (zh) | 空调室外机用高强度高冲击耐候聚丙烯材料及其制备方法 | |
| CN104451056A (zh) | 一种节能环保型淬火油及其制备方法 | |
| CN111320400A (zh) | 一种钙铝组分高温重构制备高胶凝活性钢渣的方法及应用 | |
| CN107778553B (zh) | 一种橡胶复合材料及其制备方法 | |
| CN113354895B (zh) | 一种耐高温聚丙烯复合材料及其制备方法 | |
| KR20110061944A (ko) | 건축물 폐재의 순환골재를 이용한 지오폴리머 콘크리트 및 그 제조방법 | |
| KR101078336B1 (ko) | 폐유리를 이용한 지오폴리머의 제조방법 및 그 지오폴리머를 이용한 지오콘크리트 조성물 | |
| CN109052967B (zh) | 一种利用钾长石尾矿制备微晶玻璃的方法 | |
| KR102120114B1 (ko) | 용융 슬래그를 이용한 지오폴리머 제조 방법 | |
| CN115232385B (zh) | 一种高填充屏蔽材料及其制备方法 | |
| CN104497390A (zh) | 改性再生塑料颗粒造粒新工艺 | |
| CN110885223B (zh) | 一种硅酸钙粉体、其制备方法、使用它的防火板材以及防火板材的制备方法 | |
| CN110229421B (zh) | 一种耐高温注塑聚丙烯材料及其制备方法和应用 | |
| CH637149A5 (de) | Epoxidharzformmassen und deren verwendung zur herstellung von formkoerpern. | |
| CN111363304A (zh) | 一种汽车电机配件及线圈骨架用无氨玻璃纤维复合增强材料 | |
| Lo et al. | STUDY ON SOLID/LIQUID RATIO AND MICROSTRUCTURE PROPERTIES OF ALKALI-ACTIVATED METAKAOLIN-BASED GEOPOLYMER CONTAINED IN LCD WASTE GLASS. | |
| CN111170661B (zh) | 一种钛石膏制备石膏晶须增强水泥基材料的绿色工艺 | |
| KR102722554B1 (ko) | 친환경 연약지반용 고화재 조성물 | |
| CN104745775A (zh) | 一种节能环保型淬火油及其制备方法 | |
| CN116589804B (zh) | 一种改性合成树脂瓦及其制备方法 |
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 |