专利名称：改性粉煤灰微珠橡塑填料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种改性粉煤灰微珠橡塑填料的制备方法，属于化工填料技 术领域。
背景技术：
粉煤灰是由燃煤电厂产生的细小粉尘所形成的固体废弃物，数量大，处 理不当会造成污染，其中的有害物质还会对人体和生物造成危害，而且还要
占用大量土地。粉煤灰的化学成分以Si02、 Al203为主，由于其具有物理活性 和化学活性(潜在的火山灰活性)，而得以资源化开发利用。粉煤灰作为一种 资源，具有很高的使用价值'，并为某些建筑材料和制品所不可缺少。这些事 实，已被愈来愈多的人所认同。我国煤炭资源十分丰富，在相当长的时期内 燃煤发电还将作为我国的主要能源，粉煤灰产量将会持续地大幅度增加。因 此，大力开展粉煤灰资源的综合利用是我国经济持续发展的必然要求。经筛 选纯化后的粉煤灰，90%以上为球形颗粒，分散性与流动性好、空心、密度小 、作填料时没有引发内应力的缺陷，特别适合作聚合物的填料。但由于其表 面光滑，与聚合物基体的相容性较差，从而使粉煤灰与基体的界面有可能成 为复合材料的薄弱环节，粉煤灰本身存在的固有缺陷制约了其在聚合物中的 应用，不能满足粉煤灰作为橡塑填料的技术要求，填充量也受到了很大的限 制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以废弃的粉煤灰为原料，通过对其表面进行
腐蚀和化学改性、处理，能够取代轻质碳酸钙充填在橡胶和塑料制品中的改 性粉煤灰微珠橡塑填料的制备方法。
其技术方案是 一种改性粉煤灰微珠橡塑填料的制备方法，其特征在于 其方法步骤采用经过筛选、除去铁珠和碳粒的粉煤灰与雾化的浓度为30-47%
的氢氟酸溶液混合进行腐蚀处理氢氟酸溶液的用量为10 20mL/每公斤粉煤 灰，混料时间5 10min，反应温度为50 80°C;陈化2天后，先用氢氧化钠 调整TO值为13 13. 4，再用粉煤灰重量3. 5 45%的氢氧化转和200—4000% 的水进行钙化处理，温度30 95'C，反应时间30-45in，反应完毕，通入二氧 化碳调整PH值为7 8;最后进行纳米改性，用粉煤灰重量0. 3 0. 6%的偶联 剂接枝疏水性处理后，即得改性粉煤灰微珠橡塑填料。
偶联剂为钛酸酯偶联剂、铝酸偶联剂酯或硅垸偶联剂中的一种。 其技术效果是本发明采用氢氟酸作为腐蚀剂对粉煤灰表面进行腐蚀处 理后，粉煤灰颗粒表面形成了许多腐蚀坑，形成了新的表面和活性点；再经 活化剂活化，纳米改性，偶联剂接枝疏水性处理等，从而大幅度提高了粉煤 灰的反应活性、比表面积和疏水性。偶联剂对粉煤灰改性的机理，是偶联剂中 的烷氧基(RO-)与微珠表面的羟基发生化学反应，并以化学键连接在微珠表面 形成一层偶联剂单分子层，另一部分含有长链基团可与有机分子亲和缠绕使 微珠表面由亲水性向亲油性转变。因此，用本发明方法制备的粉煤灰微珠橡 塑填料，各项指标均优于轻质碳酸钙补强性能好，耐老化，耐腐蚀，与聚 合物基体的相容性好。用其取代轻质碳酸钙，充填在橡胶和塑料制品中，填 充比例可达20 30%，完全符合橡塑填料的技术要求，其不仅填充量大，效果 良好，而且制备方法简单，生产成本低。
具体实施例方式
实例l。在沸腾床中，将经过筛选、除去铁珠和碳粒的粉煤灰与雾化的浓
度为47%的氢氟酸溶液混合进行腐蚀处理氢氟酸溶液的用量为10mL/每公斤 粉煤灰，混料时间5min，反应温度为8(TC。陈化2天后，用氢氧化钠调整PH 值为13，再用粉煤灰重量3. 5%的氢氧化钙和200%的水在沸腾床中进行反应， 温度60。C，反应0.5小时，通入二氧化碳调整PH值为7 8.4。最后，在粉煤 灰表面形成纳米颗粒时，进行纳米改性，用粉煤灰重量0.3%的硅垸偶联剂接 枝疏水性处理后，即得改性粉煤灰微珠橡塑填料。
实施例2。在沸腾床中，将经过筛选、除去铁珠和碳粒的粉煤灰与雾化的 浓度为40%的氢氟酸溶液混合进行腐蚀处理氢氟酸溶液的用量为15mL/每公 斤粉煤灰，混料时间8min，反应温度为65°C。陈化2天后，用氢氧化钠调整 ra值为13.2，再用粉煤灰重量40%的氢氧化钙和3000%的水在反应釜中进行 钙化处理，温度7(TC，反应45分钟，通入二氧化碳调整PH值为7.5。经过滤 、干燥，最后，在粉煤灰表面形成纳米颗粒时，进行纳米改性，用粉煤灰重 量0. 45 %的钛酸酯偶联剂接枝疏水性处理后，即得改性粉煤灰微珠橡塑填料。
实施例3。在沸腾床中，将经过筛选、除去铁珠和碳粒的粉煤灰与雾化的 浓度为30%的氢氟酸溶液混合进行腐蚀处理氢氟酸溶液的用量为20mL/每公 斤粉煤灰，混料时间10min，反应温度为5(TC。陈化2天后，用氢氧化钠调整 PH值为13.4，再用粉煤灰重量45%的氢氧化钙和4000%的在反应釜中进行钙 化处理，温度9CTC，反应45分钟，通入二氧化碳调整PH值为7. 5。经过滤、 干燥，最后，在粉煤灰表面形成纳米颗粒时，进行纳米改性，用粉煤灰重量 0. 6%的钛酸酯偶联剂接枝疏水性处理后，即得改性粉煤灰微珠橡塑填料。
权利要求
1、一种改性粉煤灰微珠橡塑填料的制备方法，其特征在于其方法步骤采用经过筛选、除去铁珠和碳粒的粉煤灰与雾化的浓度为30-47％的氢氟酸溶液混合进行腐蚀处理氢氟酸溶液的用量为10～20mL/每公斤粉煤灰，混料时间5～10min，反应温度为50～80℃；陈化2天后，先用氢氧化钠调整PH值为13～13.4，再用粉煤灰重量3.5～45％的氢氧化钙和200-4000％的水进行钙化处理，温度30～95℃，反应时间30-45in，反应完毕，通入二氧化碳调整PH值为7～8；最后进行纳米改性，用粉煤灰重量0.3～0.6％的偶联剂接枝疏水性处理后，即得改性粉煤灰微珠橡塑填料。
2、 根据权利要求1所述的一种改性粉煤灰微珠橡塑填料的制备方法，其 特征在于所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂、铝酸偶联剂酯或硅烷偶联剂中的 一种。
全文摘要
改性粉煤灰微珠橡塑填料的制备方法，属于化工填料技术领域。其目的是提供一种以废弃的粉煤灰为原料，通过对其表面进行腐蚀和化学改性、处理，能够取代轻质碳酸钙充填在橡胶和塑料制品中的改性粉煤灰微珠橡塑填料的制备方法。其技术要点是用氢氟酸作为腐蚀剂对粉煤灰表面进行腐蚀处理后，形成新的表面和活性点；再经活化剂活化，纳米改性，偶联剂接枝疏水性处理等，获得粉煤灰微珠橡塑填料。其各项指标均优于轻质碳酸钙补强性能好，耐老化，耐腐蚀，与聚合物基体的相容性好。用其取代轻质碳酸钙，充填在橡胶和塑料制品中，完全符合橡塑填料的技术要求，其不仅填充量大，效果良好，而且制备方法简单，生产成本低。
文档编号C08K9/00GK101348578SQ20081019639
公开日2009年1月21日 申请日期2008年9月8日 优先权日2008年9月8日
发明者杨开怀, 高仕敏 申请人:淮南市金源粉煤灰有限责任公司