一种粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料及其制备方法与流程

本发明属于高分子材料加工领域，具体涉及一种粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术：
：聚丙烯是五大通用塑料之一，已广泛应用于生活用品、汽车、家电、机械等领域。随着原材料、人工、运输、电力等各项成本的上涨，塑料制品成本不断增加，采用价格远低于塑料原料的填料填充塑料已成为降低塑料制品成本的最主要途径。粉煤灰是我国排量较大的工业废渣之一。粉煤灰的大量排放不仅会占用大片农田耕地，而且会对水环境、大气环境造成污染。因此，粉煤灰的充分利用，对于减少污染、改善环境、节约能源和资源，具有重要的现实意义。目前，可利用酸法从铝含量高的粉煤灰中提取氧化铝，此方法有效地利用了粉煤灰，缓解了我国铝土资源匮乏的问题，但粉煤灰在酸法提取氧化铝后残留大量固体残渣，即粉煤灰提铝残渣；而粉煤灰提铝残渣颗粒细小、结构疏松、密度低、分散性好、活性高。固体残渣的排放不仅对环境造成二次污染，还造成原料的浪费。将粉煤灰提铝残渣作为无机填料填充于聚合物基体中生产复合材料可以很好地解决上述问题。而无机填料与聚合物基体的界面相容性是影响材料性能的关键，改善无机填料与聚合物基体的相容性能明显提高复合材料的综合性能。中国专利CN103756133A公开了一种以聚丙烯、粉煤灰、偶联剂等为原料，经干混、熔融挤出制得粉煤灰改性聚丙烯组合物的方法。该方法用偶联剂改性粉煤灰，使粉煤灰由亲水性变成亲油性，改善了粉煤灰与聚丙烯的相容性，提高了复合材料的综合性能。粉煤灰酸法提铝残渣是指粉煤灰采用酸法提取氧化铝之后形成的残渣，与粉煤灰相比，其主要成分是非晶态氧化硅及未被提取剩余的氧化铝，该残渣结构疏松，易于磨细，颗粒表面含有大量的硅羟基，因此，粉煤灰提铝后剩余的残渣结构与特性与粉煤灰完全不同，作为塑料的填料，需要根据提铝残渣的结构和特性来开发其应用价值。CN102775816B公开了一种酸法提铝后的粉煤灰弃渣改性制备橡胶填料的方法，具体是将提铝后的粉煤灰弃渣淋洗、干燥、粉碎至小于300目，并加入硅烷、十八烷酸、二乙醇胺或三乙醇胺对其进行改性，得到橡胶填料。该方法将是将粉煤灰提铝残渣淋洗、干燥后再磨细，即干法磨细，制备得到的粉煤灰残渣粒度较大，用于橡胶填料不能起到很好的补强效果。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料，以更好地利用粉煤灰提铝残渣，将其变废为宝。本发明的另一个目的在于提供上述粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料的制备方法，以利用粉煤灰提铝残渣制备得到粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料。本发明提供的粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料采用的技术方案如下：一种粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料，所述粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料由包括以下重量份数的原料制备得到：优选地，所述聚乙二醇的重量份数为1-9，优选3-7，比如5。优选地，所述聚丙烯的重量份数为35-80，优选50-70，比如67；所述粉煤灰提铝残渣的重量份数为20-40，优选25-35，比如30。在本发明中，所述的粉煤灰提铝残渣是指粉煤灰提取氧化铝之后形成的残渣。粉煤灰提铝残渣是本领域所已知的，可以通过常规方法获得。例如，可以通过CN102153117A、CN101870489A、CN102145904A、CN102145905A等方法获得粉煤灰提铝残渣。例如CN102145905A中公开的酸溶提铝工艺，将其通过引用的方式并入到本申请中。具体地，所述粉煤灰提铝残渣的制备方法可以包括以下步骤：1)、粉煤灰磁选除铁:粉煤灰经粉碎达到100目以下，加水配成固含量为20～40wt％的浆料，在立环式磁选机上进行磁选，磁选场强1.0～2.0万GS；磁选后的浆料经固液分离后得到固含量为25～50wt％的滤饼；2)、酸溶:将磁选后的滤饼置于耐酸反应釜中进行盐酸酸溶，盐酸浓度为20～35wt％，盐酸中HCl与粉煤灰中氧化铝的摩尔比为4:1～9:1，溶出温度为100℃～200℃，溶出压力0.1～2.5MPa，溶出时间为0.5h～4h；优选地，盐酸浓度为20～30wt％，盐酸中HCl与粉煤灰中氧化铝的摩尔比为4.5:1～9:1，溶出温度为130℃～150℃，溶出压力0.3～1.0MPa，溶出时间为1.5h～2.5h；酸溶后产物经固液分离，得到所述粉煤灰提铝残渣。上述步骤2)中，所述粉煤灰酸溶渣经干燥脱水后，其各组分以氧化物形式计，包含：41.0～56.0wt％的SiO2、16.0～32.0wt％的Al2O3、2.0～3.9wt％的TiO2、0.4～0.9wt％的Fe2O3。粉煤灰结构以四配位硅和四配位铝为主，在酸性条件下，四配位的硅结构稳定，基本不受酸溶影响，而四配位的铝容易溶出，破坏了粉煤灰的原始结构，使得提铝后剩余的粉煤灰残渣结构疏松，有利于提铝残渣的磨细。酸法提铝后排出的残渣是含有水的，故本发明采用洗涤至pH为6-7后，采用湿法搅拌磨剥机进行湿法磨剥，这样得到的粒度比干法磨细的粒度更细，湿法磨细后，经烘干、打散，得到粒度较细的粉煤灰提铝残渣粉体。聚丙烯树脂的晶态结构有α、β、γ、δ和拟六方态5种，其中以α晶型最为常见与稳定。在通常的加工条件下，由熔体自然冷却的均相结晶主要为α晶型，在特定的条件下，如添加成核剂，可以产生β晶型的聚丙烯结构。β晶型的聚丙烯结构疏松，在β晶的多孔结晶区域存在大量的连续分子链联接形成的扩展型链段网络，使基体在受到应力作用时能进行有效的应力传递而消除内应力，并且β晶向刚性的α晶的转变过程中能吸收较多的能量，因此，β晶型的聚丙烯具有比α晶型的聚丙烯更高的抗冲击强度。本发明中，由于粉煤灰提铝残渣结构疏松，易于磨细，采用湿法搅拌磨剥机进行湿法磨细，得到的粉煤灰提铝残渣粉体粒度较细，加入到聚丙烯中制备复合材料，发现在粉煤灰提铝残渣粉体添加量较小(<10wt％)的条件下，复合材料中有β晶型的结构产生，即α和β晶型共存，且聚丙烯复合材料的性能明显提高；但当添加量较大(>10wt％),复合材料中只有α晶型的聚丙烯结构。由此可知，磨细的粉煤灰提铝残渣具有诱导聚丙烯β晶型成核的作用，并且当粉煤灰提铝残渣粉体的添加量>10wt％时，β晶型消失。粉煤灰提铝残渣主要成分是非晶态氧化硅及未被提取剩余的氧化铝，颗粒表面含有大量的硅羟基，表面呈亲水疏油性，与聚丙烯的相容性差，添加量大时容易团聚，难以在胶料中分散均匀，使得聚丙烯复合材料的性能较差。由于粉煤灰提铝残渣表面含有大量硅羟基，本发明在材料中加入聚乙二醇作为表面改性剂，以改善粉煤灰提铝残渣与聚丙烯的界面相容性。聚乙二醇的有机基团与聚丙烯有较好的相容性，且聚乙二醇的醚基、羟基与粉煤灰提铝残渣颗粒表面的硅羟基形成氢键，使粉煤灰提铝残渣颗粒表面包覆上聚乙二醇，从而提高复合材料中粉煤灰提铝残渣颗粒与聚丙烯的相容性和结合力，使复合材料的综合性能提高；同时，在本发明中，聚乙二醇还具有诱导聚丙烯产生β晶型结构的作用，在粉煤灰提铝残渣添加量大于10％的条件下，添加聚乙二醇的复合材料中的聚丙烯有β晶型的结构产生，使得粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料冲击强度明显提高。而且，聚乙二醇还可同时作为复合材料的分散剂和润滑剂，进一步改善复合材料的加工性能。聚乙二醇的重量份数为1-9，尤其是3-7，比如5时，对聚丙烯β晶型的诱导作用更好，复合材料的冲击强度进一步提高。本发明的技术方案，实现了粉煤灰提铝残渣的废物利用，变废为宝的同时，避免了粉煤灰提铝残渣直接排放对环境造成污染，也降低了聚丙烯塑料制品的生产成本，提高了聚丙烯塑料制品的质量，提高了经济效益。由于酸法得到的粉煤灰提铝残渣结构疏松、密度低，容易磨细，可作为填料用于塑料中。优选地，所述粉煤灰提铝残渣的粒度为D90≤2μm，比如1.8、1.5或1μm，pH为6-7，比如7或6.5。粉煤灰提铝残渣的粒度越小，制得的复合材料性能越好。而其pH影响硅羟基与聚乙二醇的结合，最终影响复合材料的性能。pH值大于6时，制得的复合材料性能较好。优选地，所述聚乙二醇为聚乙二醇200、聚乙二醇400或聚乙二醇600中的任意一种或多种的组合。优选地，所述聚乙二醇为重量比为(1.5-2.5):1的聚乙二醇200和聚乙二醇600的组合。发明人经研究发现，聚乙二醇为重量比为(1.5-2.5):1的聚乙二醇200和聚乙二醇600，尤其是2:1的聚乙二醇200和聚乙二醇600的组合时，得到的粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料的性能更好，尤其是韧性(体现于冲击强度)有较大的提高。本发明所用的加工助剂可以是本领域常用的加工助剂，例如分散剂、抗氧剂、润滑剂和/或增塑剂等。优选地，所述加工助剂为聚乙烯蜡、液体石蜡、抗氧剂1010或抗氧剂168中的任意一种或多种的组合。优选地，所述加工助剂为重量比为(1.5-2.5):(0.5-1.5)的抗氧剂1010和氧化剂168。抗氧剂1010能有效地防止聚合物材料在长期老化过程中的热氧化降解，同时也是一种高效的加工稳定剂，能改善聚合物材料在高温加工条件下的耐变色性，抗氧剂1010与168并用有协同效应。发明人经研究发现，当重量比为(1.5-2.5):(0.5-1.5)的抗氧剂1010和氧化剂168，尤其是2:1的抗氧剂1010和氧化剂168相结合作为助剂时，得到的粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料的加工稳定性和耐变色性均较高。优选地，所述加工助剂为重量比为10:(1.5-2.5):(0.5-1.5)的液体石蜡、抗氧剂1010和氧化剂168。液体石蜡是分散剂，可用于改善粉煤灰提铝残渣在聚丙烯基体中的分散性；抗氧剂1010与168并用有协同效应，能有效地防止聚合物材料在长期老化过程中的热氧化降解，并改善聚合物材料在高温加工条件下的耐变色性。发明人经研究发现，当重量比为10:(1.5-2.5):(0.5-1.5)的液体石蜡、抗氧剂1010和氧化剂168，尤其是10:2:1的液体石蜡、抗氧剂1010和氧化剂168相结合作为助剂时，不仅粉煤灰提铝残渣的分散性好，而且得到的粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料的综合性能较好。优选地，所述聚丙烯为均聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯，优选为嵌段共聚聚丙烯EPS30R。上述粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将粉煤灰提铝残渣依次进行水洗、湿法磨细、烘干和打散，得到粉煤灰提铝残渣粉体；(2)按照重量份数比向混合机中加入聚丙烯、聚乙二醇、加工助剂和步骤(1)得到的粉煤灰提铝残渣粉体，混合至均匀，得到混合料；(3)将步骤(2)得到的混合料经双螺杆挤出机挤出、造粒，再经注塑机注塑成型，得到粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料。优选地，所述制备方法包括以下步骤：(1)将粉煤灰提铝残渣依次进行水洗至pH为6-7、湿法磨细至粒度为D90≤2μm、烘干和打散，得到粉煤灰提铝残渣粉体；(2)按照重量份数比向混合机中加入聚丙烯和聚乙二醇，混合1-3min，然后按照重量份数比继续向所述混合机中加入助剂和步骤(1)得到的粉煤灰提铝残渣粉体，继续混合1-5min，得到混合料；在一种实施方式中，所述混合机的型号为GH-10DY，生产厂家为北京市塑料机械厂，混合条件为：1200～1500r/min；(3)将步骤(2)得到的混合料经双螺杆挤出机挤出、造粒，再经注塑机注塑成型，得到粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料。本发明的有益效果在于：1)本发明采用湿法搅拌磨剥机进行湿法磨细，可得到粒径很细的提铝残渣粉煤灰，其粒径可达2μm以下；磨细后的粉煤灰提铝残渣经干燥、打散后添加到聚丙烯中，在添加量较少时具有诱导聚丙烯中β晶型产生的作用，提高聚丙烯的性能。2)当粉煤灰提铝残渣添加量大时，聚乙二醇作为表面改性剂添加到复合材料中，可改善粉煤灰提铝残渣与聚丙烯的界面相容性和结合力，提高复合材料的综合性能；聚乙二醇还具有诱导聚丙烯产生β晶型结构的作用，添加聚乙二醇的复合材料中的聚丙烯有β晶型的结构产生，使得粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料冲击强度明显提高；而且，聚乙二醇还可作为复合材料的分散剂和润滑剂，进一步改善复合材料的加工性能和力学性能。3)本发明的粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料，用粉煤灰提铝残渣作为无机填料与聚丙烯复合制备复合材料，且利用聚乙二醇提高复合材料性能，不仅能够变废为宝，避免粉煤灰提铝残渣直接排放对环境造成污染，而且还能降低聚丙烯塑料制品的成本，提高经济效益。附图说明图1是实施例2、实施例3和对比例1中得到的粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料的XRD图谱；图2是实施例7、实施例9和对比例2中得到的粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料的XRD图谱。具体实施方式以下通过具体实施例对本发明技术方案及其效果做进一步说明。以下实施例仅用于说明本发明的内容，并不用于限制本发明的保护范围。应用本发明的构思对本发明进行的简单改变都在本发明要求保护的范围内。以下实施例中，所用聚丙烯的型号为EPS30，厂家为中石化股份有限公司茂名分公司；双螺杆挤出机的型号为SHJ-20，厂家为南京杰恩特机电有限公司，挤出温度为：175-200℃注塑机的型号为TY-200，厂家为杭州大禹机械公司，注塑成型温度为175-185℃，注塑压力为75～85MPa；混合机的型号为GH-10DY，生产厂家为北京市塑料机械厂，混合条件为：1200～1500r/min。表2中各参数的测试方法如下：拉伸性能依据GB/T1040.2-2006《塑料拉伸性能的测定第2部分：模塑和挤塑塑料的试验条件》进行测试；弯曲性能依据GB/T9341-2008《塑料弯曲性能的测定》进行测试；冲击性能依据GB/T1843-2008《塑料悬臂梁冲击实验方法》进行测试；熔体流动速率测试依据GB/T3682-2000《热塑性塑料熔体质量流动速率和熔体体积流动速率的测定》进行测试。粉煤灰提铝残渣的制备原料粉煤灰提铝残渣的制备原料为某热电厂产出的循环流化床粉煤粉，其化学成分如表1所示。表1循环流化床粉煤灰化学成分(wt％)SiO2Al2O3TiO2CaOMgOFe2O3FeOK2ONa2OLOSSO2总和34.7046.281.483.610.211.540.220.390.177.171.3295.77实施例1取上述流化床粉煤灰(表1)，粉碎至200目(泰勒标准筛)，加水制成固含量为33wt％的浆料，使用立环磁选机(参见中国专利CN102145905A，并将其全部内容引入本文)，在场强为1.5万GS下磁选两遍，经板框压滤机压滤后得到固含量为37.5wt％的滤饼；向所述滤饼中加入浓度为28wt％的工业盐酸进行酸溶反应，盐酸中的HCl与粉煤灰中的氧化铝的摩尔比为6:1，反应温度150℃，反应压力0.6MPa，反应时间2h，反应产物经固液分离得到粉煤灰酸溶渣G1。取上述粉煤灰酸溶渣G1水洗至pH值为6-7，过滤，置于80℃的鼓风干燥箱中，干燥至水含量不大于0.1wt％，得干燥产物(粉煤灰提铝残渣)G2。实施例2原料：967g聚丙烯，30g实施例1制得的G2(粉煤灰提铝残渣)，2g抗氧剂1010，1g抗氧剂168。制备方法：(1)将G2湿法磨细至粒度D90为1μm、烘干、打散，得到粉煤灰提铝残渣粉体；(2)向混合机中加入聚丙烯、抗氧剂1010、抗氧剂168和步骤(1)得到的粉煤灰提铝残渣粉体，混合5min，得到混合料；(3)将步骤(2)得到的混合料经双螺杆挤出机挤出、造粒，再经注塑机注塑成型，得到粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料。实施例3原料：947g聚丙烯，50g实施例1制得的G2(粉煤灰提铝残渣)，2g抗氧剂1010，1g聚乙烯蜡。制备方法：(1)将G2湿法磨细至粒度D90为1.5μm、烘干、打散，得到粉煤灰提铝残渣粉体；(2)向混合机中加入聚丙烯、抗氧剂1010、抗氧剂168和步骤(1)得到的粉煤灰提铝残渣粉体，混合5min，得到混合料；(3)将步骤(2)得到的混合料经双螺杆挤出机挤出、造粒，再经注塑机注塑成型，得到粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料。实施例4原料：927g聚丙烯，70g实施例1制得的G2(粉煤灰提铝残渣)，2g液体石蜡，1g抗氧剂168。制备方法：(1)将G2湿法磨细至粒度D90为1.6μm、烘干、打散，得到粉煤灰提铝残渣粉体；(2)向混合机中加入聚丙烯、液体石蜡、抗氧剂168和步骤(1)得到的粉煤灰提铝残渣粉体，混合5min，得到混合料；(3)将步骤(2)得到的混合料经双螺杆挤出机挤出、造粒，再经注塑机注塑成型，得到粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料。实施例5原料：897g聚丙烯，100g实施例1制得的G2(粉煤灰提铝残渣)，2g抗氧剂1010，10g抗氧剂168。制备方法：(1)将G2湿法磨细至粒度D90为2μm、烘干、打散，得到粉煤灰提铝残渣粉体；(2)向混合机中加入聚丙烯、抗氧剂1010、抗氧剂168和步骤(1)得到的粉煤灰提铝残渣粉体，混合5min，得到混合料；(3)将步骤(2)得到的混合料经双螺杆挤出机挤出、造粒，再经注塑机注塑成型，得到粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料。实施例6原料：747.5g聚丙烯，200g实施例1制得的G2(粉煤灰提铝残渣)，35g聚乙二醇200，15g液体石蜡，2g抗氧剂1010，0.5g抗氧剂168。制备方法：(1)将G2湿法磨细至粒度D90为1μm、烘干、打散，得到粉煤灰提铝残渣粉体；(2)向混合机中加入聚丙烯和聚乙二醇200，混合3min，然后继续向所述混合机中加入液体石蜡、抗氧剂1010、抗氧剂168和步骤(1)得到的粉煤灰提铝残渣粉体，继续混合5min，得到混合料；(3)将步骤(2)得到的混合料经双螺杆挤出机挤出、造粒，再经注塑机注塑成型，得到粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料。实施例7原料：642g聚丙烯，300g实施例1制得的G2(粉煤灰提铝残渣)，35g聚乙二醇400，20g份聚乙烯蜡，2g抗氧剂1010，1g抗氧剂168。制备方法：(1)将G2湿法磨细至粒度D90为1.9μm、烘干、打散，得到粉煤灰提铝残渣粉体；(2)向混合机中加入聚丙烯和聚乙二醇400，混合3min，然后继续向所述混合机中加入聚乙烯蜡、抗氧剂1010、抗氧剂168和步骤(1)得到的粉煤灰提铝残渣粉体，继续混合5min，得到混合料；(3)将步骤(2)得到的混合料经双螺杆挤出机挤出、造粒，再经注塑机注塑成型，得到粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料。实施例8原料：676g聚丙烯，300g实施例1制得的G2(粉煤灰提铝残渣)，20g聚乙二醇600，3g抗氧剂1010，1g抗氧剂168。制备方法：(1)将G2湿法磨细至粒度D90为1.7μm、烘干、打散，得到粉煤灰提铝残渣粉体；(2)向混合机中加入聚丙烯和聚乙二醇600，混合3min，然后继续向所述混合机中加入抗氧剂1010、抗氧剂168和步骤(1)得到的粉煤灰提铝残渣粉体，继续混合5min，得到混合料；(3)将步骤(2)得到的混合料经双螺杆挤出机挤出、造粒，再经注塑机注塑成型，得到粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料。实施例9原料：637g聚丙烯，300g实施例1制得的G2(粉煤灰提铝残渣)，20g聚乙二醇200，30g聚乙二醇400，10g液体石蜡，2g抗氧剂1010，1g抗氧剂168。制备方法：(1)将G2湿法磨细至粒度D90为1.5μm、烘干、打散，得到粉煤灰提铝残渣粉体；(2)向混合机中加入聚丙烯、聚乙二醇200和聚乙二醇400，混合3min，然后继续向所述混合机中加入液体石蜡、抗氧剂1010、抗氧剂168和步骤(1)得到的粉煤灰提铝残渣粉体，继续混合5min，得到混合料；(3)将步骤(2)得到的混合料经双螺杆挤出机挤出、造粒，再经注塑机注塑成型，得到粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料。实施例9’原料：637g聚丙烯，300g实施例1制得的G2(粉煤灰提铝残渣)，33.3g聚乙二醇200，16.7g聚乙二醇600，10g液体石蜡，2g抗氧剂1010，1g抗氧剂168。制备方法：(1)将G2湿法磨细至粒度D90为1.5μm、烘干、打散，得到粉煤灰提铝残渣粉体；(2)向混合机中加入聚丙烯、聚乙二醇200和聚乙二醇600，混合3min，然后继续向所述混合机中加入液体石蜡、抗氧剂1010、抗氧剂168和步骤(1)得到的粉煤灰提铝残渣粉体，继续混合5min，得到混合料；(3)将步骤(2)得到的混合料经双螺杆挤出机挤出、造粒，再经注塑机注塑成型，得到粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料。实施例10原料：587g聚丙烯，350g实施例1制得的G2(粉煤灰提铝残渣)，60g聚乙二醇400，2g抗氧剂1010，1g抗氧剂168。制备方法：(1)将G2湿法磨细至粒度D90为2μm、烘干、打散，得到粉煤灰提铝残渣粉体；(2)向混合机中加入聚丙烯和聚乙二醇400，混合3min，然后继续向所述混合机中加入抗氧剂1010、抗氧剂168和步骤(1)得到的粉煤灰提铝残渣粉体，继续混合5min，得到混合料；(3)将步骤(2)得到的混合料经双螺杆挤出机挤出、造粒，再经注塑机注塑成型，得到粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料。实施例11原料：409g聚丙烯，500g实施例1制得的G2(粉煤灰提铝残渣)，90g聚乙二醇400，0.5g抗氧剂1010，0.5g抗氧剂168。制备方法：(1)将G2湿法磨细至粒度D90为1μm、烘干、打散，得到粉煤灰提铝残渣粉体；(2)向混合机中加入聚丙烯和聚乙二醇400，混合3min，然后继续向所述混合机中加入抗氧剂1010、抗氧剂168和步骤(1)得到的粉煤灰提铝残渣粉体，继续混合5min，得到混合料；(3)将步骤(2)得到的混合料经双螺杆挤出机挤出、造粒，再经注塑机注塑成型，得到粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料。对比例1：原料：1000g聚丙烯。制备方法：将聚丙烯注塑机注塑成型，得到聚丙烯测试样条。对比例2原料：697g聚丙烯，300g实施例1制得的G2(粉煤灰提铝残渣)，2g抗氧剂1010，1g抗氧剂168。制备方法：(1)将G2湿法磨细至粒度D90为1.5μm、烘干、打散，得到粉煤灰提铝残渣粉体；(2)向混合机中加入聚丙烯、抗氧剂1010、抗氧剂168和步骤(1)得到的粉煤灰提铝残渣粉体，继续混合5min，得到混合料；(3)将步骤(2)得到的混合料经双螺杆挤出机挤出、造粒，再经注塑机注塑成型，得到粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料。对比例3原料：637g聚丙烯，300gCN102775816B中实施例1得到的活性改性灰渣，33.3g聚乙二醇200，16.7g聚乙二醇600，10g液体石蜡，2g抗氧剂1010，1g抗氧剂168。制备方法：(1)向混合机中加入聚丙烯、聚乙二醇200和聚乙二醇600，混合3min，然后继续向所述混合机中加入液体石蜡、抗氧剂1010、抗氧剂168和CN102775816B中实施例1得到的活性改性灰渣，继续混合5min，得到混合料；(2)将步骤(1)得到的混合料经双螺杆挤出机挤出、造粒，再经注塑机注塑成型，得到粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料。以上实施例2-11、9’和对比例2-3中制得的粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料以及对比例1中制得的聚丙烯测试样条的性能测试结果见表2。表2粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料的性能根据表2，由实施例2～5可知，当粉煤灰提铝残渣添加量较少时(<10wt％)，能提高聚丙烯的综合性能。比较实施例2～3和对比例1，添加了少量粉煤灰提铝残渣的聚丙烯的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、冲击强度等性能均比纯聚丙烯的高，熔体流动速率与纯聚丙烯相当，表明添加少量的粉煤灰提铝残渣能同时提高聚丙烯的刚性、韧性，且加工性能变化不大。这是由于粉煤灰提铝残渣粉体添加量较小(<10wt％)的条件下，粉煤灰提铝残渣具有诱导聚丙烯中β晶型产生的作用，材料中有β晶型的结构产生，即α和β晶型共存，见图1。由图1的XRD图谱中可以看出，添加3份粉煤灰提铝残渣的实施例2和添加5份粉煤灰提铝残渣的实施例3的聚丙烯都具有六个明显的特征峰，其中五个为聚丙烯α晶型的特征峰，2θ分别为14.46°、17.27°、18.88°、21.33°、22.22°，分别对应α晶型的晶面(110)、(040)、(130)、(111)、(131)；一个为聚丙烯β晶型的特征峰，2θ为16.40°，对应β晶型的晶面(300)。而纯聚丙烯的曲线只有聚丙烯α晶型的特征峰。而β晶型的聚丙烯具有比α晶型的聚丙烯更高的抗冲击强度；由于粉煤灰提铝残渣粒度细，少量添加对聚丙烯具有补强作用，可提高基体树脂的拉伸强度、弯曲强度等性能。因此，聚丙烯拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、冲击强度等性能均优于比纯聚丙烯，由于粉煤灰提铝残渣添加量少，加工性能变化不大。根据表2，由实施例6～11及9’可知，当粉煤灰提铝残渣添加量较大时(>10wt％)，聚乙二醇能改善粉煤灰提铝残渣与聚丙烯的相容性，提高粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料的综合性能。比较实施例7～9和对比例2，当将粉煤灰提铝残渣作为无机填料加入聚丙烯基体中制备复合材料时，如果不加入聚乙二醇，则制得的复合材料的冲击强度和熔体流动速率均较低，即其韧性和加工性能均较差；而当加入聚乙二醇时，制得的复合材料的冲击强度和熔体流动速率相对于不加时均有较大提高。实施例8中，冲击强度比不加聚乙二醇时提高85％，熔体流动速率比不加聚乙二醇时时提高84％。实施例9中，冲击强度比不加聚乙二醇时提高142％，熔体流动速率比不加聚乙二醇时提高200％。表明复合材料的韧性和加工性能均较好。这充分说明，聚乙二醇的加入，对复合材料性能的影响很大，即添加聚乙二醇的粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料的综合性能明显高于未添加聚乙二醇的复合材料的综合性能。这是由于粉煤灰提铝残渣表面含有大量硅羟基，表面呈亲水疏油性，与聚丙烯的相容性差，添加量大时容易团聚，难以在胶料中分散均匀，使得聚丙烯复合材料的性能较差。聚乙二醇作为表面改性剂，可以改善粉煤灰提铝残渣与聚丙烯的界面相容性，从而提高复合材料中粉煤灰提铝残渣颗粒与聚丙烯的相容性和结合力，使复合材料的综合性能提高；同时，聚乙二醇还具有诱导聚丙烯产生β晶型结构的作用(见图2)。由图2中的XRD图谱可以看出，添加了聚乙二醇的实施例7和实施例9的粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料都具有六个明显的特征峰，其中五个为聚丙烯α晶型的特征峰，2θ分别为14.46°、17.27°、18.88°、21.33°、22.22°，分别对应α晶型的晶面(110)、(040)、(130)、(111)、(131)；一个为聚丙烯β晶型的特征峰，2θ为16.40°，对应β晶型的晶面(300)。而未添加聚乙二醇的对比例2的粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料的曲线只有聚丙烯α晶型的特征峰。因此，聚乙二醇使得粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料冲击强度明显提高；而且，聚乙二醇还可同时作为复合材料的分散剂和润滑剂，进一步改善复合材料的加工性能。同时，由实施例9的数据可知，当加工助剂为重量比为10:2:1的液体石蜡、抗氧剂1010和氧化剂168时，相对于加工助剂为其他的加工助剂时制备得到的复合材料，不仅粉煤灰提铝残渣的分散性好，而且得到的粉煤灰提铝残渣/聚丙烯复合材料的综合性能较好。由实施例9、9’以及对比例3的比较可知，当聚乙二醇为重量比为2:1的聚乙二醇200和聚乙二醇600时，相比于其他的聚乙二醇制得的复合材料，其冲击强度有较大的提高；而当所用粉煤灰提铝残渣经本发明发明处理后，相对于直接使用CN102775816B中实施例1得到的活性改性灰渣，制得的复合材料，其整体性能均较好。当前第1页1 2 3