CN106147031A - 一种重晶石尾矿粉改性的聚丙烯材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种重晶石尾矿粉改性的聚丙烯材料的制备方法，属于固体废弃物资源化利用和塑料添加剂领域。先将重晶石尾矿粉经干燥－除铁－筛分－球磨选粉－改性剂处理－超细粉磨－干燥－造粒得到改性填料；然后将20~30重量份的重晶石尾矿粉填料，100重量份的聚丙烯和一定含量的其他添加剂配料；最后经螺杆挤出，冷却、切粒和干燥后得到重晶石尾矿粉改性的聚丙烯材料。本发明的优点在于将重晶石尾矿废弃物资源化加工改性作为聚丙烯填料，在保证基本力学性能的前提下对固体废弃物进行资源利用，同时能够降低聚丙烯制品的成本，减少环境污染，具有显著的经济效益、社会效益和环境效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚丙烯改性剂的制备方法，具体指将重晶石尾矿粉加工改性成聚丙烯改性剂的方法，属于固体废弃物资源再生利用技术领域。
背景技术
重晶石是制取钡和钡化物的重要工业矿物原料。它广泛用于生产含钡的化学品、重晶石粉和锌钡白，用于白色染料、医药、军工、钻井泥浆加重剂（防止井喷）、制漆等方面，用途较为广泛。重晶石在我国分布较广, 已探明储量3.6亿吨, 全国重晶石生产规模93.2万吨。目前对其开采剥离产生的尾矿废弃不用，这既占用土地, 又污染环境。尾矿中除主要含有BaSO4外，还有少量CaO、SiO2，Al2O3及其它微量元素, 如将其开发成聚丙烯制品的补强剂，不仅可以提高聚丙烯制品的质量和产量，降低其成本，还能实现重晶石尾矿的资源化利用，消除其环境危害，因而具有显著的经济效益、社会效益和环境效益。
发明内容
本发明的目的在于提供一种重晶石尾矿粉改性的聚丙烯材料的制备方法，重晶石尾矿经本方法改性后添加到聚丙烯中能够起到降低成本的作用，同时保证聚丙烯的性能满足应用要求，特别是满足家用轿车内饰材料中的应用的要求。
本发明是通过以下技术方案实现的：
第一步，通过下列方法步骤获得重晶石尾矿粉填料：
以湖北省西部重晶石矿区的重晶石尾矿粉为原料进行加工改性。首先使用转筒式烘干机在150 ℃下将重晶石尾矿粉干燥使物料含水量小于2.0%；随后使用直线振动筛去除大颗粒后得到细度在40目以上的物料，并使用干粉式磁选机进行除铁；然后将磁选后的物料使用球磨机粉碎并经涡流式选粉机选粉得到粒径小于45微米的细粉；将细粉放入高速混合机中后将不同改性剂分批次加入，并以1500 转/分的转速搅拌混合；混匀后送入超细微粉磨中进行粉磨至细达到800目以上；最后使用转筒式烘干机在180 ℃下将物料干燥至含水量小于1.0%，造粒后储存在防潮储料仓中备用；
其中用于粉磨物料除铁的干粉式磁选机磁场强度高于16000 Gs；
其中改性剂包括硬脂酸、硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂，其含量分别为除铁后物料重量的0.5%，1.0%和2.5%；所用硬脂酸型号为1838，由南通市康桥油脂有限公司提供；所用硅烷偶联剂为双-（γ-三乙氧基硅基丙基）四硫化物，型号为 KH-845-4，由南京曙光化工集团有限公司提供；所用钛酸酯偶联剂为三硬酯酸钛酸异丙酯，型号为NDZ-130，由南京曙光化工集团有限公司提供；
其中分批次加入改性剂的方法包括首先加入硬脂酸，并以1500 转/分的转速搅拌混合15分钟；然后加入硅烷偶联剂，并以1500 转/分的转速搅拌混合15分钟；最后加入钛酸酯偶联剂，并以1500 转/分的转速搅拌混合15分钟；
其中的造粒过程使用蒸汽造粒机对粉料进行造粒，得到粒径为1~5毫米颗粒，可作为聚丙烯的改性填料使用。
第二步，按照下列配方进行配料：100重量份的共聚聚丙烯树脂，20~30重量份的重晶石尾矿粉填料，20重量份的八溴醚，3.5重量份的三氧化二锑，3重量份的氢氧化铝，1重量份硬脂酸锌，1重量份的抗氧化剂1010。
第三步，按照下列步骤制备重晶石尾矿粉改性的聚丙烯材料：将聚丙烯树脂、重晶石尾矿粉填料和其他添加剂按照重量份在混合器中中初步混合5 分钟，然后加入螺杆挤出机中挤出，经冷却、切粒、干燥后得到重晶石尾矿粉改性的聚丙烯材料。
本方法的优点是：将重晶石尾矿废弃物资源化加工改性作为聚丙烯的补强剂，在废物利用的同时能够降低聚丙烯制品的成本，提高聚丙烯制品的产量；同时还能减少环境污染，具有显著的经济效益、社会效益和环境效益。
具体实施方式
实施例1
第一步，通过下列方法步骤获得重晶石尾矿粉填料：
以湖北省西部重晶石矿区的重晶石尾矿粉为原料进行加工改性。首先使用转筒式烘干机在150 ℃下将重晶石尾矿粉干燥使物料含水量小于2.0%；随后使用直线振动筛去除大颗粒后得到细度在40目以上的物料，并使用磁场强度高于16000 Gs干粉式磁选机进行除铁；然后将磁选后的物料使用球磨机粉碎并经涡流式选粉机选粉得到粒径小于45微米的细粉。
将细粉放入高速混合机中，使用改性剂进行改性。先加入物料重量0.5%的硬脂酸（型号为1838，由南通市康桥油脂有限公司提供），并以1500 转/分的转速搅拌混合15分钟；随后加入物料重量1.0%的硅烷偶联剂双-（γ-三乙氧基硅基丙基）四硫化物（型号为 KH-845-4，由南京曙光化工集团有限公司提供），并以1500 转/分的转速搅拌混合15分钟；最后加入物料重量1.5%的钛酸酯偶联剂三硬酯酸钛酸异丙酯（型号为NDZ-130，由南京曙光化工集团有限公司提供），并以1500 转/分的转速搅拌混合15分钟；混匀后送入超细微粉磨中进行粉磨至细达到800目以上；使用转筒式烘干机在180 ℃下将物料干燥至含水量小于1.0%；最后使用蒸汽造粒机对粉料进行造粒，得到粒径为1~5毫米颗粒，作为聚丙烯的改性填料使用。
第二步，按照下列配方进行配料：100重量份的共聚聚丙烯树脂，20重量份的重晶石尾矿粉，20重量份的八溴醚，3.5重量份的三氧化二锑，3重量份的氢氧化铝，1重量份硬脂酸锌，1重量份的抗氧化剂1010。
第三步，按照下列步骤制备重晶石尾矿粉改性的聚丙烯材料：将聚丙烯树脂、重晶石尾矿粉填料和其他添加剂按照重量份在混合器中中初步混合5 分钟，然后加入螺杆挤出机中挤出，经冷却、切粒、干燥后得到重晶石尾矿粉改性的聚丙烯材料。
采用GB1040 塑料拉伸试验方法制备标准重晶石尾矿粉改性的聚丙烯材料测试样品，测试其拉伸强度为23.7 MPa，断裂伸长率为62.7%，弯曲强度为37.4 MPa，冲击强度为9.7 kJ/m2。
实施例2
将实施例1中重晶石尾矿粉填料重量份改为25，其余部分与实施例1完全相同。采用GB1040 塑料拉伸试验方法制备标准重晶石尾矿粉改性的聚丙烯材料测试样品，测试其拉伸强度为21.2 MPa，断裂伸长率为60.3%，弯曲强度为33.1 MPa，冲击强度为11.2 kJ/m2。
实施例3
将实施例1中重晶石尾矿粉填料重量份改为30，其余部分与实施例1完全相同。采用GB1040 塑料拉伸试验方法制备标准重晶石尾矿粉改性的聚丙烯材料测试样品，测试其拉伸强度为19.4 MPa，断裂伸长率为59.8%，弯曲强度为30.7 MPa，冲击强度为13.4 kJ/m2。
Claims (3)
1.一种重晶石尾矿粉改性的聚丙烯材料的制备方法，包含下列方法步骤：
第一步，重晶石尾矿粉是按照下述方法步骤获得的：
以湖北省西部重晶石矿区的重晶石尾矿粉为原料进行加工改性，首先使用转筒式烘干机在150 ℃下将重晶石尾矿粉干燥使物料含水量小于2.0%；随后使用直线振动筛去除大颗粒后得到细度在40目以上的物料，并使用干粉式磁选机进行除铁；然后将磁选后的物料使用球磨机粉碎并经涡流式选粉机选粉得到粒径小于45微米的细粉；将细粉放入高速混合机中后将不同改性剂分批次加入，并以1500 转/分的转速搅拌混合；混匀后送入超细微粉磨中进行粉磨至细达到800目以上；最后使用转筒式烘干机在180 ℃下将物料干燥至含水量小于1.0%，造粒后储存在防潮储料仓中备用；
其中用于粉磨物料除铁的干粉式磁选机磁场强度高于16000 Gs；
其中改性剂包括硬脂酸、硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂，其含量分别为除铁后物料重量的0.5%，1.0%和2.5%；所用硬脂酸型号为1838，由南通市康桥油脂有限公司提供；所用硅烷偶联剂为双-（γ-三乙氧基硅基丙基）四硫化物，型号为 KH-845-4，由南京曙光化工集团有限公司提供；所用钛酸酯偶联剂为三硬酯酸钛酸异丙酯，型号为NDZ-130，由南京曙光化工集团有限公司提供；
其中分批次加入改性剂的方法包括首先加入硬脂酸，并以1500 转/分的转速搅拌混合15分钟；然后加入硅烷偶联剂，并以1500 转/分的转速搅拌混合15分钟；最后加入钛酸酯偶联剂，并以1500 转/分的转速搅拌混合15分钟；
其中的造粒过程使用蒸汽造粒机对粉料进行造粒，得到粒径为1~5毫米颗粒，可作为聚丙烯的改性填料使用。
2.第二步，按照下列配方进行配料：100重量份的共聚聚丙烯树脂，20~30重量份的重晶石尾矿粉填料，20重量份的八溴醚，3.5重量份的三氧化二锑，3重量份的氢氧化铝，1重量份硬脂酸锌，1重量份的抗氧化剂1010。
3.第三步，按照下列步骤制备重晶石尾矿粉改性的聚丙烯材料：将聚丙烯树脂、重晶石尾矿粉填料和其他添加剂按照重量份在混合器中中初步混合5分钟，然后加入螺杆挤出机中挤出，经冷却、切粒、干燥后得到重晶石尾矿粉改性的聚丙烯材料。
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