CN108299680A - 一种利用工业废石膏板制备的轻质碳酸钙 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及固废再利用领域，尤其涉及一种利用工业废石膏板制备的轻质碳酸钙。该轻质碳酸钙由以下重量份的原料制备而成：100‑120份碳酸钙原料，2‑5份硅烷偶联剂，1‑2份催化剂，3‑5份分散剂，5‑10份多羟基树脂，2‑3份润滑剂；其中，碳酸钙原料以工业废石膏板为主要原料制备而成。本发明通过对碳酸钙原料进行表面活性处理，降低了轻质碳酸钙与塑料之间的界面张力，同时其疏水能力较强，与塑料或涂料的相容性较好，有助于改善塑料及涂料的性能。采用工业废石膏板为主要原材料，实现了废石膏板的有效二次利用，同时使轻质碳酸钙的原料来源广泛，降低了成本。

Description

一种利用工业废石膏板制备的轻质碳酸钙
技术领域
本发明涉及固废再利用领域，尤其涉及一种利用工业废石膏板制备的轻质碳酸钙。
背景技术
轻质碳酸钙是一种用途极为广泛的无机填料，由于其具有原料广、价格低、无毒性、白度高等特点，被广泛用作塑料、橡胶、造纸、涂料、油墨、医药等行业的填料。尤其对于塑料制品或涂料的制备过程中，通过添加无机填料来增加塑料的强度或液体的粘度。但常规的制备轻质碳酸钙填料的成本相对于塑料制备原材料的成本来说，价格相对较高，导致填料价格成为影响塑料制品或者涂料发展的因素。
随着工业生产的发展，石膏板应用于各个建筑领域，对应的产生了大量的工业废石膏板，目前大多数工业废石膏板的处理方式都是直接填埋，一方面对自然环境造成了二次污染，另一方面也造成了资源的浪费。因此，如何妥善处理工业废石膏板，是本领域面临的一项技术问题。
发明内容
本发明的目的就是对废石膏板进行回收处理，来制备轻质碳酸钙。一方面实现资源的二次利用，减少浪费并保护环境，另一方面降低了轻质碳酸钙的制作成本，进一步的降低了塑料或涂料的成本，且可改善塑料、涂料类制品的性能。
本发明采用以下技术方案：
一种利用工业废石膏板制备的轻质碳酸钙，由以下重量份的原料制备而成：100-120份碳酸钙原料，2-5份硅烷偶联剂，1-2份催化剂，3-5份分散剂，5-10份多羟基树脂，2-3份润滑剂；其中，所述碳酸钙原料以工业废石膏板为主要原料制备而成。
进一步的，催化剂为二丁基锡、辛酸亚锡、二甲基锡、二辛基锡、四苯基锡中的一种或几种。
进一步的，多羟基树脂为聚丙烯醇树脂、聚醇树脂、聚胺烯醇树脂、聚已二醇树脂中的一种或几种。
进一步的，所述轻质碳酸钙按以下方法制备：将碳酸钙原料、硅烷偶联剂、催化剂、分散剂、多羟基树脂和润滑剂按原料配比加入混料机中进行热混合，之后再将混合料进行冷混2-5min，取出、包装、标记，得到轻质碳酸钙。
进一步的，热混合的具体过程为：混料机调节到低速，将物料加入混料机中混料2-5min，之后开始高速搅拌，待物料温度升至80-120℃时停止加热，并调节至低速混料5-10min。
进一步的，低速搅拌转速为100-200rpm，高速搅拌转速为300-400rpm，冷混转速为40-60rpm。
进一步的，碳酸钙原料按以下方法制备：
(1)将工业废石膏板进行清洗除杂预处理后粉碎，得到粒径大小为20-50目的石膏粉，将重量份为100-150份的石膏粉加入反应釜中，再加入80-100份的盐酸溶液并以200-300rpm的转速进行搅拌15-20min，之后将溶液倒入玻璃容器中静置2-5h，过滤得到澄清溶液；
(2)将澄清溶液加入反应釜中，在200-300rpm的转速下搅拌，加入过量的氢氧化钠溶液反应10-20min后，通入二氧化碳气体反应5-10min，将反应后溶液倒入玻璃容器中静置4-8h，过滤得到滤渣；
(3)将滤渣放入温度为80-120℃的干燥箱中烘干2-3h，得到碳酸钙原料。
进一步的，步骤(1)中盐酸溶液的浓度为12-15mol/L。
进一步的，步骤(2)中氢氧化钠溶液的浓度为10-15％，加入量为澄清水溶液质量的40-60％。
进一步的，步骤(2)中二氧化碳气体的通入速率为0.1-0.2L/min。
本发明的利用工业废石膏板制备的轻质碳酸钙，具有以下有益效果：
(1)本发明的利用工业废石膏板制备的轻质碳酸钙，采用工业废石膏板为主要原材料，实现了废石膏板的有效二次利用，降低了环境污染，并提供了一种废石膏板新的处理方式；同时使轻质碳酸钙原料来源广泛，降低了轻质碳酸钙的成本。
(2)轻质碳酸钙制备过程中，碳酸钙原料通过与偶联剂、分散剂、催化剂等反应来进行表面活性处理，降低了轻质碳酸钙与塑料之间的界面张力，同时其疏水能力较强，几乎不溶于水，与塑料或涂料的相容性较好；将轻质碳酸钙添加到塑料中，可起到骨架的作用，改善了塑料类制品的强度，制得的塑料抗拉伸强度在35-45MPa之间；同时将轻质碳酸钙添加到涂料中，使涂料具有不沉降、易分散、光泽好等特性。
具体实施方式
下面将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种利用工业废石膏板制备的轻质碳酸钙，由以下重量份的原料制备而成：100份碳酸钙原料，2份硅烷偶联剂，1份二丁基锡，3份三乙基己基磷酸，5份聚丙烯醇树脂，2份PE-蜡；其中，碳酸钙原料以工业废石膏板为主要原料制备而成。
轻质碳酸钙按以下方法制备：将碳酸钙原料、硅烷偶联剂、二丁基锡、三乙基己基磷酸、聚丙烯醇树脂和PE-蜡按原料配比加入混料机中进行热混合，之后再将混合料进行冷混3min，冷混转速为40rpm，取出、包装、标记，得到轻质碳酸钙。其中，热混合的具体过程为：混料机调节到100rpm进行低速搅拌，将物料加入混料机中混料2min，之后以300rpm开始高速搅拌，待物料温度升至80℃时停止加热，并调节至100rpm混料5min。
碳酸钙原料按以下方法制备：
(1)将工业废石膏板进行清洗除杂预处理后粉碎，得到粒径大小为20-50目的石膏粉，将重量份为100份的石膏粉加入反应釜中，再加入80份浓度为15mol/L的盐酸溶液并以200rpm的转速进行搅拌15min，之后将溶液倒入玻璃容器中静置3h，过滤得到澄清溶液；
(2)将澄清溶液加入反应釜中，在200rpm的转速下搅拌，加入过量的氢氧化钠溶液反应10min后，以0.1L/min的速率通入二氧化碳气体反应10min，将反应后溶液倒入玻璃容器中静置5h，过滤得到滤渣；其中，氢氧化钠溶液的浓度为15％，加入量为澄清水溶液质量的50％；
(3)将滤渣放入温度为80℃的干燥箱中烘干3h，得到碳酸钙原料。
实施例2
一种利用工业废石膏板制备的轻质碳酸钙，由以下重量份的原料制备而成：120份碳酸钙原料，5份硅烷偶联剂，2份辛酸亚锡，5份十二烷基硫酸钠，10份聚醇树脂，3份聚乙烯蜡；其中，碳酸钙原料以工业废石膏板为主要原料制备而成。
轻质碳酸钙按以下方法制备：将碳酸钙原料、硅烷偶联剂、辛酸亚锡、十二烷基硫酸钠、聚醇树脂和聚乙烯蜡按原料配比加入混料机中进行热混合，之后再将混合料进行冷混5min，冷混转速为60rpm，取出、包装、标记，得到轻质碳酸钙。其中，热混合的具体过程为：混料机调节到200rpm进行低速搅拌，将物料加入混料机中混料5min，之后以400rpm开始高速搅拌，待物料温度升至120℃时停止加热，并调节至200rpm混料10min。
碳酸钙原料按以下方法制备：
(1)将工业废石膏板进行清洗除杂预处理后粉碎，得到粒径大小为20-50目的石膏粉，将重量份为150份的石膏粉加入反应釜中，再加入100份浓度为12mol/L的盐酸溶液并以300rpm的转速进行搅拌20min，之后将溶液倒入玻璃容器中静置5h，过滤得到澄清溶液；
(2)将澄清溶液加入反应釜中，在300rpm的转速下搅拌，加入过量的氢氧化钠溶液反应20min后，以0.2L/min的速率通入二氧化碳气体反应5min，将反应后溶液倒入玻璃容器中静置8h，过滤得到滤渣；其中，氢氧化钠溶液的浓度为10％，加入量为澄清水溶液质量的40％；
(3)将滤渣放入温度为120℃的干燥箱中烘干2h，得到碳酸钙原料。
实施例3
一种利用工业废石膏板制备的轻质碳酸钙，由以下重量份的原料制备而成：110份碳酸钙原料，3份硅烷偶联剂，1.5份二甲基锡，4份甲基戊醇，7份聚胺烯醇树脂，2.5份硬脂酸钠；其中，碳酸钙原料以工业废石膏板为主要原料制备而成。
轻质碳酸钙按以下方法制备：将碳酸钙原料、硅烷偶联剂、二甲基锡、甲基戊醇、聚胺烯醇树脂和硬脂酸钠按原料配比加入混料机中进行热混合，之后再将混合料进行冷混2min，冷混转速为50rpm，取出、包装、标记，得到轻质碳酸钙。其中，热混合的具体过程为：混料机调节到150rpm进行低速搅拌，将物料加入混料机中混料4min，之后以320rpm开始高速搅拌，待物料温度升至100℃时停止加热，并调节至140rpm混料8min。
碳酸钙原料按以下方法制备：
(1)将工业废石膏板进行清洗除杂预处理后粉碎，得到粒径大小为20-50目的石膏粉，将重量份为120份的石膏粉加入反应釜中，再加入90份浓度为14mol/L的盐酸溶液并以250rpm的转速进行搅拌18min，之后将溶液倒入玻璃容器中静置2h，过滤得到澄清溶液；
(2)将澄清溶液加入反应釜中，在240rpm的转速下搅拌，加入过量的氢氧化钠溶液反应13min后，以0.15L/min的速率通入二氧化碳气体反应8min，将反应后溶液倒入玻璃容器中静置6h，过滤得到滤渣；其中，氢氧化钠溶液的浓度为12％，加入量为澄清水溶液质量的60％；
(3)将滤渣放入温度为100℃的干燥箱中烘干2.5h，得到碳酸钙原料。
实施例4
一种利用工业废石膏板制备的轻质碳酸钙，由以下重量份的原料制备而成：100份碳酸钙原料，4份硅烷偶联剂，1份四苯基锡，5份聚丙烯酰胺，8份聚已二醇树脂，3份硬脂酸；其中，碳酸钙原料以工业废石膏板为主要原料制备而成。
轻质碳酸钙按以下方法制备：将碳酸钙原料、硅烷偶联剂、四苯基锡、聚丙烯酰胺、聚已二醇树脂和硬脂酸按原料配比加入混料机中进行热混合，之后再将混合料进行冷混4min，冷混转速为45rpm，取出、包装、标记，得到轻质碳酸钙。其中，热混合的具体过程为：混料机调节到180rpm进行低速搅拌，将物料加入混料机中混料3min，之后以360rpm开始高速搅拌，待物料温度升至110℃时停止加热，并调节至180rpm混料6min。
碳酸钙原料按以下方法制备：
(1)将工业废石膏板进行清洗除杂预处理后粉碎，得到粒径大小为20-50目的石膏粉，将重量份为150份的石膏粉加入反应釜中，再加入100份浓度为12mol/L的盐酸溶液并以300rpm的转速进行搅拌15min，之后将溶液倒入玻璃容器中静置5h，过滤得到澄清溶液；
(2)将澄清溶液加入反应釜中，在260rpm的转速下搅拌，加入过量的氢氧化钠溶液反应16min后，以0.2L/min的速率通入二氧化碳气体反应7min，将反应后溶液倒入玻璃容器中静置4h，过滤得到滤渣；其中，氢氧化钠溶液的浓度为10％，加入量为澄清水溶液质量的40％；
(3)将滤渣放入温度为80℃的干燥箱中烘干3h，得到碳酸钙原料。
将实施例1-4中制得的轻质碳酸钙性能进行检测，对以实施例1-4中的轻质碳酸钙作为填充剂制得的塑料进行抗拉伸强度测试；将轻质碳酸钙倒入盛有水的玻璃容器中，静置15min，对轻质碳酸钙进行水溶性测试。结果如表1所示。
表1轻质碳酸钙性能测试
由表可知，将本发明利用工业废石膏板制得的轻质碳酸钙作为塑料填充剂，测得塑料的抗拉伸强度为35-45MPa，用市面上出售的普通轻质碳酸钙做填充剂得到的塑料的抗拉伸强度在30MPa左右，可知本发明制得的轻质碳酸钙可有效提高塑料类制品的强度。同时本发明制得的轻质碳酸钙具有良好的疏水性能，与涂料的相容性较好，使涂料具有不沉降、易分散、光泽好等特性。
同时，本发明的利用工业废石膏板制备的轻质碳酸钙，采用工业废石膏板为主要原材料，实现了废石膏板的有效二次利用，降低了环境污染，并提供了一种废石膏板新的处理方式；同时使轻质碳酸钙原料来源广泛，降低了轻质碳酸钙的成本。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (10)

1.一种利用工业废石膏板制备的轻质碳酸钙，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：100-120份碳酸钙原料，2-5份硅烷偶联剂，1-2份催化剂，3-5份分散剂，5-10份多羟基树脂，2-3份润滑剂；其中，所述碳酸钙原料以工业废石膏板为主要原料制备而成。
2.根据权利要求1所述的利用工业废石膏板制备的轻质碳酸钙，其特征在于，所述催化剂为二丁基锡、辛酸亚锡、二甲基锡、二辛基锡、四苯基锡中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的利用工业废石膏板制备的轻质碳酸钙，其特征在于，所述多羟基树脂为聚丙烯醇树脂、聚醇树脂、聚胺烯醇树脂、聚已二醇树脂中的一种或几种。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的利用工业废石膏板制备的轻质碳酸钙，其特征在于，所述轻质碳酸钙按以下方法制备：将碳酸钙原料、硅烷偶联剂、催化剂、分散剂、多羟基树脂和润滑剂按原料配比加入混料机中进行热混合，之后再将混合料进行冷混2-5min，取出、包装、标记，得到轻质碳酸钙。
5.根据权利要求4所述的利用工业废石膏板制备的轻质碳酸钙，其特征在于，热混合的具体过程为：混料机调节到低速，将物料加入混料机中混料2-5min，之后开始高速搅拌，待物料温度升至80-120℃时停止加热，并调节至低速混料5-10min。
6.根据权利要求5所述的利用工业废石膏板制备的轻质碳酸钙，其特征在于，低速搅拌转速为100-200rpm，高速搅拌转速为300-400rpm，冷混转速为40-60rpm。
7.根据权利要求4所述的利用工业废石膏板制备的轻质碳酸钙，其特征在于，所述碳酸钙原料按以下方法制备：
(1)将工业废石膏板进行清洗除杂预处理后粉碎，得到粒径大小为20-50目的石膏粉，将重量份为100-150份的石膏粉加入反应釜中，再加入80-100份的盐酸溶液并以200-300rpm的转速进行搅拌15-20min，之后将溶液倒入玻璃容器中静置2-5h，过滤得到澄清溶液；
(2)将澄清溶液加入反应釜中，在200-300rpm的转速下搅拌，加入过量的氢氧化钠溶液反应10-20min后，通入二氧化碳气体反应5-10min，将反应后溶液倒入玻璃容器中静置4-8h，过滤得到滤渣；
(3)将滤渣放入温度为80-120℃的干燥箱中烘干2-3h，得到碳酸钙原料。
8.根据权利要求7所述的利用工业废石膏板制备的轻质碳酸钙，其特征在于，步骤(1)中盐酸溶液的浓度为12-15mol/L。
9.根据权利要求7所述的利用工业废石膏板制备的轻质碳酸钙，其特征在于，步骤(2)中氢氧化钠溶液的浓度为10-15％，加入量为澄清水溶液质量的40-60％。
10.根据权利要求7所述的利用工业废石膏板制备的轻质碳酸钙，其特征在于，步骤(2)中二氧化碳气体的通入速率为0.1-0.2L/min。
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