活化粉煤灰填充聚氯乙烯板材的研究3 吕瑶姣 刘跃龙　张季爽 (湖南大学环境科学与工程系,长沙410082)　(湖南大学化学化工学院,长沙410082)摘要　用不同的活化粉煤灰代替活性碳酸钙作聚氯乙烯板材中的填料,制取试样并测试其性能。

结果表明,选用好的改性剂,采用合适的活化方法时,得到的活化粉煤灰应用于聚氯乙烯板材中,其各项指标均符合标准规定,特别是在酸碱介质中表现出很好的耐腐蚀特性。

关键词　粉煤灰　化学改性　聚氯乙烯 3国家自然科学基金资助项目(29070326)1　引言作者曾对粉煤灰活化[1],活化粉煤灰在橡胶制品中作填料等作过研究报导[2],为拓展活化粉煤灰的应用范围,将活化粉煤灰送株洲塑料厂,用其作聚氯乙烯板材中的填料。

实验中按厂家生产配方,只是用活化粉煤灰代替原配方中的活性碳酸钙,制作试样并测试其性能,本文报告其研究结果。

2　实验原料实验所用粉煤灰为湘潭电厂浮选粉煤灰和株洲电厂微珠,其化学成分和粒度分布列于表1和表2。

表1　粉煤灰中主要成分的含量(质量百分数)%成分S iO 2Al 2O 3Fe 2O 3CaOM gO 烧失量株电粉煤灰45～5922～313～5114～2161127～16湖电浮选灰42～5723～303～82～7015～25～10表2　粉煤灰的粒度分布灰种类中位径Πμm频率最大的粒径Πμm75%灰的粒径Πμm 25%灰的粒径Πμm 比表面积Πm 2・g -1湘电浮选灰3711025153≤64181≤1919801197株电微珠1215812190≤15137≤9192014323　粉煤灰的活化粉煤灰活化[3],[4]由于活化剂的性质不同,实验中采用了湿法和干法两种工艺311　湿法活化用正交试验设计确定的活化条件为:常温下以水:粉煤灰=3∶1形成混合液,分批加入定量的活化剂,充分搅拌反应30min ,过滤后在选定温度下烘干。

312　干法活化选择合适的溶剂将活化剂配成稀溶液,再将该溶液按比例均匀喷洒到已筛分的粉煤灰中,充分混合后在选定温度下反应1～2h 。

或将所需活化剂溶解在合适的溶剂中,再将其喷洒到灰中,在球磨机中研磨反应4～10h ,取出后在选定温度下烘干。

313　实验用粉煤灰本研究选用了4种活化粉煤灰作聚氯乙烯板材的填料,其活化方法和性能见表3。

在配方中的填充量是:1#、2#、3#3个样为3%,4#样为6%,对照样中活性碳酸钙的填充量为3%。

表3　实验用活化粉煤灰性能表灰种类活化剂活化剂用量%活化方法灰粒径1#株电微珠ND 242017干法(喷雾)-300目2#湘电浮选灰ND 242017干法(喷雾)-160目3#湘电酸洗浮选灰HR 018湿法-160目4#湘电浮选灰HR112干法(研磨活化4h )-300目9815%-400目90%4　实验结果活性碳酸钙和几种活化粉煤灰作填料的聚氯乙烯板材试样的性能按G B4454284标准方法测试,其结果列于表4。

5　结果讨论(1)从实验结果看出,用017%ND 242活化剂,采用干法喷雾的活化方法对株电微珠和湘潭电厂浮选粉煤灰进行活化,用所得活化灰代替活性碳酸钙在聚氯乙烯板材中作填料,在填充量完全相同的情况下,其试样性能(1#和2#)没有明鲜的差异。

这说明,在用粉煤灰作聚氯乙烯板材的填料时,不必先进行微珠分选,可直接利用粉煤灰。

因这样使用效果相当,但可简化工艺,降低成本。

74环　境　工　程2001年6月第19卷第3期表4　聚氯乙烯板材试样性能测试结果试验项目标准规定测试结果对照样1#2#3#4#拉伸强度(纵,横)ΠMPa≥4950143　511635316　55125214　53105111　48184917　5012弯曲强度(纵,横)ΠMPa≥88125314　53145413　53165217　53195212　53108314　84维卡耐热Π℃≥7583冲击强度(纵,横)Πk J・m-2≥2194185　51043144　31853137　31883155　3173414　612尺寸变化率Π%±3101　23　21　1219　3腐蚀度(60°±2℃,5h)Πg・m-240%NaOH±110-0168-0136-0125-0142+0129 40%HNO3±110+017-0101-0112-0107+0132 30%H2S O4±110-014-0114-011-0121+0149 35%HCl±210+112+0156+0152+0175+115注:11表4中编号与表3中相对应;21对照样即为厂家出厂产品配方,其中添加3%的活性碳酸钙作填料。

(2)同样使用HR型活化剂,采用不同的活化方法对湘潭电厂浮选粉煤灰进行活化(3#和4#)时,由于4#样是用活化剂的有机溶液对粉煤灰进行边研磨边活化[3],在活化的同时,粉煤灰颗粒也不断改变形状和粒径,其表面不断更新,这一方面提高了表面的改性效果,同时灰的分散度也相对提高。

而3#样是湿法活化。

因此,当分别用它们填充聚氯乙烯板材时,尽管4#样的填充量是3#样的2倍,但试样测试结果表明,4#样的性能优于3#样。

这说明活化方法是影响粉煤灰活化效果的主要因素之一,而粉煤灰的表面特性和粒径大小是影响复合材料性能的两个主要因素。

因此,应同时从表面性质和细度两方面对粉煤灰进行改进,才能更有利于它在有机材料中的应用。

(3)用粉煤灰作填料的板材(1#～4#)与活性碳酸钙作填料的板材(对照样)其性能指标除弯曲强度外(据厂方认为,此项测试数据均低于标准规定,是测试本身的问题,因对照样已经过多年生产实践检验了),其余均达到或超过标准规定,而粉煤灰填充板材的弯曲强度与活性碳酸钙作填料用生产配方所制板材的弯曲强度(5314MPa)相同,甚至更高(8410MPa)。

因此,在聚氯乙烯板材中用活化粉煤灰代替活性碳酸钙作填料是可行的。

(4)填充料的细度和表面性质对板材的冲击强度有明显的影响。

1#、2#和3#样的冲击强度低于对照样,但当用表面改性效果更好,分散度更高的4#灰填充时,尽管其填充量较原来增加1倍,但其冲击强度仍能超过活性碳酸钙填充的板材。

(5)从测试结果看出,粉煤灰填充的板材在酸碱介质中,被腐蚀的程度普遍低于活性碳酸钙填充的板材,其维卡耐热温度也比指标高出8℃,即具有优良的耐腐蚀性和耐热性能。

这是因为粉煤灰的物化稳定性高所致。

因而这种板材更适用于制作化工容器和设备。

(6)由于粉煤灰本身呈灰色,因此不适于浅色和鲜艳色制品的填充,而在制作灰色板材时,则可不加或少加色料,以降低成本。

6　结论采用HR型活化剂,用边研磨边活化的方法所制得的活化粉煤灰全部代替生产配方中的活性碳酸钙填充聚氯乙烯板材是完全可行的,其性能达到或超过标准规定值。

这不仅可以降低复合材料成本,还可提高板材的耐腐蚀特性和耐热性能,同时利用了废物。

参考文献1　吕瑶姣,张季爽1粉煤灰表面改性的研究1环境科学,1992113(4): 45～4712　吕瑶姣,张季爽,侯让坤等1活化粉煤灰在橡胶制品中应用的研究1环境科学,1994115(5):35～3913　吕瑶姣,张季爽,彭小平等1粉煤灰活化方法的研究1湖南大学学报(自然科学版),1994121(4):115～12014　吕瑶姣,张季爽,彭小平1粉煤灰的活化性能研究1中国环境科学,1996116(2):132～1361第一作者　吕瑶姣,女,1942年10月生,1966年毕业于湖南大学化学化工系无机化工专业,教授,现在湖南大学环境科学与工程系从事教学和科研工作。

参加过4本书的编写工作,主持和参加国家及省部级科研10余项,已发表论文50余篇。

2000-11-07收稿84环　境　工　程2001年6月第19卷第3期90%,copper recovery is m ore than 95%,nickel recovery is m ore than 80%.Nickel sulfate quality reaches industrial first grade.The s olidification residue could be used as comm on building material.Wastewater of technical process could be dis 2charged up to the standard.K eyw ords electroplating sludge ,res ource reuse ,innocent treatment and s olidification treatmentRESEARCH ON T AK I N G ACTI VATED PULVERIZED F LY ASH AS FI LLER OF POLY VI NY L CH LORI DE PANE LLu Yaojiao et al (47)…………………………………………………………………………Abstract A specimen is made using different activated pulverized fly ashes (PFA )instead of activated calcium car 2bonate as the filler of a polyvinyl chloride (PVC )panel and its properties are tested.The results show that all the indexes of the activated PFA obtained using a g ood m odifier and a suitable activated method can meet the requirements of the standard.This PFA has an excellent anticorrosive feature when it used in acid and alkali media.K eyw ords PFA ,chemical m odification and PVCRESEARCH ON DETERMI NATION OF COD Cr I N ENVIRONMENT A L WATER SAMPLES USI N G COD DIGESTION I NSTRUMENTLi Guangke et al (49)………………………………………………………Abstract Because classical method had deficiencies of long digestion time and expensive analysis cost ,C OD digestion instrument was developed for determination of C OD Cr of dyeing wastewater.The optinum conditions were established by test 2ing digestion time and am ount of catalyst.The results were identified with those of the classical method.It im plies that this method has the advantages of rapid digestion ,high accuracy ,low cost and sim ple operation ,and will have extensive applica 2tions.K eyw ords C OD digestion instrument ,digestion ,chemical oxygen demand (C OD )and dyeing wastewaterDETERMI NATION OF EMISSION CONENTRATION OF CATERI N G OI L SMO KE BY NON 2DIS 2PERSI VE I NFRARED PHOTOMETRY Zhang Dandan (51)……………………………………………………Abstract A filter drum with collected oil sm oke is put into CCl 4s olution in a colorimetric tube and then an ultras onic device is used to clean the colorimetric tube for 20min.The content of the oil sm oke in the cleaning liquid is determined di 2rectly by non 2dispersive infrared photometry.It is shown by the test result of the actual sam ple that the method is sim ple and feasible with a better accuracy.K eyw ords non 2dispersive infrared photometry ,oil sm oke and emission concentrationA WATER QUA LITY FORMULA SUITED TO MULTI 2PARAMETERLi Zuoyong et al (53)……………Abstract Based on hypothesis of “base value ”of water quality parameter ,an universal index formula of water quality suited to multi 2parameter was presented ,as the m onitoring values of parameters in the water quality index formula with loga 2rithm function form were replaced by their relative values ,and the optimization of the parameters of the formulas with differ 2ent indexes was carried ont using genetic alg orithms.The com prehensive index of water quality can be calculated in the aid of the com promise active function weightting for each index.The formula features sim plicity for calculation ,practicality ,gen 2erality ,com parability and objectivity.K eyw ords water quality evaluation ,index ,genetic alg orithms ,optimization of parameter and active function5E NVIRONME NT A L E NGINEERINGV ol 119,N o 13,June ,2001。