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粉煤灰在塑料中的高值化应用研究

发布: 2017-03-22 | 来源:青娱乐-青娱乐官网 | 编辑:gdpia | 查看:

    徐同考 中国塑协改性塑料专委会

    粉煤灰作为煤炭燃烧后的固体残渣废弃物,人们在建材类方面应用研究较多。本文就粉煤灰在塑料中的高值化应用进行了初步研究,在轻量化、吸附塑料中的有害气体等方面取得了明显的效应。

    Fly ash, a coal combustion wasteoften usedin the construction sector, has proved useful also in the plastics industry,particularly for weight reduction and absorbing harmful gases.

    粉煤灰,大多呈圆形,外观光滑,又称玻璃微珠、硅酸钙,主要由电厂或大型锅炉的煤炭燃烧后留下的残渣加工而成。

粉煤灰放大2000倍的照片

粉煤灰放大2000倍的照片

粉煤灰放大2000倍的照片

粉煤灰放大2000倍的照片

    粉煤灰当前主要用于建材]青娱乐行业的轻体高强保温材料、高标号水泥、道路、建筑基础夯实掺混料等。在高值化利用方面,主要用于建筑领域和对某些粉煤灰的氧化铝、白炭黑等方面的提纯研究开发,在塑料、橡胶及城市外墙涂覆等方面的研究有待进一步加强。

    粉煤灰早在二十多年前就在塑料制品中试用,近几年又成为新的功能改性热门材料。

    我们将粉煤灰研磨分级后,经过表面改性处理,在PP、PE、PVC、弹性体、橡胶等制品中添加一定比例,应用测试结果显示,可吸附再生塑料或助剂产生的异味,比重减轻,生产成本明显降低,具有明显的生态效益和社会效益。

    粉煤灰的化学成分及特点

    由于煤炭的矿产资源和地域不同,化学成分及性能具有明显差异,煤炭烧结后形成的粉煤灰主要化学成分差异也较大,主要指标参见表1。

表1 粉煤灰化学成分

表1 粉煤灰化学成分

    粉煤灰在塑料中的应用实验

    我们将粉煤灰在PVC、PP、PE等制品中进行了常规应用对比试验,取得了一定的效果,在不同领域尚需作进一步的应用研究。

    1.粉煤灰经过粉碎研磨、分级改性后,在PVC管材中直接试用,与加入同份数轻钙相比,挤出电流下降5%~10%,挤出产量有所提高,管壁外观光亮滑爽,冲击强度改善,主要物理性能指标未见明显变化,而原辅材料生产成本明显降低。

    2.将粉煤灰(内蒙)提铝后,经加工成具有蜂窝状微孔结构并含有结晶水特征的粉煤灰,生产成硅酸钙母料,与碳酸钙母料添加在PP板材中进行性能对比,主要参数见表2。

表2 硅酸钙(粉煤灰)与碳酸钙母料添加在塑料板材中的性能对比

表2 硅酸钙(粉煤灰)与碳酸钙母料添加在塑料板材中的性能对比

    3.将粉煤灰与不同无机粉体在聚丙烯中添加20%进行了物理性能对比检测,各项性能指标参见表3。

表3 不同无机粉体在PP中的应用(20%)注:粉煤灰为800目,其他粉体为1250目

表3 不同无机粉体在PP中的应用(20%)注:粉煤灰为800目,其他粉体为1250目

    在塑料中的应用特性

    蜂窝状结构具有明显的吸附性

    粉煤灰在电镜下的照片显示,外貌为有序的“蜂窝”,而且这些“蜂窝”状结构相互交错,大小连接相通,壁上都是空心结构。

    从以上试验中看出,粉煤灰大部分呈空心球蜂窝状,成为具有吸附性能的功能新材料,可有效地吸附有害物质、气味和水分。

粉煤灰、碳酸钙/填充母料的甲醛吸附性能比较

粉煤灰、碳酸钙/填充母料的甲醛吸附性能比较

    粉煤灰的水分应高度重视

    因孔隙结构,粉煤灰水分及易挥发物含量较大,受煤炭资源、燃烧条件、储运环境等多种因素影响,而水分含量的测定也会因不同条件和环境的制约,有一定的误差。釆用水分仪测试可检测水分含量及在不同温度、时间下的数值变化。

    粉煤灰在塑料中的高值化应用前景

    塑料、钢铁、水泥、木材成为四大工业材料,塑料的比重轻、加工工艺简单、应用广泛,已受到人们的青睐,塑料的增长速度超过其它工业材料。塑料的循环再利用是塑料的优势和特点,由于塑料制品的应用领域、使用环境、储运条件等复杂的因素影响,废弃后的塑料再次循环加工应用,往往会产生人们难以接受的气味和烟雾,给自然环境带来负面影响,已成为国家、社会、]青娱乐行业、企业高度关注的难题。

    粉煤灰作为煤炭燃烧后的固体废物,当它的功能和特性未被发现时,往往都以废弃物看待,而它的比重小,强度大,特别是蜂窝状球型空心结构,具有特殊的吸附功能等特点,添加在再生塑料中,可有效地降低塑料制品的比重,吸附有害的气体,改善塑料制品隔热保温和耐候性、耐热性等特点,具有广阔的应用前景。

    结束语

    塑料再生循环利用粉煤灰>11=环保、轻量、吸附的多重叠加效应,而两种材料的有机结合,不但可明显改善塑料的加工应用环境,提升废弃物的有效利用率,还可改善塑料、橡胶等材料的应用性能,将成为新的功能新材料。研究、试验、利用固废物的特点与优势,加强不同学科、不同领域、不同材料的交叉协作,发挥多元复合材料的各自优势与特性,扩大应用新领域,变废为宝,在经济效益、生态效益、社会效益等方面发挥正能量,为建设绿色、低碳、节能、环保和资源节约型、环境友好型社会做出新的更大的贡献!

来源:CPRJ中国塑料橡胶
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