本發(fā)明屬于高分子材料加工領(lǐng)域，具體涉及一種粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：聚丙烯是五大通用塑料之一，已廣泛應(yīng)用于生活用品、汽車、家電、機械等領(lǐng)域。隨著原材料、人工、運輸、電力等各項成本的上漲，塑料制品成本不斷增加，采用價格遠低于塑料原料的填料填充塑料已成為降低塑料制品成本的最主要途徑。粉煤灰是我國排量較大的工業(yè)廢渣之一。粉煤灰的大量排放不僅會占用大片農(nóng)田耕地，而且會對水環(huán)境、大氣環(huán)境造成污染。因此，粉煤灰的充分利用，對于減少污染、改善環(huán)境、節(jié)約能源和資源，具有重要的現(xiàn)實意義。目前，可利用酸法從鋁含量高的粉煤灰中提取氧化鋁，此方法有效地利用了粉煤灰，緩解了我國鋁土資源匱乏的問題，但粉煤灰在酸法提取氧化鋁后殘留大量固體殘渣，即粉煤灰提鋁殘渣；而粉煤灰提鋁殘渣顆粒細小、結(jié)構(gòu)疏松、密度低、分散性好、活性高。固體殘渣的排放不僅對環(huán)境造成二次污染，還造成原料的浪費。將粉煤灰提鋁殘渣作為無機填料填充于聚合物基體中生產(chǎn)復合材料可以很好地解決上述問題。而無機填料與聚合物基體的界面相容性是影響材料性能的關(guān)鍵，改善無機填料與聚合物基體的相容性能明顯提高復合材料的綜合性能。中國專利CN103756133A公開了一種以聚丙烯、粉煤灰、偶聯(lián)劑等為原料，經(jīng)干混、熔融擠出制得粉煤灰改性聚丙烯組合物的方法。該方法用偶聯(lián)劑改性粉煤灰，使粉煤灰由親水性變成親油性，改善了粉煤灰與聚丙烯的相容性，提高了復合材料的綜合性能。粉煤灰酸法提鋁殘渣是指粉煤灰采用酸法提取氧化鋁之后形成的殘渣，與粉煤灰相比，其主要成分是非晶態(tài)氧化硅及未被提取剩余的氧化鋁，該殘渣結(jié)構(gòu)疏松，易于磨細，顆粒表面含有大量的硅羥基，因此，粉煤灰提鋁后剩余的殘渣結(jié)構(gòu)與特性與粉煤灰完全不同，作為塑料的填料，需要根據(jù)提鋁殘渣的結(jié)構(gòu)和特性來開發(fā)其應(yīng)用價值。CN102775816B公開了一種酸法提鋁后的粉煤灰棄渣改性制備橡膠填料的方法，具體是將提鋁后的粉煤灰棄渣淋洗、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對其進行改性，得到橡膠填料。該方法將是將粉煤灰提鋁殘渣淋洗、干燥后再磨細，即干法磨細，制備得到的粉煤灰殘渣粒度較大，用于橡膠填料不能起到很好的補強效果。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料，以更好地利用粉煤灰提鋁殘渣，將其變廢為寶。本發(fā)明的另一個目的在于提供上述粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料的制備方法，以利用粉煤灰提鋁殘渣制備得到粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料。本發(fā)明提供的粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料采用的技術(shù)方案如下：一種粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料，所述粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料由包括以下重量份數(shù)的原料制備得到：優(yōu)選地，所述聚乙二醇的重量份數(shù)為1-9，優(yōu)選3-7，比如5。優(yōu)選地，所述聚丙烯的重量份數(shù)為35-80，優(yōu)選50-70，比如67；所述粉煤灰提鋁殘渣的重量份數(shù)為20-40，優(yōu)選25-35，比如30。在本發(fā)明中，所述的粉煤灰提鋁殘渣是指粉煤灰提取氧化鋁之后形成的殘渣。粉煤灰提鋁殘渣是本領(lǐng)域所已知的，可以通過常規(guī)方法獲得。例如，可以通過CN102153117A、CN101870489A、CN102145904A、CN102145905A等方法獲得粉煤灰提鋁殘渣。例如CN102145905A中公開的酸溶提鋁工藝，將其通過引用的方式并入到本申請中。具體地，所述粉煤灰提鋁殘渣的制備方法可以包括以下步驟：1)、粉煤灰磁選除鐵:粉煤灰經(jīng)粉碎達到100目以下，加水配成固含量為20～40wt％的漿料，在立環(huán)式磁選機上進行磁選，磁選場強1.0～2.0萬GS；磁選后的漿料經(jīng)固液分離后得到固含量為25～50wt％的濾餅；2)、酸溶:將磁選后的濾餅置于耐酸反應(yīng)釜中進行鹽酸酸溶，鹽酸濃度為20～35wt％，鹽酸中HCl與粉煤灰中氧化鋁的摩爾比為4:1～9:1，溶出溫度為100℃～200℃，溶出壓力0.1～2.5MPa，溶出時間為0.5h～4h；優(yōu)選地，鹽酸濃度為20～30wt％，鹽酸中HCl與粉煤灰中氧化鋁的摩爾比為4.5:1～9:1，溶出溫度為130℃～150℃，溶出壓力0.3～1.0MPa，溶出時間為1.5h～2.5h；酸溶后產(chǎn)物經(jīng)固液分離，得到所述粉煤灰提鋁殘渣。上述步驟2)中，所述粉煤灰酸溶渣經(jīng)干燥脫水后，其各組分以氧化物形式計，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。粉煤灰結(jié)構(gòu)以四配位硅和四配位鋁為主，在酸性條件下，四配位的硅結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，基本不受酸溶影響，而四配位的鋁容易溶出，破壞了粉煤灰的原始結(jié)構(gòu)，使得提鋁后剩余的粉煤灰殘渣結(jié)構(gòu)疏松，有利于提鋁殘渣的磨細。酸法提鋁后排出的殘渣是含有水的，故本發(fā)明采用洗滌至pH為6-7后，采用濕法攪拌磨剝機進行濕法磨剝，這樣得到的粒度比干法磨細的粒度更細，濕法磨細后，經(jīng)烘干、打散，得到粒度較細的粉煤灰提鋁殘渣粉體。聚丙烯樹脂的晶態(tài)結(jié)構(gòu)有α、β、γ、δ和擬六方態(tài)5種，其中以α晶型最為常見與穩(wěn)定。在通常的加工條件下，由熔體自然冷卻的均相結(jié)晶主要為α晶型，在特定的條件下，如添加成核劑，可以產(chǎn)生β晶型的聚丙烯結(jié)構(gòu)。β晶型的聚丙烯結(jié)構(gòu)疏松，在β晶的多孔結(jié)晶區(qū)域存在大量的連續(xù)分子鏈聯(lián)接形成的擴展型鏈段網(wǎng)絡(luò)，使基體在受到應(yīng)力作用時能進行有效的應(yīng)力傳遞而消除內(nèi)應(yīng)力，并且β晶向剛性的α晶的轉(zhuǎn)變過程中能吸收較多的能量，因此，β晶型的聚丙烯具有比α晶型的聚丙烯更高的抗沖擊強度。本發(fā)明中，由于粉煤灰提鋁殘渣結(jié)構(gòu)疏松，易于磨細，采用濕法攪拌磨剝機進行濕法磨細，得到的粉煤灰提鋁殘渣粉體粒度較細，加入到聚丙烯中制備復合材料，發(fā)現(xiàn)在粉煤灰提鋁殘渣粉體添加量較小(<10wt％)的條件下，復合材料中有β晶型的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生，即α和β晶型共存，且聚丙烯復合材料的性能明顯提高；但當添加量較大(>10wt％),復合材料中只有α晶型的聚丙烯結(jié)構(gòu)。由此可知，磨細的粉煤灰提鋁殘渣具有誘導聚丙烯β晶型成核的作用，并且當粉煤灰提鋁殘渣粉體的添加量>10wt％時，β晶型消失。粉煤灰提鋁殘渣主要成分是非晶態(tài)氧化硅及未被提取剩余的氧化鋁，顆粒表面含有大量的硅羥基，表面呈親水疏油性，與聚丙烯的相容性差，添加量大時容易團聚，難以在膠料中分散均勻，使得聚丙烯復合材料的性能較差。由于粉煤灰提鋁殘渣表面含有大量硅羥基，本發(fā)明在材料中加入聚乙二醇作為表面改性劑，以改善粉煤灰提鋁殘渣與聚丙烯的界面相容性。聚乙二醇的有機基團與聚丙烯有較好的相容性，且聚乙二醇的醚基、羥基與粉煤灰提鋁殘渣顆粒表面的硅羥基形成氫鍵，使粉煤灰提鋁殘渣顆粒表面包覆上聚乙二醇，從而提高復合材料中粉煤灰提鋁殘渣顆粒與聚丙烯的相容性和結(jié)合力，使復合材料的綜合性能提高；同時，在本發(fā)明中，聚乙二醇還具有誘導聚丙烯產(chǎn)生β晶型結(jié)構(gòu)的作用，在粉煤灰提鋁殘渣添加量大于10％的條件下，添加聚乙二醇的復合材料中的聚丙烯有β晶型的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生，使得粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料沖擊強度明顯提高。而且，聚乙二醇還可同時作為復合材料的分散劑和潤滑劑，進一步改善復合材料的加工性能。聚乙二醇的重量份數(shù)為1-9，尤其是3-7，比如5時，對聚丙烯β晶型的誘導作用更好，復合材料的沖擊強度進一步提高。本發(fā)明的技術(shù)方案，實現(xiàn)了粉煤灰提鋁殘渣的廢物利用，變廢為寶的同時，避免了粉煤灰提鋁殘渣直接排放對環(huán)境造成污染，也降低了聚丙烯塑料制品的生產(chǎn)成本，提高了聚丙烯塑料制品的質(zhì)量，提高了經(jīng)濟效益。由于酸法得到的粉煤灰提鋁殘渣結(jié)構(gòu)疏松、密度低，容易磨細，可作為填料用于塑料中。優(yōu)選地，所述粉煤灰提鋁殘渣的粒度為D90≤2μm，比如1.8、1.5或1μm，pH為6-7，比如7或6.5。粉煤灰提鋁殘渣的粒度越小，制得的復合材料性能越好。而其pH影響硅羥基與聚乙二醇的結(jié)合，最終影響復合材料的性能。pH值大于6時，制得的復合材料性能較好。優(yōu)選地，所述聚乙二醇為聚乙二醇200、聚乙二醇400或聚乙二醇600中的任意一種或多種的組合。優(yōu)選地，所述聚乙二醇為重量比為(1.5-2.5):1的聚乙二醇200和聚乙二醇600的組合。發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，聚乙二醇為重量比為(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的組合時，得到的粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料的性能更好，尤其是韌性(體現(xiàn)于沖擊強度)有較大的提高。本發(fā)明所用的加工助劑可以是本領(lǐng)域常用的加工助劑，例如分散劑、抗氧劑、潤滑劑和/或增塑劑等。優(yōu)選地，所述加工助劑為聚乙烯蠟、液體石蠟、抗氧劑1010或抗氧劑168中的任意一種或多種的組合。優(yōu)選地，所述加工助劑為重量比為(1.5-2.5):(0.5-1.5)的抗氧劑1010和氧化劑168?？寡鮿?010能有效地防止聚合物材料在長期老化過程中的熱氧化降解，同時也是一種高效的加工穩(wěn)定劑，能改善聚合物材料在高溫加工條件下的耐變色性，抗氧劑1010與168并用有協(xié)同效應(yīng)。發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，當重量比為(1.5-2.5):(0.5-1.5)的抗氧劑1010和氧化劑168，尤其是2:1的抗氧劑1010和氧化劑168相結(jié)合作為助劑時，得到的粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料的加工穩(wěn)定性和耐變色性均較高。優(yōu)選地，所述加工助劑為重量比為10:(1.5-2.5):(0.5-1.5)的液體石蠟、抗氧劑1010和氧化劑168。液體石蠟是分散劑，可用于改善粉煤灰提鋁殘渣在聚丙烯基體中的分散性；抗氧劑1010與168并用有協(xié)同效應(yīng)，能有效地防止聚合物材料在長期老化過程中的熱氧化降解，并改善聚合物材料在高溫加工條件下的耐變色性。發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，當重量比為10:(1.5-2.5):(0.5-1.5)的液體石蠟、抗氧劑1010和氧化劑168，尤其是10:2:1的液體石蠟、抗氧劑1010和氧化劑168相結(jié)合作為助劑時，不僅粉煤灰提鋁殘渣的分散性好，而且得到的粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料的綜合性能較好。優(yōu)選地，所述聚丙烯為均聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯，優(yōu)選為嵌段共聚聚丙烯EPS30R。上述粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)將粉煤灰提鋁殘渣依次進行水洗、濕法磨細、烘干和打散，得到粉煤灰提鋁殘渣粉體；(2)按照重量份數(shù)比向混合機中加入聚丙烯、聚乙二醇、加工助劑和步驟(1)得到的粉煤灰提鋁殘渣粉體，混合至均勻，得到混合料；(3)將步驟(2)得到的混合料經(jīng)雙螺桿擠出機擠出、造粒，再經(jīng)注塑機注塑成型，得到粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料。優(yōu)選地，所述制備方法包括以下步驟：(1)將粉煤灰提鋁殘渣依次進行水洗至pH為6-7、濕法磨細至粒度為D90≤2μm、烘干和打散，得到粉煤灰提鋁殘渣粉體；(2)按照重量份數(shù)比向混合機中加入聚丙烯和聚乙二醇，混合1-3min，然后按照重量份數(shù)比繼續(xù)向所述混合機中加入助劑和步驟(1)得到的粉煤灰提鋁殘渣粉體，繼續(xù)混合1-5min，得到混合料；在一種實施方式中，所述混合機的型號為GH-10DY，生產(chǎn)廠家為北京市塑料機械廠，混合條件為：1200～1500r/min；(3)將步驟(2)得到的混合料經(jīng)雙螺桿擠出機擠出、造粒，再經(jīng)注塑機注塑成型，得到粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料。本發(fā)明的有益效果在于：1)本發(fā)明采用濕法攪拌磨剝機進行濕法磨細，可得到粒徑很細的提鋁殘渣粉煤灰，其粒徑可達2μm以下；磨細后的粉煤灰提鋁殘渣經(jīng)干燥、打散后添加到聚丙烯中，在添加量較少時具有誘導聚丙烯中β晶型產(chǎn)生的作用，提高聚丙烯的性能。2)當粉煤灰提鋁殘渣添加量大時，聚乙二醇作為表面改性劑添加到復合材料中，可改善粉煤灰提鋁殘渣與聚丙烯的界面相容性和結(jié)合力，提高復合材料的綜合性能；聚乙二醇還具有誘導聚丙烯產(chǎn)生β晶型結(jié)構(gòu)的作用，添加聚乙二醇的復合材料中的聚丙烯有β晶型的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生，使得粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料沖擊強度明顯提高；而且，聚乙二醇還可作為復合材料的分散劑和潤滑劑，進一步改善復合材料的加工性能和力學性能。3)本發(fā)明的粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料，用粉煤灰提鋁殘渣作為無機填料與聚丙烯復合制備復合材料，且利用聚乙二醇提高復合材料性能，不僅能夠變廢為寶，避免粉煤灰提鋁殘渣直接排放對環(huán)境造成污染，而且還能降低聚丙烯塑料制品的成本，提高經(jīng)濟效益。附圖說明圖1是實施例2、實施例3和對比例1中得到的粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料的XRD圖譜；圖2是實施例7、實施例9和對比例2中得到的粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料的XRD圖譜。具體實施方式以下通過具體實施例對本發(fā)明技術(shù)方案及其效果做進一步說明。以下實施例僅用于說明本發(fā)明的內(nèi)容，并不用于限制本發(fā)明的保護范圍。應(yīng)用本發(fā)明的構(gòu)思對本發(fā)明進行的簡單改變都在本發(fā)明要求保護的范圍內(nèi)。以下實施例中，所用聚丙烯的型號為EPS30，廠家為中石化股份有限公司茂名分公司；雙螺桿擠出機的型號為SHJ-20，廠家為南京杰恩特機電有限公司，擠出溫度為：175-200℃注塑機的型號為TY-200，廠家為杭州大禹機械公司，注塑成型溫度為175-185℃，注塑壓力為75～85MPa；混合機的型號為GH-10DY，生產(chǎn)廠家為北京市塑料機械廠，混合條件為：1200～1500r/min。表2中各參數(shù)的測試方法如下：拉伸性能依據(jù)GB/T1040.2-2006《塑料拉伸性能的測定第2部分：模塑和擠塑塑料的試驗條件》進行測試；彎曲性能依據(jù)GB/T9341-2008《塑料彎曲性能的測定》進行測試；沖擊性能依據(jù)GB/T1843-2008《塑料懸臂梁沖擊實驗方法》進行測試；熔體流動速率測試依據(jù)GB/T3682-2000《熱塑性塑料熔體質(zhì)量流動速率和熔體體積流動速率的測定》進行測試。粉煤灰提鋁殘渣的制備原料粉煤灰提鋁殘渣的制備原料為某熱電廠產(chǎn)出的循環(huán)流化床粉煤粉，其化學成分如表1所示。表1循環(huán)流化床粉煤灰化學成分(wt％)SiO2Al2O3TiO2CaOMgOFe2O3FeOK2ONa2OLOSSO2總和34.7046.281.483.610.211.540.220.390.177.171.3295.77實施例1取上述流化床粉煤灰(表1)，粉碎至200目(泰勒標準篩)，加水制成固含量為33wt％的漿料，使用立環(huán)磁選機(參見中國專利CN102145905A，并將其全部內(nèi)容引入本文)，在場強為1.5萬GS下磁選兩遍，經(jīng)板框壓濾機壓濾后得到固含量為37.5wt％的濾餅；向所述濾餅中加入濃度為28wt％的工業(yè)鹽酸進行酸溶反應(yīng)，鹽酸中的HCl與粉煤灰中的氧化鋁的摩爾比為6:1，反應(yīng)溫度150℃，反應(yīng)壓力0.6MPa，反應(yīng)時間2h，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)固液分離得到粉煤灰酸溶渣G1。取上述粉煤灰酸溶渣G1水洗至pH值為6-7，過濾，置于80℃的鼓風干燥箱中，干燥至水含量不大于0.1wt％，得干燥產(chǎn)物(粉煤灰提鋁殘渣)G2。實施例2原料：967g聚丙烯，30g實施例1制得的G2(粉煤灰提鋁殘渣)，2g抗氧劑1010，1g抗氧劑168。制備方法：(1)將G2濕法磨細至粒度D90為1μm、烘干、打散，得到粉煤灰提鋁殘渣粉體；(2)向混合機中加入聚丙烯、抗氧劑1010、抗氧劑168和步驟(1)得到的粉煤灰提鋁殘渣粉體，混合5min，得到混合料；(3)將步驟(2)得到的混合料經(jīng)雙螺桿擠出機擠出、造粒，再經(jīng)注塑機注塑成型，得到粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料。實施例3原料：947g聚丙烯，50g實施例1制得的G2(粉煤灰提鋁殘渣)，2g抗氧劑1010，1g聚乙烯蠟。制備方法：(1)將G2濕法磨細至粒度D90為1.5μm、烘干、打散，得到粉煤灰提鋁殘渣粉體；(2)向混合機中加入聚丙烯、抗氧劑1010、抗氧劑168和步驟(1)得到的粉煤灰提鋁殘渣粉體，混合5min，得到混合料；(3)將步驟(2)得到的混合料經(jīng)雙螺桿擠出機擠出、造粒，再經(jīng)注塑機注塑成型，得到粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料。實施例4原料：927g聚丙烯，70g實施例1制得的G2(粉煤灰提鋁殘渣)，2g液體石蠟，1g抗氧劑168。制備方法：(1)將G2濕法磨細至粒度D90為1.6μm、烘干、打散，得到粉煤灰提鋁殘渣粉體；(2)向混合機中加入聚丙烯、液體石蠟、抗氧劑168和步驟(1)得到的粉煤灰提鋁殘渣粉體，混合5min，得到混合料；(3)將步驟(2)得到的混合料經(jīng)雙螺桿擠出機擠出、造粒，再經(jīng)注塑機注塑成型，得到粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料。實施例5原料：897g聚丙烯，100g實施例1制得的G2(粉煤灰提鋁殘渣)，2g抗氧劑1010，10g抗氧劑168。制備方法：(1)將G2濕法磨細至粒度D90為2μm、烘干、打散，得到粉煤灰提鋁殘渣粉體；(2)向混合機中加入聚丙烯、抗氧劑1010、抗氧劑168和步驟(1)得到的粉煤灰提鋁殘渣粉體，混合5min，得到混合料；(3)將步驟(2)得到的混合料經(jīng)雙螺桿擠出機擠出、造粒，再經(jīng)注塑機注塑成型，得到粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料。實施例6原料：747.5g聚丙烯，200g實施例1制得的G2(粉煤灰提鋁殘渣)，35g聚乙二醇200，15g液體石蠟，2g抗氧劑1010，0.5g抗氧劑168。制備方法：(1)將G2濕法磨細至粒度D90為1μm、烘干、打散，得到粉煤灰提鋁殘渣粉體；(2)向混合機中加入聚丙烯和聚乙二醇200，混合3min，然后繼續(xù)向所述混合機中加入液體石蠟、抗氧劑1010、抗氧劑168和步驟(1)得到的粉煤灰提鋁殘渣粉體，繼續(xù)混合5min，得到混合料；(3)將步驟(2)得到的混合料經(jīng)雙螺桿擠出機擠出、造粒，再經(jīng)注塑機注塑成型，得到粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料。實施例7原料：642g聚丙烯，300g實施例1制得的G2(粉煤灰提鋁殘渣)，35g聚乙二醇400，20g份聚乙烯蠟，2g抗氧劑1010，1g抗氧劑168。制備方法：(1)將G2濕法磨細至粒度D90為1.9μm、烘干、打散，得到粉煤灰提鋁殘渣粉體；(2)向混合機中加入聚丙烯和聚乙二醇400，混合3min，然后繼續(xù)向所述混合機中加入聚乙烯蠟、抗氧劑1010、抗氧劑168和步驟(1)得到的粉煤灰提鋁殘渣粉體，繼續(xù)混合5min，得到混合料；(3)將步驟(2)得到的混合料經(jīng)雙螺桿擠出機擠出、造粒，再經(jīng)注塑機注塑成型，得到粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料。實施例8原料：676g聚丙烯，300g實施例1制得的G2(粉煤灰提鋁殘渣)，20g聚乙二醇600，3g抗氧劑1010，1g抗氧劑168。制備方法：(1)將G2濕法磨細至粒度D90為1.7μm、烘干、打散，得到粉煤灰提鋁殘渣粉體；(2)向混合機中加入聚丙烯和聚乙二醇600，混合3min，然后繼續(xù)向所述混合機中加入抗氧劑1010、抗氧劑168和步驟(1)得到的粉煤灰提鋁殘渣粉體，繼續(xù)混合5min，得到混合料；(3)將步驟(2)得到的混合料經(jīng)雙螺桿擠出機擠出、造粒，再經(jīng)注塑機注塑成型，得到粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料。實施例9原料：637g聚丙烯，300g實施例1制得的G2(粉煤灰提鋁殘渣)，20g聚乙二醇200，30g聚乙二醇400，10g液體石蠟，2g抗氧劑1010，1g抗氧劑168。制備方法：(1)將G2濕法磨細至粒度D90為1.5μm、烘干、打散，得到粉煤灰提鋁殘渣粉體；(2)向混合機中加入聚丙烯、聚乙二醇200和聚乙二醇400，混合3min，然后繼續(xù)向所述混合機中加入液體石蠟、抗氧劑1010、抗氧劑168和步驟(1)得到的粉煤灰提鋁殘渣粉體，繼續(xù)混合5min，得到混合料；(3)將步驟(2)得到的混合料經(jīng)雙螺桿擠出機擠出、造粒，再經(jīng)注塑機注塑成型，得到粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料。實施例9’原料：637g聚丙烯，300g實施例1制得的G2(粉煤灰提鋁殘渣)，33.3g聚乙二醇200，16.7g聚乙二醇600，10g液體石蠟，2g抗氧劑1010，1g抗氧劑168。制備方法：(1)將G2濕法磨細至粒度D90為1.5μm、烘干、打散，得到粉煤灰提鋁殘渣粉體；(2)向混合機中加入聚丙烯、聚乙二醇200和聚乙二醇600，混合3min，然后繼續(xù)向所述混合機中加入液體石蠟、抗氧劑1010、抗氧劑168和步驟(1)得到的粉煤灰提鋁殘渣粉體，繼續(xù)混合5min，得到混合料；(3)將步驟(2)得到的混合料經(jīng)雙螺桿擠出機擠出、造粒，再經(jīng)注塑機注塑成型，得到粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料。實施例10原料：587g聚丙烯，350g實施例1制得的G2(粉煤灰提鋁殘渣)，60g聚乙二醇400，2g抗氧劑1010，1g抗氧劑168。制備方法：(1)將G2濕法磨細至粒度D90為2μm、烘干、打散，得到粉煤灰提鋁殘渣粉體；(2)向混合機中加入聚丙烯和聚乙二醇400，混合3min，然后繼續(xù)向所述混合機中加入抗氧劑1010、抗氧劑168和步驟(1)得到的粉煤灰提鋁殘渣粉體，繼續(xù)混合5min，得到混合料；(3)將步驟(2)得到的混合料經(jīng)雙螺桿擠出機擠出、造粒，再經(jīng)注塑機注塑成型，得到粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料。實施例11原料：409g聚丙烯，500g實施例1制得的G2(粉煤灰提鋁殘渣)，90g聚乙二醇400，0.5g抗氧劑1010，0.5g抗氧劑168。制備方法：(1)將G2濕法磨細至粒度D90為1μm、烘干、打散，得到粉煤灰提鋁殘渣粉體；(2)向混合機中加入聚丙烯和聚乙二醇400，混合3min，然后繼續(xù)向所述混合機中加入抗氧劑1010、抗氧劑168和步驟(1)得到的粉煤灰提鋁殘渣粉體，繼續(xù)混合5min，得到混合料；(3)將步驟(2)得到的混合料經(jīng)雙螺桿擠出機擠出、造粒，再經(jīng)注塑機注塑成型，得到粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料。對比例1：原料：1000g聚丙烯。制備方法：將聚丙烯注塑機注塑成型，得到聚丙烯測試樣條。對比例2原料：697g聚丙烯，300g實施例1制得的G2(粉煤灰提鋁殘渣)，2g抗氧劑1010，1g抗氧劑168。制備方法：(1)將G2濕法磨細至粒度D90為1.5μm、烘干、打散，得到粉煤灰提鋁殘渣粉體；(2)向混合機中加入聚丙烯、抗氧劑1010、抗氧劑168和步驟(1)得到的粉煤灰提鋁殘渣粉體，繼續(xù)混合5min，得到混合料；(3)將步驟(2)得到的混合料經(jīng)雙螺桿擠出機擠出、造粒，再經(jīng)注塑機注塑成型，得到粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料。對比例3原料：637g聚丙烯，300gCN102775816B中實施例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液體石蠟，2g抗氧劑1010，1g抗氧劑168。制備方法：(1)向混合機中加入聚丙烯、聚乙二醇200和聚乙二醇600，混合3min，然后繼續(xù)向所述混合機中加入液體石蠟、抗氧劑1010、抗氧劑168和CN102775816B中實施例1得到的活性改性灰渣，繼續(xù)混合5min，得到混合料；(2)將步驟(1)得到的混合料經(jīng)雙螺桿擠出機擠出、造粒，再經(jīng)注塑機注塑成型，得到粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料。以上實施例2-11、9’和對比例2-3中制得的粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料以及對比例1中制得的聚丙烯測試樣條的性能測試結(jié)果見表2。表2粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料的性能根據(jù)表2，由實施例2～5可知，當粉煤灰提鋁殘渣添加量較少時(<10wt％)，能提高聚丙烯的綜合性能。比較實施例2～3和對比例1，添加了少量粉煤灰提鋁殘渣的聚丙烯的拉伸強度、彎曲強度、彎曲模量、沖擊強度等性能均比純聚丙烯的高，熔體流動速率與純聚丙烯相當，表明添加少量的粉煤灰提鋁殘渣能同時提高聚丙烯的剛性、韌性，且加工性能變化不大。這是由于粉煤灰提鋁殘渣粉體添加量較小(<10wt％)的條件下，粉煤灰提鋁殘渣具有誘導聚丙烯中β晶型產(chǎn)生的作用，材料中有β晶型的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生，即α和β晶型共存，見圖1。由圖1的XRD圖譜中可以看出，添加3份粉煤灰提鋁殘渣的實施例2和添加5份粉煤灰提鋁殘渣的實施例3的聚丙烯都具有六個明顯的特征峰，其中五個為聚丙烯α晶型的特征峰，2θ分別為14.46°、17.27°、18.88°、21.33°、22.22°，分別對應(yīng)α晶型的晶面(110)、(040)、(130)、(111)、(131)；一個為聚丙烯β晶型的特征峰，2θ為16.40°，對應(yīng)β晶型的晶面(300)。而純聚丙烯的曲線只有聚丙烯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沖擊強度；由于粉煤灰提鋁殘渣粒度細，少量添加對聚丙烯具有補強作用，可提高基體樹脂的拉伸強度、彎曲強度等性能。因此，聚丙烯拉伸強度、彎曲強度、彎曲模量、沖擊強度等性能均優(yōu)于比純聚丙烯，由于粉煤灰提鋁殘渣添加量少，加工性能變化不大。根據(jù)表2，由實施例6～11及9’可知，當粉煤灰提鋁殘渣添加量較大時(>10wt％)，聚乙二醇能改善粉煤灰提鋁殘渣與聚丙烯的相容性，提高粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料的綜合性能。比較實施例7～9和對比例2，當將粉煤灰提鋁殘渣作為無機填料加入聚丙烯基體中制備復合材料時，如果不加入聚乙二醇，則制得的復合材料的沖擊強度和熔體流動速率均較低，即其韌性和加工性能均較差；而當加入聚乙二醇時，制得的復合材料的沖擊強度和熔體流動速率相對于不加時均有較大提高。實施例8中，沖擊強度比不加聚乙二醇時提高85％，熔體流動速率比不加聚乙二醇時時提高84％。實施例9中，沖擊強度比不加聚乙二醇時提高142％，熔體流動速率比不加聚乙二醇時提高200％。表明復合材料的韌性和加工性能均較好。這充分說明，聚乙二醇的加入，對復合材料性能的影響很大，即添加聚乙二醇的粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料的綜合性能明顯高于未添加聚乙二醇的復合材料的綜合性能。這是由于粉煤灰提鋁殘渣表面含有大量硅羥基，表面呈親水疏油性，與聚丙烯的相容性差，添加量大時容易團聚，難以在膠料中分散均勻，使得聚丙烯復合材料的性能較差。聚乙二醇作為表面改性劑，可以改善粉煤灰提鋁殘渣與聚丙烯的界面相容性，從而提高復合材料中粉煤灰提鋁殘渣顆粒與聚丙烯的相容性和結(jié)合力，使復合材料的綜合性能提高；同時，聚乙二醇還具有誘導聚丙烯產(chǎn)生β晶型結(jié)構(gòu)的作用(見圖2)。由圖2中的XRD圖譜可以看出，添加了聚乙二醇的實施例7和實施例9的粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料都具有六個明顯的特征峰，其中五個為聚丙烯α晶型的特征峰，2θ分別為14.46°、17.27°、18.88°、21.33°、22.22°，分別對應(yīng)α晶型的晶面(110)、(040)、(130)、(111)、(131)；一個為聚丙烯β晶型的特征峰，2θ為16.40°，對應(yīng)β晶型的晶面(300)。而未添加聚乙二醇的對比例2的粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料的曲線只有聚丙烯α晶型的特征峰。因此，聚乙二醇使得粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料沖擊強度明顯提高；而且，聚乙二醇還可同時作為復合材料的分散劑和潤滑劑，進一步改善復合材料的加工性能。同時，由實施例9的數(shù)據(jù)可知，當加工助劑為重量比為10:2:1的液體石蠟、抗氧劑1010和氧化劑168時，相對于加工助劑為其他的加工助劑時制備得到的復合材料，不僅粉煤灰提鋁殘渣的分散性好，而且得到的粉煤灰提鋁殘渣/聚丙烯復合材料的綜合性能較好。由實施例9、9’以及對比例3的比較可知，當聚乙二醇為重量比為2:1的聚乙二醇200和聚乙二醇600時，相比于其他的聚乙二醇制得的復合材料，其沖擊強度有較大的提高；而當所用粉煤灰提鋁殘渣經(jīng)本發(fā)明發(fā)明處理后，相對于直接使用CN102775816B中實施例1得到的活性改性灰渣，制得的復合材料，其整體性能均較好。當前第1頁1 2 3