本發(fā)明屬于資源循環(huán)利用領(lǐng)域，具體涉及一種用于橡膠填料的改性脫硫灰及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著我國控制和削減SO₂排放力度的不斷加大，煙氣脫硫已進入快速發(fā)展階段。伴隨著脫硫裝置的陸續(xù)安裝，脫硫產(chǎn)物越來越多。由于半干法脫硫灰的成分極其復(fù)雜，由脫硫劑、脫硫產(chǎn)物與飛灰等多種成分組成，并且脫硫灰中的亞硫酸鈣在被利用過程中性質(zhì)十分不穩(wěn)定，所以大多是以堆放和拋棄處理為主。因此，如何大規(guī)模、高效的利用脫硫灰，實現(xiàn)環(huán)境減負(fù)，企業(yè)增效，是一個迫切需要解決的問題。

橡膠作為廣泛應(yīng)用的聚合物材料，其在制備加工過程中需要大量使用填料以改善其的力學(xué)性能、加工性能和填充增容。目前常用的橡膠填料主要包括炭黑、白炭黑等，但是炭黑與白炭黑的生產(chǎn)不僅工藝繁雜，而且需要消耗大量能源和資源，導(dǎo)致成本較高。面對上述問題，脫硫灰是一種潛在的補強填料，利用含有的CaO、SO₃等成分發(fā)揮補強作用，實現(xiàn)工業(yè)廢料的循環(huán)利用，促進煙氣脫硫企業(yè)增效、橡膠制品行業(yè)降成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有橡膠工業(yè)主要填料炭黑和白炭黑的價格較高，脫硫灰直接填充于橡膠中極易發(fā)生團聚，以及脫硫灰無機界面與橡膠有機界面的相容性較差的問題，本發(fā)明提供了一種用于橡膠填料的改性脫硫灰，以期解決以上問題。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的。

本發(fā)明提供了一種用于橡膠填料的改性脫硫灰，該改性脫硫灰按重量百分比配方如下：

硅烷偶聯(lián)劑 0.3％～0.9％；

硬酯酸 0.2％～0.6％；

脫硫灰 98.5％～99.5％。

所述硅烷偶聯(lián)劑為工業(yè)純；所述硬脂酸為分析純；所述脫硫灰的細度為600目～1000目。

本發(fā)明同時提供了上述改性脫硫灰的制備方法，包括如下步驟：

將脫硫灰與硅烷偶聯(lián)劑、硬酯酸進行混合，利用恒溫磁力攪拌器在攪拌溫度60℃～80℃與攪拌時間20min～60min下對其進行攪拌，獲得改性脫硫灰。

本發(fā)明的科學(xué)原理：

脫硫灰的細度為600目～1000目，造成吸濕性能較增強，導(dǎo)致補強效果不明顯，所以采用硅烷偶聯(lián)劑、硬酯酸對脫硫灰表面進行改性處理，形成改性脫硫灰，既能克服脫硫灰的弊端，又能提高對橡膠的補強效果。而且，由于改性脫硫灰作為一種堿性物質(zhì)，填充于橡膠中，可以加快硫化速度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明解決了脫硫灰直接填充于橡膠中極易發(fā)生團聚，以及脫硫灰無機界面與橡膠有機界面的相容性較差的問題。

2、本發(fā)明利用改性脫硫灰作為橡膠填料，解決了橡膠工業(yè)主要填料炭黑和白炭黑的價格較高，實現(xiàn)了工業(yè)廢料的循環(huán)利用，促進煙氣脫硫企業(yè)增效、橡膠制品行業(yè)降成本，帶來了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

附圖說明

圖1為本發(fā)明改性脫硫灰丁苯橡膠(對比例1)的掃描電鏡圖；

圖2為本發(fā)明改性脫硫灰丁苯橡膠(對比例2)的掃描電鏡圖；

從圖1與圖2可以看出，脫硫灰在丁苯橡膠表面存在脫落現(xiàn)象，同時脫硫灰在丁苯橡膠表面出現(xiàn)大量沉淀，并且出現(xiàn)明顯的團聚現(xiàn)象。這是因為只利用硅烷偶聯(lián)劑或硬酯酸改性脫硫灰，依然在丁苯橡膠表面出現(xiàn)團聚。

圖3為本發(fā)明改性脫硫灰丁苯橡膠(實施例6)的掃描電鏡圖；

從圖3可以看出，只有少許脫硫灰在丁苯橡表面沉淀，說明硅烷偶聯(lián)劑與硬酯酸共同改性脫硫灰，其具有良好的分散性；同時丁苯橡膠表面極少出現(xiàn)因改性脫硫灰脫落而留下的空洞，說明其具有優(yōu)良的力學(xué)性能。

具體實施方式

以下結(jié)合具體實施例詳述本發(fā)明，但本發(fā)明不局限于下述實施例。

一、本發(fā)明一種用于橡膠填料的改性脫硫灰的制備方法

實施例1

以制備本發(fā)明產(chǎn)品100g為例所用的組分及其質(zhì)量配比為：

硅烷偶聯(lián)劑 0.6g

硬酯酸 0.3g

脫硫灰 99.1g

所述硅烷偶聯(lián)劑為工業(yè)純；所述硬脂酸為分析純；所述脫硫灰的細度為800目。

將脫硫灰與硅烷偶聯(lián)劑、硬酯酸進行混合，利用恒溫磁力攪拌器在攪拌溫度65℃與攪拌時間40min下對其進行攪拌，獲得改性脫硫灰。

實施例2

硅烷偶聯(lián)劑 0.7g

硬酯酸 0.5g

脫硫灰 98.8g

所述硅烷偶聯(lián)劑為工業(yè)純；所述硬脂酸為分析純；所述脫硫灰的細度為1000目。

將脫硫灰與硅烷偶聯(lián)劑、硬酯酸進行混合，利用恒溫磁力攪拌器在攪拌溫度75℃與攪拌時間60min下對其進行攪拌，獲得改性脫硫灰。

實施例3

以制備本發(fā)明產(chǎn)品100g為例所用的組分及其質(zhì)量配比為：

硅烷偶聯(lián)劑 0.8g

硬酯酸 0.2g

脫硫灰 99.0g

所述硅烷偶聯(lián)劑為工業(yè)純；所述硬脂酸為分析純；所述脫硫灰的細度為700目。

將脫硫灰與硅烷偶聯(lián)劑、硬酯酸進行混合，利用恒溫磁力攪拌器在攪拌溫度70℃與攪拌時間20min下對其進行攪拌，獲得改性脫硫灰。

實施例4

以制備本發(fā)明產(chǎn)品100g為例所用的組分及其質(zhì)量配比為：

硅烷偶聯(lián)劑 0.9g

硬酯酸 0.6g

脫硫灰 98.5g

所述硅烷偶聯(lián)劑為工業(yè)純；所述硬脂酸為分析純；所述脫硫灰的細度為600目。

將脫硫灰與硅烷偶聯(lián)劑、硬酯酸進行混合，利用恒溫磁力攪拌器在攪拌溫度60℃與攪拌時間50min下對其進行攪拌，獲得改性脫硫灰。

實施例5

以制備本發(fā)明產(chǎn)品100g為例所用的組分及其質(zhì)量配比為：

硅烷偶聯(lián)劑 0.5g

硬酯酸 0.4g

脫硫灰 99.1g

所述硅烷偶聯(lián)劑為工業(yè)純；所述硬脂酸為分析純；所述脫硫灰的細度為900目。

將脫硫灰與硅烷偶聯(lián)劑、硬酯酸進行混合，利用恒溫磁力攪拌器在攪拌溫度80℃與攪拌時間30min下對其進行攪拌，獲得改性脫硫灰。

實施例6

以制備本發(fā)明產(chǎn)品100g為例所用的組分及其質(zhì)量配比為：

硅烷偶聯(lián)劑 0.8g

硬酯酸 0.4g

脫硫灰 98.8g

所述硅烷偶聯(lián)劑為工業(yè)純；所述硬脂酸為分析純；所述脫硫灰的細度為800目。

將脫硫灰與硅烷偶聯(lián)劑、硬酯酸進行混合，利用恒溫磁力攪拌器在攪拌溫度70℃與攪拌時間40min下對其進行攪拌，獲得改性脫硫灰。

對比例1

以制備本產(chǎn)品100g為例所用的組分及其質(zhì)量配比為：

硅烷偶聯(lián)劑 0.0g

硬酯酸 0.3g

脫硫灰 99.7g

所述硅烷偶聯(lián)劑為工業(yè)純；所述硬脂酸為分析純；所述脫硫灰的細度為800目。

將脫硫灰與硅烷偶聯(lián)劑、硬酯酸進行混合，利用恒溫磁力攪拌器在攪拌溫度70℃與攪拌時間40min下對其進行攪拌，獲得改性脫硫灰。

對比例2

以制備本產(chǎn)品100g為例所用的組分及其質(zhì)量配比為：

硅烷偶聯(lián)劑 0.7g

硬酯酸 0.0g

脫硫灰 99.3g

所述硅烷偶聯(lián)劑為工業(yè)純；所述硬脂酸為分析純；所述脫硫灰的細度為800目。

將脫硫灰與硅烷偶聯(lián)劑、硬酯酸進行混合，利用恒溫磁力攪拌器在攪拌溫度70℃與攪拌時間40min下對其進行攪拌，獲得改性脫硫灰。

二、本發(fā)明改性脫硫灰加入橡膠后的力學(xué)性能測試

制備實施例1～6及對比例1～2，其性能檢測過程如下：

將丁苯橡膠(100份)放入開煉機薄通3～5次后，將丁苯橡膠加入密煉機(密煉溫度70℃)混煉3min，依次加入氧化鋅(2.5份)混合樣混煉1min、加入炭黑(30份)與改性脫硫灰(20份)混合樣混煉1min、加入促進劑(1.0份)和硫磺(1.5份)混煉1min后取出備用，即密煉膠；將密煉膠放入開煉機薄通6～8次，打三角包5次后停放12h后，稱取60g的密煉膠，采用四柱式平板硫化機進行硫化，硫化溫度為145℃，硫化一定時間后放置24h，獲得改性脫硫灰丁苯橡膠。

《硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測定》(GB/T528-2009)測試改性脫硫灰丁苯橡膠的拉伸性能；《硫化橡膠或熱塑性橡膠撕裂強度的測定(褲型、直角形、新月形試樣)》(GB/T529-2008)測試改性脫硫灰丁苯橡膠的撕裂強度；《硫化橡膠或熱塑性橡膠壓入硬度試驗方法第1部分：邵氏硬度計法(邵爾硬度)》測試改性脫硫灰丁苯橡膠的硬度。

表1.改性脫硫灰丁苯橡膠力學(xué)性能

將天然橡膠(100份)放入開煉機薄通1～3次后，將天然橡膠加入密煉機(密煉溫度70℃)混煉3min，依次加入氧化鋅(6.0份)混合樣混煉1min、加入炭黑(30份)與改性脫硫灰(20份)混合樣混煉1min、加入促進劑(0.5份)和硫磺(2.5份)混煉1min后取出備用，即密煉膠；將密煉膠放入開煉機薄通2～4次，打三角包3次后停放12h后，稱取60g的密煉膠，采用四柱式平板硫化機進行硫化，硫化溫度為145℃，硫化一定時間后放置24h，獲得改性脫硫灰天然橡膠

《硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測定》(GB/T528-2009)測試改性脫硫灰天然橡膠的拉伸性能；《硫化橡膠或熱塑性橡膠撕裂強度的測定(褲型、直角形、新月形試樣)》(GB/T529-2008)測試改性脫硫灰天然橡膠的撕裂強度；《硫化橡膠或熱塑性橡膠壓入硬度試驗方法第1部分：邵氏硬度計法(邵爾硬度)》測試改性脫硫灰天然橡膠的硬度。

表2.改性脫硫灰天然橡膠力學(xué)性能