一种煤矸石改性酚醛树脂制取热固性塑料的方法技术

本发明专利技术提供一种煤矸石改性酚醛树脂制取热固性塑料的方法，包括以下步骤：（１）将煤矸石原料破碎制粉；（２）将煤矸石粉用偶联剂作表面处理；（３）将经表面处理的煤矸石粉与酚醛树脂、木粉、丁腈橡胶混合热炼；（４）将热炼后的物料冷却并粉碎得到酚醛模塑粉；（５）将酚醛模塑粉用固化剂固化成型。本发明专利技术方法利用煤矸石作为填料对酚醛树脂进行改性处理，达到降低酚醛塑料成本的目的，还可改善酚醛塑料的各种机械和力学性能，同时为煤矸石的综合利用开辟了一条新路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于三废处理及塑料制造领域，具体涉及煤矸石废物利用及热固性塑料的制造技术，更具体涉及。
技术介绍
煤矸石是与煤伴生的岩石，是煤炭开采、洗选加工过程中产生的固体废弃物。我 国煤炭开采和洗选加工过程中产生的煤矸石约占煤炭产量的10% _20%，其利用率不到 30%。大多数煤矿都堆积了大量的煤矸石，侵占良田，严重污染环境。在资源日益短缺、环 境保护日益严格的形势下，如何实现煤矸石的资源化利用，是当前必须解决的问题。利用煤 矸石作为主要原料，加入适当助剂，制备性能优异的化工材料，不仅可有效地处理一部分煤 矸石，更因具来源丰富、价格低廉，还可给企业带来显著的经济效益。 目前塑料工业的发展势头迅猛，酚醛树脂用量巨大，但酚醛树脂的价格较高，且酚 醛塑料的性能欠佳。因此，有必要选择一种填充剂来改善其性能，同时降低成本。用碳酸 钙填充酚醛树脂可以提高其性能，但仍需要花费成本。煤矸石作为一种固体废弃物，目前 其主要利用途径是制砖，另外也可用来发电，也有用煤矸石做复合土壤改良剂(CN1083510) 和生产铝盐和硅酸盐(CN1281820)等等。利用煤矸石作为聚氯乙烯和橡胶的填料已有报道 (CN1064493， CN1032018, CN1631956)，但用煤矸石改性酚醛树脂制热固性塑料国内外未见 文献报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，达到煤矸 石的废物利用和塑料生产成本的降低。 本专利技术提供的煤矸石改性酚醛树脂制取热固性塑料的方法包括以下步骤 (1)将煤矸石原料破碎制粉； (2)将煤矸石粉用偶联剂作表面处理； (3)将经表面处理的煤矸石粉与酚醛树脂、木粉、丁腈橡胶混合热炼； (4)将热炼后的物料冷却并粉碎得到酚醛模塑粉； (5)将酚醛模塑粉用固化剂固化成型。 本专利技术方法采用的煤矸石原料，其灰分质量百分比在60% _75%之间，固定碳含 量在10% _20%之间。 本专利技术方法中的破碎制粉步骤包括在破碎机中破碎、烘焙干燥、冷却及在球磨机 中球磨。 本专利技术方法的表面处理步骤中，采用的偶联剂选自KH550， B201， A172，其用量为 1. 5% -2. 0%。 本专利技术方法的热炼步骤在热炼机中进行，温度为IO(TC -130°C，时间为30-60min。 本专利技术方法的热炼步骤中，煤矸石粉与酚醛树脂的用量比例为55/45。 本专利技术方法的热炼步骤中，采用的木粉的用量为煤矸石和酚醛树脂混合料质量的 10% -16%。 本专利技术方法的热炼步骤中，采用的丁腈橡胶的用量为煤矸石和酚醛树脂混合料质 量的6% -14%。 本专利技术方法的固化成型步骤中，采用的固化剂的用量为酚醛模塑料质量的 2% -12%。 本专利技术方法的固化成型步骤中，还可采用炭黑，其用量为酚醛模塑料质量的 1% -4%。 本专利技术的方法中，由于煤矸石经过了偶联剂的处理过程，同时煤矸石中也含有部 分煤的大分子有机物，在热炼的过程中，煤的大分子会与酚醛树脂发生反应生成牢固的化 学键，另外，偶联剂的处理也使煤矸石中的惰性分子(如A1203， Si02等)有效地均匀分散 开来，提高了煤矸石粉与树脂基体的界面结合力，从而有利于提高酚醛塑料的综合力学性 能和加工性能。本专利技术充分利用了采煤工业产生的工业废弃物煤矸石，大大降低了制取酚 醛塑料的成本，有利于环境的保护。 本专利技术的煤矸石改性酚醛树脂制取热固性塑料方法，具体工艺过程如下 (1)煤矸石的破碎制粉取灰分质最百分比在60% _75%之间，固定碳含量在 10% _20%之间的煤矸石若干加入破碎机进行破碎。将破碎后的煤矸石首先放入温度控制 在105t:的干燥箱中干燥3h，取出冷却后放入装有若干不同直径铁球的球磨机中球磨24h 后，取出备用。 (2)煤矸石的表面处理将煤矸石浸入用100ml蒸馏水稀释的偶联剂溶液中，浸渍 时间为3-4h，然后将处理的煤矸石取出放入干燥箱中在105t:条件下通风干燥10h后，冷却备用。 (3)煤矸石与酚醛树脂及其它添加物质的混合热炼所添加的木粉在105-ll(TC条 件下干燥2-3h，粒度在20目以下；所添加的丁腈橡胶撕成小碎片。将经过处理的煤矸石、 酚醛树脂、木粉、丁腈橡胶按比例充分混合后加入热炼机，在两轮温度为IO(TC -13(TC条件 下进行热炼，热炼时间为30-60min。 (4)热炼后物料的粉碎热炼后的物料冷却后，放入粉碎机中进行粉碎，粉碎后的 酚醛模塑粉放入指定容器备用。 (5)酚醛模塑粉的固化成型将酚醛模塑粉和固化剂以及炭黑按一定的质量配比 充分混合后加入制作的模具中，将模具放入热压机中，控制上板温度为105°C ，下板温度为 7(TC，模塑压力为10吨，模具终温为65t:，将粉料热压成型为各种形状的酚醛模塑料。 本专利技术的有益效果 1、由于煤矸石中含有部分煤的大分子有机质，在热炼的过程中，煤的大分子会与 酚醛树脂发生化学作用，从而生成比较牢固的化学键，有利于煤矸石与酚醛树脂之间的结合。 2、由于煤矸石利用偶联剂进行了处理，偶联剂是亲水性物质与疏水性物质相互结 合的桥梁，从而有利于煤矸石粉在酚醛树脂中的均匀分散，从而有利于煤矸石填充酚醛树 脂生成的酚醛模塑料的强度和韧性的提高。 3、由于木粉中存在大量的有机质木质纤维素，在热炼的过程中与矸石中煤的大分子以及酚醛树脂发生交联反应，从而可以较好的改善酚醛树脂的脆性。 4、丁腈橡胶为粘弹性物质，丁腈橡胶的加入能够较好的改善酚醛树脂的脆性，增 加其韧性。炭黑的加入也对材料起到一定的补强作用。 5、由于煤矸石为采煤中的废弃物，将煤矸石用来改性酚醛树脂制取热固性塑料为 煤矸石的综合利用开辟了一条新路，保护了环境，同时为酚醛模塑料的生产节约了成本。 附图的简单说明 附图说明图1是煤矸石改性酚醛树脂制取热固性塑料的工艺流程图。 具体实施方法 以下结合实施例和附图对本专利技术作更详细的描述。这些实施例和附图仅仅是对本专利技术最佳实施方式的描述，并不对本专利技术的范围有任何限制。 实施例1 将灰分为72. 41%、固定碳含量为13. 58 %的煤矸石破碎、球磨后用偶联剂KH550 水溶液进行处理，KH550的用量为煤矸石用量的1. 5%。然后，通风干燥备用。 取处理后的煤矸石，按质量比55/45与酚醛树脂混合，加入煤矸石和酚醛树脂混 合料质量的15%的木粉，并加入煤矸石和酚醛树脂混合料质量的14%的丁腈橡胶。将这些 物质混合后加入对辊热炼机，在12(TC条件下进行对辊热炼30-60min。热炼料冷却粉碎后 加入3%的炭黑，并加入8%的固化剂乌洛托品，混合后放入模具，在上板温度为105t:、下 板温度为7(TC、模塑压力为10吨、模具终温为65t:的条件下固化成型，制得酚醛模塑板。 实施例2 将灰分为62. 48%、固定碳含量为17. 13%的煤矸石破碎、球磨后用偶联剂B201水 溶液进行处理，其用量为煤矸石用量的2. 0% 。。然后，通风干燥、备用。 取处理后的煤矸石按质量比为55/45与酚醛树脂混合，加入煤矸石和酚醛树脂混 合料质量的12%的木粉，并加入煤矸石和酚醛树脂混合料质量的10%的丁腈橡胶。将这些 物质混合后加入捏合热炼机，在125t:条件下进行热炼30-60min。热炼料冷却粉碎后加入 2%的炭黑，并加入6%的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤矸石改性酚醛树脂制取热固性塑料的方法，其特征在于包括以下步骤：　　（１）将煤矸石原料破碎制粉；　　（２）将煤矸石粉用偶联剂作表面处理；　　（３）将经表面处理的煤矸石粉与酚醛树脂、木粉、丁腈橡胶混合热炼；　　（４）将热炼后的物料冷却并粉碎得到酚醛模塑粉；　　（５）将酚醛模塑粉用固化剂固化成型。

【技术特征摘要】
一种煤矸石改性酚醛树脂制取热固性塑料的方法，其特征在于包括以下步骤(1)将煤矸石原料破碎制粉；(2)将煤矸石粉用偶联剂作表面处理；(3)将经表面处理的煤矸石粉与酚醛树脂、木粉、丁腈橡胶混合热炼；(4)将热炼后的物料冷却并粉碎得到酚醛模塑粉；(5)将酚醛模塑粉用固化剂固化成型。2. 如权利要求1所述的方法，其中所述煤矸石原料的灰分质量百分比在60% -75%之 间，固定碳含量在10% -20%之间。3. 如权利要求1所述的方法，其中所述破碎制粉包括在破碎机中破碎、烘焙干燥、冷却 及在球磨机中球磨。4. 如权利要求1所述的方法，其中所述偶联剂选自KH550， B201， A172，其用量为 1. 5% ...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉明，张群，钱晖，李肇毅，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]