【技术实现步骤摘要】
本申请涉及一种粉煤灰的表面改性工艺及其应用，属于橡胶添加剂。
技术介绍
1、粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物，同时也是含有有价组分的二次资源。粉煤灰综合开发不仅可以提高其资源化利用率，实现变废为宝，还能有效缓解因其长期堆积而造成的土地资源占用和环境污染问题。天然或合成橡胶的主要添加剂为碳酸钙和炭黑等，但碳酸钙和炭黑存在原料成本高，生产污染较严重等问题。而粉煤灰与碳酸钙和炭黑性质接近，利用改性粉煤灰填充橡胶，在节约成本的同时，还可改善橡胶的电绝缘、热稳定性质。粉煤灰的化学成分和传统填料的成分比较接近，而且具有活性高的特点，对其表面进行改性比较容易，通过表面处理后与高分子材料的表面较易结合，从而可改善高分子材料的性能，也能降低其成本，因此在高分子材料中掺入粉煤灰有很大的发展前景。
2、公开号为cn103709793a的专利公开了一种粉煤灰超声强化表面改性的方法，将筛分、干燥后的粉煤灰与溶剂四氯化碳混合，加入钛酸酯偶联剂混合均匀，获得改性粉煤灰，应用于代替炭黑填充天然橡胶，但四氯化碳易挥发，并且钛酸酯偶联剂价格高昂，因此，该方法存在易造成二次污染、成本较高等问题。公开号为cn 105273249a的专利公开了一种橡胶制品补强用改性粉煤灰及其制备方法，即采用两次涂覆改性的方法对粉煤灰进行改性：先在粉煤灰表面涂覆热固性树脂溶液，再在第一次涂覆粉煤灰的表面涂覆界面粘合剂溶液，最终得到改性粉煤灰，两次涂覆耗时长此方法存在过程繁琐、操作复杂等缺陷。公开号为cn109134932a的专利公开了一种橡胶制品补强用改性粉煤灰及其制备方法
技术实现思路
1、为解决填充橡胶用粉煤灰改性现有技术中存在的补强效果与低成本、高环保性难兼顾的问题，本申请提供了一种粉煤灰的表面改性工艺及其应用，利用干法对粉煤灰进行改性，将偶联剂逐一滴加至高速搅拌的粉煤灰中，使其直接与粉煤灰表面的水分子反应水解形成键合，粉煤灰表面改性后可在橡胶填充应用中替代橡胶添加剂的组合物。
2、本申请采用如下技术方案：
3、一种粉煤灰的表面改性工艺，包括如下步骤：
4、s1、将偶联剂组合物中的各组分依次加入到醇水混合液中，水解，得到改性剂；
5、所述偶联剂组合物包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂；
6、s2、将含有粉煤灰和改性剂的混合物，研磨改性，干燥，得到改性粉煤灰。
7、可选的，步骤s1中，所述水解的条件包括：水解的温度为30～90℃，水解的时间为10～30min，水解过程中使用弱酸和/或弱碱调控ph的值保持在3～10。
8、可选的，步骤s1中，所述水解的条件中水解的温度选自30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃中的任意值，或任意两者间的范围值。
9、可选的，步骤s1中，所述水解的条件中水解的时间选自10min、15min、20min、25min、30min中的任意值，或任意两者间的范围值。
10、可选的，步骤s1中，所述弱酸选自硅酸、醋酸、磷酸、柠檬酸中的至少一种。
11、可选的，步骤s1中，所述弱碱选自氢氧化铝、氢氧化锌、氢氧化亚铁、氢氧化铁中的至少一种。
12、步骤s1中，水解过程中逐一滴加弱酸/弱碱将水的ph控制在3-10范围内，控制其水解速率。根据液体的浑浊度和放热情况判断水解度，水解完全后放置，待后续实验中的粉煤灰混合搅拌时使用。
13、以硅烷偶联剂为例，硅烷偶联剂的水解反应是指其分子中的硅-氧键(si-o)在水的作用下断裂，形成硅醇(si-oh)和氢氧化物(oh-)。这个过程是一个可逆反应，可以通过调节反应条件来控制其方向和速率。一般来说，硅烷偶联剂的水解速率与水的浓度、ph值以及水解时间等因素有关。
14、可选的，步骤s1中，所述醇水混合液中，醇的含量为5～95wt％。
15、可选的，步骤s1中，所述醇选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的至少一种。
16、可选的，步骤s1中，偶联剂组合物中各组分的用量为：
17、硅烷偶联剂3～6重量份；
18、钛酸酯偶联剂2～4重量份；
19、铝酸酯偶联剂1～2重量份。
20、可选的，步骤s1中，偶联剂组合物与醇水混合液的重量比为1：1～4。
21、可选的，步骤s2中，研磨改性的条件包括：研磨温度为30～90℃，研磨时间为10～60min，研磨速度为100～300rpm。
22、本申请通过对粉煤灰进行高速磨细，形成了更多的铝氧六面体、铝氧四面体和硅氧四面体，高速搅拌过程使偶联剂和粉煤灰均匀、紧密的结合在一起，更易于分散，不易于出现团聚现象，有助于后续改性粉煤灰与橡胶的结合。
23、可选的，步骤s2中，研磨改性的条件中研磨温度选自30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃中的任意值，或任意两者间的范围值。
24、可选的，步骤s2中，研磨改性的条件中研磨时间选自10min、20min、30min、40min、50min、60min中的任意值，或任意两者间的范围值。
25、可选的，步骤s2中，研磨改性的条件中研磨速度选自100～300rpm。
26、研磨过程中包括搅拌。
27、可选的，步骤s2中，所述干燥的条件包括：干燥温度为90～110℃，干燥8～18h。
28、可选的，步骤s2中，所述混合物中含有：
29、粉煤灰185～210重量份；
30、改性剂30～50重量份。
31、可选的，步骤s2中，粉煤灰为f类粉煤灰和/或c类粉煤灰。
32、f类粉煤灰即sio2、al2o3和fe2o3含量占到总量的70wt％以上，cao含量较低的粉煤灰；c类粉煤灰即sio2、al2o3和fe2o3含量介于50～70wt％，cao含量较高的粉煤灰。
33、可选的，所述粉煤灰的细度为600～1200目。
34、可选的，步骤s1中，所述硅烷偶联剂选自氨基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂、硫基硅烷偶联剂、甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂、丙基三甲氧基硅烷偶联剂中的至少一种。
35、可选的，步骤s1中，所述钛酸酯偶联剂选自二异辛基磷酸酰氧基钛酸酯偶联剂、对氨基苯氧基钛酸酯偶联剂、磷酸丁基钛酸酯偶联剂、乙二胺基n-乙氧基钛酸酯偶联剂、异丙氧基三油酸酰氧基钛酸酯偶联剂中的至少一种。
36、可选的，步骤s1中，所述铝酸酯偶联剂选自二硬脂酰氧异丙氧基本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种粉煤灰的表面改性工艺，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的表面改性工艺，其特征在于，步骤S1中，所述水解的条件包括：水解的温度为30～90℃，水解的时间为10～30min，水解过程中使用弱酸和/或弱碱调控pH的值保持在3～10。
3.根据权利要求1所述的表面改性工艺，其特征在于，步骤S1中，所述醇水混合液中，醇的含量为5～95wt％；
4.根据权利要求1所述的表面改性工艺，其特征在于，步骤S1中，偶联剂组合物中各组分的用量为：
5.根据权利要求1所述的表面改性工艺，其特征在于，步骤S1中，偶联剂组合物与醇水混合液的重量比为1：1～4。
6.根据权利要求1所述的表面改性工艺，其特征在于，步骤S2中，研磨改性的条件包括：研磨温度为30～90℃，研磨时间为10～60min，研磨速度为100～300rpm。
7.根据权利要求1所述的表面改性工艺，其特征在于，步骤S2中，所述混合物中含有：
8.根据权利要求1所述的表面改性工艺，其特征在于，步骤S2中，粉煤灰为F类粉煤灰和/或C类粉煤
9.根据权利要求1所述的表面改性工艺，其特征在于，步骤S1中，所述硅烷偶联剂选自氨基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂、硫基硅烷偶联剂、甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂、丙基三甲氧基硅烷偶联剂中的至少一种；
10.根据权利要求1至9任一项所述表面改性工艺制备得到的改性粉煤灰作为橡胶添加剂在橡胶制备中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种粉煤灰的表面改性工艺，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的表面改性工艺，其特征在于，步骤s1中，所述水解的条件包括：水解的温度为30～90℃，水解的时间为10～30min，水解过程中使用弱酸和/或弱碱调控ph的值保持在3～10。
3.根据权利要求1所述的表面改性工艺，其特征在于，步骤s1中，所述醇水混合液中，醇的含量为5～95wt％；
4.根据权利要求1所述的表面改性工艺，其特征在于，步骤s1中，偶联剂组合物中各组分的用量为：
5.根据权利要求1所述的表面改性工艺，其特征在于，步骤s1中，偶联剂组合物与醇水混合液的重量比为1：1～4。
6.根据权利要求1所述的表面改性工...
【专利技术属性】
技术研发人员：王树宇，胡一鸣，陈燚，冯一帆，朱伟，钟江，杨宇，陈晓东，
申请(专利权)人：桐乡泰爱斯环保能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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