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【分享】粉煤灰和固硫灰填充自然橡胶的职能对

2019-06-01 17:35栏目:特种橡胶

【分享】粉煤灰和固硫灰填充自然橡胶的职能对比

  粉煤灰是燃煤发电企业排放的闭键固体销毁物之一,其闭键构成为硅铝酸盐矿物。长久从此,粉煤灰闭键用作修材成品、道道工程、大坝工程等。然而,因为修材墟市萎缩,粉煤灰的归纳愚弄率也显著降落。堆场的粉煤灰不只占用土地资源,况且污染境遇,开采洪量消纳粉煤灰的资源化愚弄新途径显得尤为要紧。

  粉煤灰闭键的化学构成为SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3、SO3等,因为发电厂燃煤煤质各异以及机组的工况区别,所产粉煤灰的品格和皮相描摹区别。

  煤粉炉机组(炉温1400℃安排)燃用粉煤,寻常采用炉外石灰石-石膏湿法脱硫,爆发的浅显粉煤灰(PC灰)烧失量低、钙含量低;轮回流化床汽锅(炉温900℃安排)燃用低微煤或煤矸石,选取炉内增加石灰石粉手段脱硫,橡胶制品加工爆发的粉煤灰烧失量高、钙含量高、硫含量高,此类粉煤灰特称为固硫灰(CFB灰)。

  粉煤灰具有密度小、力学强度上等的特征,近年来筹议职责家对粉煤灰用于填充高分子质料的功能举办了洪量筹议。结果阐明:粉煤灰中的SiO2正在橡胶中起增量补强感化,可替换黏土、白炭黑;Al2O3和CaO正在橡胶中起增量感化,可替换特种碳酸钙;SO3起加硫感化,又有未燃尽的可燃物起相同炭黑的补强感化,正在运用中具有显著的本领上风和经济上风。然而,粉煤灰的理化本质区别对填充恶果的影响鲜睹报道。

  研究理化本质区别的PC灰及CFB灰填充自然橡胶的功能影响,为工业上粉煤灰(固硫灰)正在橡胶补强方面运用及工业化供给外面凭借。

  挑选西北地域A电厂煤粉炉机组排放的PC灰和B电厂轮回流化床机组排放的CFB灰为原料,两者的粒度为Ⅱ级灰(粒径以下45μm颗粒含量高于75%)。

  自然橡胶为1#尺度颗粒胶,海南自然橡胶工业集团股份有限公司;硬脂酸(SA)、硅烷偶联剂、氧化锌,上海凌峰试剂公司;硫磺(S),金华市精磺化工有限公司;鞭策剂(DM)、鞭策剂(CZ),镇江振邦化工有限公司;防老剂(CZ),南京化学工业公司,上述药品试剂均为市售品。

  首选分裂采用未处罚PC灰和CFB灰填充自然橡胶,填充量为20、40、50、60、80份,测试其对混炼胶的功能影响;然后分裂选用1%的硬脂酸、硅烷偶联剂(KH550和KH570)活化PC灰和CFB灰,并填充自然橡胶,视察皮相改性对填充恶果的影响。

  采用日本理学Smart lab3X射线衍射仪测试粉煤灰样品的矿物构成;采用日本理学RIX2100X-射线荧光光谱仪测试化学构成;采用日本电子JEOL-6510扫描电镜视察微观描摹。

  其他配置:盛开式炼胶机,上海橡胶板滞厂,型号XK-160A;平板硫化机,上海橡胶板滞厂,型号QLB400;电子全能测验机,深圳SANS测试仪器公司型号CMT-5254;硫化仪,无锡蠡园电子化工配置公司,型号MDR-2000E。

  粉煤灰的改性:将粉煤灰样品置于120℃的电热胀风干燥箱内,干燥4h。然后①以硬脂酸(SA)为活化剂,将其与粉煤灰一齐放入高速搀杂机中举办充斥的搀杂;或者②以硅烷偶联剂KH550/KH570举动活性剂,先将KH550/KH570与无水乙醇按1:1(质料比)制成搀杂液,再众次逐滴到场粉体中高速搀杂。

  混炼胶的制备:将粉煤灰及橡胶等原料遵守必定比例称量好,遵守自然橡胶-硬脂酸、氧化锌-粉煤灰/活化粉煤灰-鞭策剂、硫磺的规律加料,正在盛开式炼胶机进步行混炼,薄通6次后放宽辊距下片。取40g安排混炼胶放入1mm模具,正在平板硫化机上于150℃、10MPa的压力下仍旧10min,光阴举办减压放气操作以排出气泡。取出模具和橡胶,正在室温条款下睡觉24h后举办各项功能测试。

  通过硫化弧线说明自然橡胶硫化胶的硫化特征。拉伸强度、断裂伸长率、扯破强度遵守GB/T 528-2009尺度举办测试,拉伸速率为500mm/min。

  硬度采用邵氏A硬度计,按GB/T 6031-1998尺度举办测试。各项测试都是举办三次,取其均匀值。

  从外1可能看出,两种粉煤灰中的化学构成无别,然而含量有显著的区别:PC灰以SiO2和Al2O3为主,总量高达72.5%;CFB灰中的SiO2和Al2O3含量为62.5%,较前者低10%。而CFB灰中CaO含量高达16.66%,远领先前者,属于碱性灰。经检测,PC灰的烧失量为2.58,CFB灰的烧失量为6.37。

  采用XRD对粉煤灰样品矿物构成举办检测,测试条款为Cu靶,管压40kV、管电流40mA,扫描限制2θ=5°~90°,扫描步长为0.02s。结果如图1所示。

  图1显示:PC灰和CFB灰的XRD谱图正在2θ=20°~30°都呈现了“馒头峰”,阐明个中都有部门非晶态玻璃体的存正在;谱图中的其他峰阐明两者结晶矿物构成有显著区别:PC灰中晶体矿物闭键有石英和莫来石;CFB灰中的闭键晶体矿物品种相对较众,有石英、赤铁矿和含钙化合物,搜罗生石灰、无水石膏、方解石。这是因为PC灰是历程1400℃安排的高温燃烧爆发的,大部门矿物曾经熔融呈非晶态;而轮回流化床的温度寻常正在900℃,CFB灰中大部门矿物还未入手下手熔融。

  两种粉煤灰的微观描摹睹图2。可能看出,PC灰、我合成胶告终,CFB灰的外观描摹存正在显著的差别。PC灰呈熔融态圆球颗粒状,皮相润滑或颗粒皮相粘附有轻细的晶体;CFB灰呈不原则、松散絮状,皮相具有较众孔隙。

  PC灰/CFB灰填充的自然橡胶混炼胶正在150℃下的硫化性格睹外2和外3。

  Mm-Mn反响自然橡胶混炼胶的交联密度。从外2和外3中可能看出,无别增加量情状下,CFB灰填充自然橡胶的交联密度高于PC灰填充样品;且增加CFB灰的硫化胶正硫化光阴T90显著低于增加PC灰的硫化胶。或者是因为CFB灰属于碱性填料,且皮相毛糙众孔,比皮相积大,与PC灰比拟其正在与召集物交联的历程中具有较众的物理交联点,有助于升高橡胶的交联密度,从而缩短硫化光阴。

  由图3可知,经PC灰和CFB灰补强的自然橡胶硫化胶,100%定伸应力、很久变形和硬度都随粉煤灰增加量的增进而上升。CFB灰补强恶果优于PC灰。当CFB灰的填充量抵达60份时,自然橡胶硫化胶的定伸应力由原先的1.01MPa升高至2.3MPa安排,硬度由原先的41升高至60安排。跟着粉煤灰增加量增大,硫化胶的拉伸强度、扯破强度和断裂伸长率降落,当粉煤灰增加量高于60份时,快速降落。

  外4可能看出:与未处罚的PC灰比拟,活化后PC灰填充的混炼胶100%定伸应力、拉伸强度、扯破强度和硬度加强。硅烷偶联剂KH550的恶果优于硬脂酸偶联剂SA。

  填料的粒径巨细、密集状况、皮相活性剂与橡胶的贯串性格等影响其补强恶果。未处罚的粉煤灰皮相不存正在与有机高分子相容的活性集团,经偶联剂改性的粉煤灰皮相能消重,疏水性获得安排,皮相活性基团也增进了,其星散性亦获得改观,与橡胶的润湿性和彼此感化升高,物理交联点也有擢升,从而加强了补强恶果。

  (1)PC灰与CFB的化学构成相对含量、矿物构成和微观描摹有显著的区别。

  (2)粉煤灰用于填充自然橡胶时,CFB灰的恶果优于PC灰。自然橡胶混炼胶的100%定伸应力、很久变形和硬度获得擢升。粉煤灰特别是固硫灰部门替换炭黑用作橡胶补强填料具有宏壮发达潜力。硅橡胶混炼胶加工