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粉煤灰 在塑料中的高值化应用研究

    慧聪塑料网讯:徐同考 中国塑 协改性塑料专委会

    粉煤灰 作为煤炭燃烧后的固体残渣废弃物,人们在 建材类方面应用研究较多。本文就 粉煤灰在塑料中的高值化应用进行了初步研究,在轻量化、吸附塑 料中的有害气体等方面取得了明显的效应。

    Fly ash, a coal combustion wasteoften usedin the construction sector, has proved useful also in the plastics industry,particularly for weight reduction and absorbing harmful gases.

    粉煤灰,大多呈圆形,外观光滑,又称玻璃微珠、硅酸钙,主要由 电厂或大型锅炉的煤炭燃烧后留下的残渣加工而成。

粉煤灰放大2000倍的照片

粉煤灰放大2000倍的照片

粉煤灰放大2000倍的照片

粉煤灰放大2000倍的照片

    粉煤灰 当前主要用于建材行业的轻体高强保温材料、高标号水泥、道路、建筑基 础夯实掺混料等。在高值化利用方面,主要用 于建筑领域和对某些粉煤灰的氧化铝、白炭黑 等方面的提纯研究开发,在塑料、橡胶及 城市外墙涂覆等方面的研究有待进一步加强。

    粉煤灰 早在二十多年前就在塑料制品中试用,近几年 又成为新的功能改性热门材料。

    我们将 粉煤灰研磨分级后,经过表面改性处理,在PP、PE、PVC、弹性体、橡胶等 制品中添加一定比例,应用测试结果显示,可吸附 再生塑料或助剂产生的异味,比重减轻,生产成本明显降低,具有明 显的生态效益和社会效益。

    粉煤灰 的化学成分及特点

    由于煤 炭的矿产资源和地域不同,化学成 分及性能具有明显差异,煤炭烧 结后形成的粉煤灰主要化学成分差异也较大,主要指标参见表1。

表1 粉煤灰化学成分

表1 粉煤灰化学成分

    粉煤灰 在塑料中的应用实验

    我们将粉煤灰在PVC、PP、PE等制品 中进行了常规应用对比试验,取得了一定的效果,在不同 领域尚需作进一步的应用研究。

    1.粉煤灰经过粉碎研磨、分级改性后,在PVC管材中直接试用,与加入 同份数轻钙相比,挤出电流下降5%~10%,挤出产量有所提高,管壁外观光亮滑爽,冲击强度改善,主要物 理性能指标未见明显变化,而原辅 材料生产成本明显降低。

    2.将粉煤灰(内蒙)提铝后,经加工 成具有蜂窝状微孔结构并含有结晶水特征的粉煤灰,生产成硅酸钙母料,与碳酸钙母料添加在PP板材中进行性能对比,主要参数见表2。

表2 硅酸钙(粉煤灰)与碳酸
钙母料添加在塑料板材中的性能对比

表2 硅酸钙(粉煤灰)与碳酸 钙母料添加在塑料板材中的性能对比

    3.将粉煤 灰与不同无机粉体在聚丙烯中添加20%进行了 物理性能对比检测,各项性能指标参见表3。

表3 不同无机粉体在PP中的应用(20%)注:粉煤灰为800目,其他粉体为1250目

表3 不同无机粉体在PP中的应用(20%)注:粉煤灰为800目,其他粉体为1250目

    在塑料中的应用特性

    蜂窝状 结构具有明显的吸附性

    粉煤灰 在电镜下的照片显示,外貌为有序的“蜂窝”,而且这些“蜂窝”状结构相互交错,大小连接相通,壁上都是空心结构。

    从以上试验中看出,粉煤灰 大部分呈空心球蜂窝状,成为具 有吸附性能的功能新材料,可有效 地吸附有害物质、气味和水分。

粉煤灰、碳酸钙/填充母

粉煤灰、碳酸钙/填充母 料的甲醛吸附性能比较

    粉煤灰 的水分应高度重视

    因孔隙结构,粉煤灰 水分及易挥发物含量较大,受煤炭资源、燃烧条件、储运环 境等多种因素影响,而水分 含量的测定也会因不同条件和环境的制约,有一定的误差。?用水分 仪测试可检测水分含量及在不同温度、时间下的数值变化。

    粉煤灰 在塑料中的高值化应用前景

    塑料、钢铁、水泥、木材成 为四大工业材料,塑料的比重轻、加工工艺简单、应用广泛,已受到人们的青睐,塑料的 增长速度超过其它工业材料。塑料的 循环再利用是塑料的优势和特点,由于塑 料制品的应用领域、使用环境、储运条 件等复杂的因素影响,废弃后 的塑料再次循环加工应用,往往会 产生人们难以接受的气味和烟雾,给自然 环境带来负面影响,已成为国家、社会、行业、企业高度关注的难题。

    粉煤灰 作为煤炭燃烧后的固体废物,当它的 功能和特性未被发现时,往往都以废弃物看待,而它的比重小,强度大,特别是 蜂窝状球型空心结构,具有特 殊的吸附功能等特点,添加在再生塑料中,可有效 地降低塑料制品的比重,吸附有害的气体,改善塑 料制品隔热保温和耐候性、耐热性等特点,具有广阔的应用前景。

    结束语

    塑料再 生循环利用粉煤灰>11=环保、轻量、吸附的多重叠加效应,而两种 材料的有机结合,不但可 明显改善塑料的加工应用环境,提升废 弃物的有效利用率,还可改善塑料、橡胶等 材料的应用性能,将成为 新的功能新材料。研究、试验、利用固 废物的特点与优势,加强不同学科、不同领域、不同材料的交叉协作,发挥多 元复合材料的各自优势与特性,扩大应用新领域,变废为宝,在经济效益、生态效益、社会效 益等方面发挥正能量,为建设绿色、低碳、节能、环保和资源节约型、环境友 好型社会做出新的更大的贡献!

责任编辑:叶丹

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