基於煤矸石改性酚醛樹脂的電木粉及其製備方法

2023-05-11 07:33:26 3

基於煤矸石改性酚醛樹脂的電木粉及其製備方法
【專利摘要】一種基於煤矸石改性酚醛樹脂的電木粉及其製備方法，基料：經過處理的煤矸石粉與酚醛樹脂，按質量比4:6配比；添加物:丁腈橡膠用量為基料質量的6%-14%，木粉用量為基料質量的15%-20%。製備方法：取灰分質量百分比在50%-65%，固定碳含量在15%-25%之間的煤矸石破碎，乾燥，冷卻、球磨；再浸入偶聯劑溶液中、乾燥、冷卻備用。將木粉乾燥，取粒度20目以下；丁腈橡膠用手撕成小碎片。將木粉、丁腈橡膠、煤矸石，與酚醛樹脂按比例充分混合後進行熱煉機熱煉，冷卻，粉碎，再經過篩分得到電木粉產品。採用本發明方法製備的電木粉不僅提高了電木粉的各項性能指標，降低成本、而且讓煤矸石廢物利用，減少環境汙染。
【專利說明】基於煤矸石改性酚醛樹脂的電木粉及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基於煤矸石改性酚醛樹脂的電木粉及其製備方法，屬於煤矸石廢物利用及模塑粉產品研製【技術領域】。
【背景技術】
[0002]電木粉廣泛用於製作各種電訊器材和電木製品,如插頭、開關、電話機、儀表盒，一般機器按鈕、零件等。在日用工業中可製作成各種用具，如用於製造瓶蓋、鈕扣等日常生活用品。電木粉是由酚醛樹脂中添加各種填料而製得的，而酚醛樹脂的硬、脆、高溫殘留物低等缺點阻礙了它在高性能複合材料中的應用。因此，有必要選擇一種填充劑來改善其性能，同時降低電木粉的製作成本。
[0003]煤矸石是與煤伴生的巖石，是煤炭開採、洗選加工過程中產生的固體廢棄物，是目前排放量和造成環境汙染最大的工業固體廢棄物，我國對煤矸石的利用率不到30%。大多數煤礦都堆積了大量的煤矸石，侵佔良田，嚴重汙染環境。在資源日益短缺、環境保護日益嚴格的形勢下，如何實現煤矸石的資源化利用，是當前必須解決的問題。
[0004]寶鋼發展公司鋼鐵再生資源綜合利用部門對煤矸石的利用一直在進行科研創新研究，2011年12月寶鋼舉行的鋼鐵再生資源綜合利用大賽中，煤矸石也是資源利用的種類之一。將煤矸石直接破碎得到的煤矸石粉作填料，用於製備高分子複合材料，有著廣泛的前景和良好的社會效益，因為煤矸石粉不僅來源豐富、價格低廉，而且對其的加工利用可以給企業帶來顯著的經濟效益。煤矸石目前的主要利用途徑是用煤矸石制磚，另外煤矸石也用來發電 ，也有用煤矸石做複合土壤改良劑(CN1083510)和生產鋁鹽和矽酸鹽(CN1281820)等等。根據情報中心專利查新結論，用煤矸石改性酚醛樹脂制電木粉國內外未見相關文獻及專利報導。利用煤矸石作為聚氯乙烯和橡膠的填料已有報導(CN1064493, CN1032018, CN1631956)。但是由於聚氯乙烯和橡膠自身的特性，由於三個專利都沒有考慮到煤矸石中的礦物與聚氯乙烯或橡膠的結合情況，所以造成煤矸石儘管可以與聚氯乙烯以及橡膠結合，但是會造成局部聚集情況，從而並不能很好的提高其性能，用碳酸鈣填充酚醛樹脂也可以提高其性能，但需要花費成本，並且由於碳酸鈣純粹是無機物，故與酚醛樹脂的集合完全就是填充物，並沒有發揮其他作用，因此使酚醛樹脂的脆性和塑性都變差，並且模塑時會堵塞磨具。

【發明內容】

[0005]本發明公開了一種基於煤矸石改性酚醛樹脂的電木粉及其製備方法，可以填補國內外利用煤矸石改性酚醛樹脂制電木粉的技術空白。本發明利用煤矸石廢棄之物作為填料成本低，利用其中既有有機物煤又有無機礦物的特點，同時加入少量的偶聯劑等對酚醛樹脂進行改性處理，與公開的專利申請CN1064493，CN1032018, CN1631956相比，有效避免了煤矸石中無機礦物與聚氯乙烯以及橡膠結合不好，或者局部聚集的情況，從而使煤矸石分布更均勻，相互間的結合更緊密，大大提高了電木粉的各項性能指標，降低成本、改善酚醛塑料的各種機械和力學性能，為煤矸石的綜合利用開闢了一條新路。
[0006]本發明技術方案是這樣實現的:
[0007]基於煤矸石改性酚醛樹脂的電木粉，基料包括:經過處理的煤矸石粉與酚醛樹脂，兩者按照質量比4:6配比；添加物包括:丁腈橡膠、木粉，其中丁腈橡膠的加入量為基料質量的6%_14%，木粉的加入量為基料質量的15%_20%。
[0008]所述的基於煤矸石改性酚醛樹脂的電木粉的製備方法，包括如下步驟:
[0009](A)煤矸石的破碎制粉
[0010]取灰分質量百分比在50%_65%之間，固定碳含量在15%_25%之間的煤砰石若干進入破碎機進行破碎，將破碎後的煤矸石首先放入溫度控制在105°C的乾燥箱中乾燥3h，取出冷卻後放入裝有不同直徑鐵球的球磨機中球磨24h後，取出備用；
[0011](B)煤砰石的表面處理
[0012]將步驟(A)得到的煤矸石浸入用100ml蒸餾水稀釋的偶聯劑溶液中，其中偶聯劑用量佔蒸餾水質量的2.0%-4.0%，控制煤矸石在偶聯劑溶液中的浸潰時間為3-4h，然後將處理的煤矸石取出放入乾燥箱中在105°C條件下通風乾燥IOh後，冷卻備用；
[0013](C)煤矸石與酚醛樹脂及其它添加物質的混合熱煉
[0014]添加的木粉在105_110°C條件下乾燥2_3h，粒度在20目以下；添加的丁腈橡膠用手撕成小碎片；將經過處理的木粉和丁腈橡膠與經過步驟(B)處理的煤矸石，與酚醛樹脂按比例充分混合後進入熱煉機，在 兩輥溫度為100°C -130°C條件下進行熱煉，熱煉時間為30_60min ；
[0015](D)熱煉後物料的粉碎
[0016]熱煉後的物料冷卻後，放入粉碎機中進行粉碎，再經過篩分後可得到電木粉產品。
[0017]本發明由於煤矸石經過了偶聯劑的處理過程，同時煤矸石中也含有部分煤的大分子有機物，在熱煉過程中，煤的大分子會與酚醛樹脂發生反應生成牢固的化學鍵，另外，偶聯劑的處理也使煤矸石中的惰性分子:如Al2O3, SiO2等，有效的均勻分散開來，提高了煤矸石粉與樹脂基體的界面結合力，從而有利於提聞電木粉的綜合力學性能和加工性能。木粉的使用能增加材料的絕緣性。本發明充分利用了採煤工業產生的工業廢棄物煤矸石，大大降低了製取電木粉的成本，有利於環境的保護。
[0018]對按以上配比加工製得的電木粉替代產品性能進行檢測，其檢測方法主要按照GB1040-79, GB1048-79, GB1039-79等國家標準來進行檢測，其結果如下表所示，其性能指標達到電木粉的要求，完全可以替代目前市場的電木粉產品，並且比現有技術製備的電木粉成本要低廉的多，從而可以更好的利用煤矸石，消除其對環境的汙染，為企業創造更大的經濟效益。
[0019]
【權利要求】
1.基於煤矸石改性酚醛樹脂的電木粉，其特徵在於:基料包括:經過處理的煤矸石粉與酚醛樹脂，兩者按照質量比4:6配比；添加物包括:丁腈橡膠、木粉，其中丁腈橡膠的加入量為基料質量的6%-14%，木粉的加入量為基料質量的15%-20%。
2.根據權利要求1所述的基於煤矸石改性酚醛樹脂的電木粉，其特徵在於:所述的基於煤矸石改性酚醛樹脂的電木粉的製備方法，包括如下步驟: (A)煤矸石的破碎制粉 取灰分質量百分比在50%-65%之間，固定碳含量在15%-25%之間的煤矸石，進入破碎機進行破碎，將破碎後的煤矸石首先放入溫度控制在105°C的乾燥箱中乾燥3h，取出冷卻後放入裝有不同直徑鐵球的球磨機中球磨24h後，取出備用； (B)煤矸石的表面處理 將步驟(A)得到的煤矸石浸入用100ml蒸餾水稀釋的偶聯劑溶液中，其中偶聯劑用量佔蒸餾水質量的2.0%-4.0%，控制煤矸石在偶聯劑溶液中的浸潰時間為3-4h，然後將處理的煤矸石取出放入乾燥箱中在105°C條件下通風乾燥IOh後，冷卻備用； (C)煤矸石與酚醛樹脂及其它添加物質的混合熱煉 添加的木粉在105-110°C條件下乾燥2-3h，粒度在20目以下；添加的丁腈橡膠用手撕成小碎片；將經過處理的木粉和丁腈橡膠與經過步驟(B)處理的煤矸石，與酚醛樹脂按比例充分混合後進入熱煉機，在兩輥溫度為100°C -130°C條件下進行熱煉，熱煉時間為30_60min ； (D)熱煉後物料的粉碎 熱煉後的物料冷卻後，放入粉碎機中進行粉碎，再經過篩分後得到電木粉產品。
【文檔編號】C08K9/06GK103627138SQ201310572992
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月13日 優先權日:2013年11月13日
【發明者】楊光智, 王玉明, 楊俊和 申請人:上海理工大學