一种以磷石膏作pvc生产的填料及其制备方法
一种以磷石膏作pvc生产的填料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及磷石膏处理问题领域，具体涉及一种以磷石膏作PVC生产的填料及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着经济的飞速发展和社会的不断进步，为保护生存环境的健康发展，各国政府 对各类工业生产中所排放的副产物及污染物指标均做出严格的限制。其中，大量堆存磷石 膏的有效处理和再循环利用问题，已成为我国乃至世界范围内迫在眉睫的问题。因此，磷石 膏的资源化利用仍需加大力度，并且需符合国家可持续发展、环境保护、节能减排等产业政 策。
[0003] 目前，我国磷石膏的综合利用效果不佳，其有效利用率不足20%，这主要是因为磷 石膏含有大量硫酸钙晶体和杂质种类复杂，并包括不溶性杂质和可溶性杂质，会对PVC的热 稳定性产生不利影响，进而对磷石膏的开发应用有很大的影响，以磷石膏作为填料生产聚 氯乙烯的方法较少，主要采用高温焙烧处理磷石膏，使得聚氯乙烯材料符合质量标准，但此 技术处理成本高，工艺控制难度大、能耗大。并且传统工艺对磷石膏的预处理改性工艺复 杂，而又未能改变其强亲水性的特点，所以磷石膏的利用应该从多个方面、多种用途来考 虑。
【发明内容】
[0004] 本发明为解决上述技术问题，使得磷石膏资源得到最大化利用，并且拓展磷石膏 的应用空间，提供一种以磷石膏作PVC生产的填料及其制备方法
[0005] 具体通过以下方案得以实现：
[0006] -种以磷石膏作PVC生产的填料，原料按重量份配比包括：100份磷石膏、2-4份外 加剂、1-3份纤维。
[0007] 所述外加剂由重量比为聚羧酸盐:石蜡=(1-3): 1组成。
[0008] 所述聚羧酸盐为醇醚羧酸盐、烷基酚醚羧酸盐、酰胺醚羧酸盐之一。
[0009] 所述石蜡其水油比为2-3.5。
[0010] 所述纤维为聚丙烯纤维或聚乙烯醇纤维。
[0011] 所述纤维长度为18-25mm。
[0012] 其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0013] (1)将磷石膏进行升温烧结至磷石膏表面温度2 220°C后，自然陈化5-7天后经研 磨，冷却至常温，获得β-ΑΙΠ 型硬石膏；
[0014] (2)将β-ΑΙΠ 型硬石膏与外加剂混合后，再加入纤维混合均匀，获得磷石膏填料。
[0015] 所述升温烧结是在温度为120°C下烧结至磷石膏表面温度为120°C时，以升温速率 为4.5-5°C/min进行升温加热至磷石膏表面温度2 220°C。
[0016] 所述研磨采用行星磨，转速为600-650r/min，时间为l_3min。
[0017] 所述添加外加剂混合，其温度为60-70°C，时间为30-50min。
[0018]本发明的有益效果
[0019] 本发明通过将磷石膏经热处理生成β-ΑΙΠ 型硬石膏，将其与外加剂混合后，使得石 膏表面产生吸附作用，进而产生空间位阻效应，进而改善了石膏的分散度，从而提高了其过 饱和度，促使晶体加快生长和改变晶体形成，使得片状晶体占比增大，再通过纤维作用，使 得石膏中的晶体结构在纤维状结构下依照大小晶体相互填充形成致密结构，进而提高了石 膏硬化体的强度，应用于PVC加工过程中剪切力可加快磷石膏的塑化，并且形成的β-ΑΙΠ 型 硬石膏，降低了PVC加工过程中的起泡性，提升了流变性能，本品具有增强增韧的作用，还可 用作PE、PP、PS等材料的填料。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的 范围不仅局限于所作的描述。
[0021 ] 实施例1
[0022] 步骤1:原料选择与准备
[0023] 100kg磷石膏、2kg外加剂、3kg聚丙稀纤维；
[0024] 其中，外加剂由重量比为醇醚羧酸钠:石蜡=1:1组成；
[0025] 所述石蜡其水油比为2;
[0026] 所述聚丙烯纤维的长度为20mm;
[0027] 步骤2:填料制备
[0028] 将磷石膏在温度为120°C下烧结至磷石膏表面温度为120°C时，以升温速率为4.7 °C/min进行升温加热至磷石膏表面温度2 220°C后，自然陈化7天后，转入行星磨中，在转速 为610r/min下研磨3min后，将物料冷却至常温，获得β-ΑΙΠ 型硬石膏;在温度为60°C下，将β_ ΑΙΠ 型硬石膏与外加剂混合30min后，再加入纤维混合均匀，获得磷石膏填料。
[0029] 实施例2
[0030] 步骤1:原料选择与准备
[0031 ] 100kg磷石膏、4kg外加剂、2kg聚丙稀纤维；
[0032] 其中，外加剂由重量比为烷基酚醚羧酸钙:石蜡=3:1组成；
[0033] 所述石蜡其水油比为3;
[0034] 所述聚丙稀纤维的长度为18mm;
[0035] 步骤2:填料制备
[0036] 将磷石膏在温度为120°C下烧结至磷石膏表面温度为120°C时，以升温速率为4.6 °C/min进行升温加热至磷石膏表面温度2 220°C后，自然陈化6天后，转入行星磨中，在转速 为625r/min下研磨2min后，将物料冷却至常温，获得β-ΑΙΠ 型硬石膏;在温度为65°C下，将β_ ΑΙΠ 型硬石膏与外加剂混合40min后，再加入纤维混合均匀，获得磷石膏填料。
[0037] 实施例3
[0038] 步骤1:原料选择与准备
[0039] 100kg磷石膏、3kg外加剂、lkg聚乙稀醇纤维；
[0040]其中，外加剂由重量比为烷基酚醚羧酸钠:石蜡=3:1组成；
[0041]所述石蜡其水油比为3.5;
[0042] 所述聚乙烯醇纤维的长度为25mm;
[0043] 步骤2:填料制备
[0044] 将磷石膏在温度为120°C下烧结至磷石膏表面温度为120°C时，以升温速率为4.8 °C/min进行升温加热至磷石膏表面温度2 220°C后，自然陈化5天后，转入行星磨中，在转速 为600r/min下研磨3min后，将物料冷却至常温，获得β-ΑΙΠ 型硬石膏;在温度为70°C下，将β_ ΑΙΠ 型硬石膏与外加剂混合50min后，再加入纤维混合均匀，获得磷石膏填料。
[0045] 实施例4
[0046] 步骤1:原料选择与准备
[0047] 100kg磷石膏、2.5kg外加剂、2kg聚乙烯醇纤维；
[0048]其中，外加剂由重量比为酰胺醚羧酸钙:石蜡=2:1组成；
[0049]所述石蜡其水油比为3;
[0050] 所述聚乙烯醇纤维的长度为22mm;
[0051 ] 步骤2:填料制备
[0052]将磷石膏在温度为120°C下烧结至磷石膏表面温度为120°C时，以升温速率为5°C/ min进行升温加热至磷石膏表面温度2 220°C后，自然陈化7天后，转入行星磨中，在转速为 630r/min下研磨lmin后，将物料冷却至常温，获得β-ΑΙΠ 型硬石膏；在温度为68°C下，将β_Α ΙΠ 型硬石膏与外加剂混合30min后，再加入纤维混合均匀，获得磷石膏填料。
[0053] 实施例5
[0054] 步骤1:原料选择与准备
[0055] 100kg磷石膏、3.5kg外加剂、1.5kg聚丙稀纤维；
[0056] 其中，外加剂由重量比为醇醚羧酸钾:石蜡=1.5:1组成；
[0057] 所述石蜡其水油比为2;
[0058] 所述聚丙稀纤维的长度为18mm;
[0059] 步骤2:填料制备
[0060] 将磷石膏在温度为120°C下烧结至磷石膏表面温度为120°C时，以升温速率为4.5 °C/min进行升温加热至磷石膏表面温度2 220°C后，自然陈化5天后，转入行星磨中，在转速 为650r/min下研磨lmin后，将物料冷却至常温，获得β-ΑΙΠ 型硬石膏;在温度为63°C下，将β_ ΑΙΠ 型硬石膏与外加剂混合45min后，再加入纤维混合均匀，获得磷石膏填料。
[0061] 试验例1
[0062] 对实施例1-实施例5的磷石膏填料和未经任何处理的磷石膏进行活化指数、比表 面积测定，其结果如表1所示：
[0063] 表 1
[0064]
[0066]~由表1可看出，实施例卜实施例5的活化指数平均为95%，而未经任何处理的磷石, 膏的活化指数为〇,说明实施例1-实施例5的磷石膏填料表面由亲水性变成疏水性，通过比 表面积可知，实施例1-实施例5的包覆效果好，可改善PVC材料的强度。
【主权项】
1. 一种以磷石膏作PVC生产的填料，其特征在于，原料按重量份配比包括：100份磷石 膏、2-4份外加剂、1-3份纤维。2. 如权利要求1所述的以磷石膏作PVC生产的填料，其特征在于，所述外加剂由重量比 为聚羧酸盐:石蜡=(1-3):1组成。3. 如权利要求1或2所述的以磷石膏作PVC生产的填料，其特征在于，所述聚羧酸盐为醇 醚羧酸盐、烷基酚醚羧酸盐、酰胺醚羧酸盐之一。4. 如权利要求1或2所述的以磷石膏作PVC生产的填料，其特征在于，所述石蜡其水油比 为2-3.5〇5. 如权利要求1所述的以磷石膏作PVC生产的填料，其特征在于，所述纤维为聚丙烯纤 维或聚乙烯醇纤维。6. 如权利要求1或5所述的以磷石膏作PVC生产的填料，其特征在于，所述纤维长度为 18-25mm〇7. 如权利要求1-5所述的以磷石膏作PVC生产的填料的制备方法，其特征在于，包括以 下步骤： (1) 将磷石膏进行升温烧结至磷石膏表面温度2 220°C后，自然陈化5-7天后经研磨，冷 却至常温，获得β-ΑΙΠ型硬石膏； (2) 将β-ΑΙΠ型硬石膏与外加剂混合后，再加入纤维混合均匀，获得磷石膏填料。8. 如权利要求6所述的以磷石膏作PVC生产的填料的制备方法，其特征在于，所述升温 烧结是在温度为120°C下烧结至磷石膏表面温度为120°C时，以升温速率为4.5-5°C/min进 行升温加热至磷石膏表面温度2 220°C。9. 如权利要求6所述的以磷石膏作PVC生产的填料的制备方法，其特征在于，所述研磨 采用行星磨，转速为600-650r/min，时间为l-3min。10. 如权利要求6所述的以磷石膏作PVC生产的填料的制备方法，其特征在于，所诉添加 外加剂混合，其温度为60_70°C，时间为30-50min。
【专利摘要】本发明涉及磷石膏处理问题领域，具体涉及一种以磷石膏作PVC生产的填料及其制备方法，将磷石膏进行升温烧结至磷石膏表面温度≥220℃后，自然陈化5-7天后经研磨，冷却至常温，获得β-AⅢ型硬石膏；将β-AⅢ型硬石膏与外加剂混合后，再加入纤维混合均匀，获得磷石膏填料，本品应用于PVC加工过程中剪切力可加快磷石膏的塑化，同时又降低了PVC加工过程中的起泡性，提升了流变性能，本品具有增强增韧的作用，还可用作PE、PP、PS等材料的填料。
【IPC分类】C08L27/06, C08K5/098, C08K3/30, C08L91/06, C08L29/04, C08L23/12
【公开号】CN105482289
【申请号】CN201510845240
【发明人】杨永彬, 杨步雷, 向前勇, 王伟, 李泽钢
【申请人】贵州开磷集团股份有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月29日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及磷石膏处理问题领域，具体涉及一种以磷石膏作PVC生产的填料及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着经济的飞速发展和社会的不断进步，为保护生存环境的健康发展，各国政府 对各类工业生产中所排放的副产物及污染物指标均做出严格的限制。其中，大量堆存磷石 膏的有效处理和再循环利用问题，已成为我国乃至世界范围内迫在眉睫的问题。因此，磷石 膏的资源化利用仍需加大力度，并且需符合国家可持续发展、环境保护、节能减排等产业政 策。
[0003] 目前，我国磷石膏的综合利用效果不佳，其有效利用率不足20%，这主要是因为磷 石膏含有大量硫酸钙晶体和杂质种类复杂，并包括不溶性杂质和可溶性杂质，会对PVC的热 稳定性产生不利影响，进而对磷石膏的开发应用有很大的影响，以磷石膏作为填料生产聚 氯乙烯的方法较少，主要采用高温焙烧处理磷石膏，使得聚氯乙烯材料符合质量标准，但此 技术处理成本高，工艺控制难度大、能耗大。并且传统工艺对磷石膏的预处理改性工艺复 杂，而又未能改变其强亲水性的特点，所以磷石膏的利用应该从多个方面、多种用途来考 虑。
【发明内容】
[0004] 本发明为解决上述技术问题，使得磷石膏资源得到最大化利用，并且拓展磷石膏 的应用空间，提供一种以磷石膏作PVC生产的填料及其制备方法
[0005] 具体通过以下方案得以实现：
[0006] -种以磷石膏作PVC生产的填料，原料按重量份配比包括：100份磷石膏、2-4份外 加剂、1-3份纤维。
[0007] 所述外加剂由重量比为聚羧酸盐:石蜡=(1-3): 1组成。
[0008] 所述聚羧酸盐为醇醚羧酸盐、烷基酚醚羧酸盐、酰胺醚羧酸盐之一。
[0009] 所述石蜡其水油比为2-3.5。
[0010] 所述纤维为聚丙烯纤维或聚乙烯醇纤维。
[0011] 所述纤维长度为18-25mm。
[0012] 其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0013] (1)将磷石膏进行升温烧结至磷石膏表面温度2 220°C后，自然陈化5-7天后经研 磨，冷却至常温，获得β-ΑΙΠ 型硬石膏；
[0014] (2)将β-ΑΙΠ 型硬石膏与外加剂混合后，再加入纤维混合均匀，获得磷石膏填料。
[0015] 所述升温烧结是在温度为120°C下烧结至磷石膏表面温度为120°C时，以升温速率 为4.5-5°C/min进行升温加热至磷石膏表面温度2 220°C。
[0016] 所述研磨采用行星磨，转速为600-650r/min，时间为l_3min。
[0017] 所述添加外加剂混合，其温度为60-70°C，时间为30-50min。
[0018]本发明的有益效果
[0019] 本发明通过将磷石膏经热处理生成β-ΑΙΠ 型硬石膏，将其与外加剂混合后，使得石 膏表面产生吸附作用，进而产生空间位阻效应，进而改善了石膏的分散度，从而提高了其过 饱和度，促使晶体加快生长和改变晶体形成，使得片状晶体占比增大，再通过纤维作用，使 得石膏中的晶体结构在纤维状结构下依照大小晶体相互填充形成致密结构，进而提高了石 膏硬化体的强度，应用于PVC加工过程中剪切力可加快磷石膏的塑化，并且形成的β-ΑΙΠ 型 硬石膏，降低了PVC加工过程中的起泡性，提升了流变性能，本品具有增强增韧的作用，还可 用作PE、PP、PS等材料的填料。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的 范围不仅局限于所作的描述。
[0021 ] 实施例1
[0022] 步骤1:原料选择与准备
[0023] 100kg磷石膏、2kg外加剂、3kg聚丙稀纤维；
[0024] 其中，外加剂由重量比为醇醚羧酸钠:石蜡=1:1组成；
[0025] 所述石蜡其水油比为2;
[0026] 所述聚丙烯纤维的长度为20mm;
[0027] 步骤2:填料制备
[0028] 将磷石膏在温度为120°C下烧结至磷石膏表面温度为120°C时，以升温速率为4.7 °C/min进行升温加热至磷石膏表面温度2 220°C后，自然陈化7天后，转入行星磨中，在转速 为610r/min下研磨3min后，将物料冷却至常温，获得β-ΑΙΠ 型硬石膏;在温度为60°C下，将β_ ΑΙΠ 型硬石膏与外加剂混合30min后，再加入纤维混合均匀，获得磷石膏填料。
[0029] 实施例2
[0030] 步骤1:原料选择与准备
[0031 ] 100kg磷石膏、4kg外加剂、2kg聚丙稀纤维；
[0032] 其中，外加剂由重量比为烷基酚醚羧酸钙:石蜡=3:1组成；
[0033] 所述石蜡其水油比为3;
[0034] 所述聚丙稀纤维的长度为18mm;
[0035] 步骤2:填料制备
[0036] 将磷石膏在温度为120°C下烧结至磷石膏表面温度为120°C时，以升温速率为4.6 °C/min进行升温加热至磷石膏表面温度2 220°C后，自然陈化6天后，转入行星磨中，在转速 为625r/min下研磨2min后，将物料冷却至常温，获得β-ΑΙΠ 型硬石膏;在温度为65°C下，将β_ ΑΙΠ 型硬石膏与外加剂混合40min后，再加入纤维混合均匀，获得磷石膏填料。
[0037] 实施例3
[0038] 步骤1:原料选择与准备
[0039] 100kg磷石膏、3kg外加剂、lkg聚乙稀醇纤维；
[0040]其中，外加剂由重量比为烷基酚醚羧酸钠:石蜡=3:1组成；
[0041]所述石蜡其水油比为3.5;
[0042] 所述聚乙烯醇纤维的长度为25mm;
[0043] 步骤2:填料制备
[0044] 将磷石膏在温度为120°C下烧结至磷石膏表面温度为120°C时，以升温速率为4.8 °C/min进行升温加热至磷石膏表面温度2 220°C后，自然陈化5天后，转入行星磨中，在转速 为600r/min下研磨3min后，将物料冷却至常温，获得β-ΑΙΠ 型硬石膏;在温度为70°C下，将β_ ΑΙΠ 型硬石膏与外加剂混合50min后，再加入纤维混合均匀，获得磷石膏填料。
[0045] 实施例4
[0046] 步骤1:原料选择与准备
[0047] 100kg磷石膏、2.5kg外加剂、2kg聚乙烯醇纤维；
[0048]其中，外加剂由重量比为酰胺醚羧酸钙:石蜡=2:1组成；
[0049]所述石蜡其水油比为3;
[0050] 所述聚乙烯醇纤维的长度为22mm;
[0051 ] 步骤2:填料制备
[0052]将磷石膏在温度为120°C下烧结至磷石膏表面温度为120°C时，以升温速率为5°C/ min进行升温加热至磷石膏表面温度2 220°C后，自然陈化7天后，转入行星磨中，在转速为 630r/min下研磨lmin后，将物料冷却至常温，获得β-ΑΙΠ 型硬石膏；在温度为68°C下，将β_Α ΙΠ 型硬石膏与外加剂混合30min后，再加入纤维混合均匀，获得磷石膏填料。
[0053] 实施例5
[0054] 步骤1:原料选择与准备
[0055] 100kg磷石膏、3.5kg外加剂、1.5kg聚丙稀纤维；
[0056] 其中，外加剂由重量比为醇醚羧酸钾:石蜡=1.5:1组成；
[0057] 所述石蜡其水油比为2;
[0058] 所述聚丙稀纤维的长度为18mm;
[0059] 步骤2:填料制备
[0060] 将磷石膏在温度为120°C下烧结至磷石膏表面温度为120°C时，以升温速率为4.5 °C/min进行升温加热至磷石膏表面温度2 220°C后，自然陈化5天后，转入行星磨中，在转速 为650r/min下研磨lmin后，将物料冷却至常温，获得β-ΑΙΠ 型硬石膏;在温度为63°C下，将β_ ΑΙΠ 型硬石膏与外加剂混合45min后，再加入纤维混合均匀，获得磷石膏填料。
[0061] 试验例1
[0062] 对实施例1-实施例5的磷石膏填料和未经任何处理的磷石膏进行活化指数、比表 面积测定，其结果如表1所示：
[0063] 表 1
[0064]
[0066]~由表1可看出，实施例卜实施例5的活化指数平均为95%，而未经任何处理的磷石, 膏的活化指数为〇,说明实施例1-实施例5的磷石膏填料表面由亲水性变成疏水性，通过比 表面积可知，实施例1-实施例5的包覆效果好，可改善PVC材料的强度。
【主权项】
1. 一种以磷石膏作PVC生产的填料，其特征在于，原料按重量份配比包括：100份磷石 膏、2-4份外加剂、1-3份纤维。2. 如权利要求1所述的以磷石膏作PVC生产的填料，其特征在于，所述外加剂由重量比 为聚羧酸盐:石蜡=(1-3):1组成。3. 如权利要求1或2所述的以磷石膏作PVC生产的填料，其特征在于，所述聚羧酸盐为醇 醚羧酸盐、烷基酚醚羧酸盐、酰胺醚羧酸盐之一。4. 如权利要求1或2所述的以磷石膏作PVC生产的填料，其特征在于，所述石蜡其水油比 为2-3.5〇5. 如权利要求1所述的以磷石膏作PVC生产的填料，其特征在于，所述纤维为聚丙烯纤 维或聚乙烯醇纤维。6. 如权利要求1或5所述的以磷石膏作PVC生产的填料，其特征在于，所述纤维长度为 18-25mm〇7. 如权利要求1-5所述的以磷石膏作PVC生产的填料的制备方法，其特征在于，包括以 下步骤： (1) 将磷石膏进行升温烧结至磷石膏表面温度2 220°C后，自然陈化5-7天后经研磨，冷 却至常温，获得β-ΑΙΠ型硬石膏； (2) 将β-ΑΙΠ型硬石膏与外加剂混合后，再加入纤维混合均匀，获得磷石膏填料。8. 如权利要求6所述的以磷石膏作PVC生产的填料的制备方法，其特征在于，所述升温 烧结是在温度为120°C下烧结至磷石膏表面温度为120°C时，以升温速率为4.5-5°C/min进 行升温加热至磷石膏表面温度2 220°C。9. 如权利要求6所述的以磷石膏作PVC生产的填料的制备方法，其特征在于，所述研磨 采用行星磨，转速为600-650r/min，时间为l-3min。10. 如权利要求6所述的以磷石膏作PVC生产的填料的制备方法，其特征在于，所诉添加 外加剂混合，其温度为60_70°C，时间为30-50min。
【专利摘要】本发明涉及磷石膏处理问题领域，具体涉及一种以磷石膏作PVC生产的填料及其制备方法，将磷石膏进行升温烧结至磷石膏表面温度≥220℃后，自然陈化5-7天后经研磨，冷却至常温，获得β-AⅢ型硬石膏；将β-AⅢ型硬石膏与外加剂混合后，再加入纤维混合均匀，获得磷石膏填料，本品应用于PVC加工过程中剪切力可加快磷石膏的塑化，同时又降低了PVC加工过程中的起泡性，提升了流变性能，本品具有增强增韧的作用，还可用作PE、PP、PS等材料的填料。
【IPC分类】C08L27/06, C08K5/098, C08K3/30, C08L91/06, C08L29/04, C08L23/12
【公开号】CN105482289
【申请号】CN201510845240
【发明人】杨永彬, 杨步雷, 向前勇, 王伟, 李泽钢
【申请人】贵州开磷集团股份有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月29日
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