一种具有阻燃补强性能的铬铁渣-赤泥复合橡胶填料制造技术

本发明专利技术公开了一种具有阻燃补强性能的铬铁渣‑赤泥复合橡胶填料，属于资源循环利用领域。该铬铁渣‑赤泥复合橡胶填料包括常温表面造孔混合液、表面改性剂混合液、无水乙醇‑丙酮混合液、铬铁渣和赤泥。所述常温表面造孔混合液由二水合草酸与磷酸组成；所述表面改性剂混合液由硅烷偶联剂KH570与硅烷偶联剂KH550组成；所述铬铁渣的粒径为4.2μm～113.8μm。本发明专利技术解决了现有橡胶工业主要填料炭黑和白炭黑的价格较高且性能单一，即只具有补强性能，铬铁渣‑赤泥直接加入橡胶中极易发生团聚，以及铬铁渣‑赤泥无机界面与橡胶有机界面的相容性较差的问题，实现了工业废料的高附加值循环利用。

【技术实现步骤摘要】
一种具有阻燃补强性能的铬铁渣-赤泥复合橡胶填料
本专利技术属于固废资源循环利用领域，具体涉及一种用于阻燃补强橡胶填料的铬铁渣-赤泥复合材料及其制备方法。
技术介绍
铬铁渣是火法冶炼含铬铁合金时所产生的含铬废渣，主要是矿热炉法冶炼高碳铬铁时产生，其主要化学成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、Cr2O3、SO3、P2O5等，其中Al2O3与MgO的含量较高。赤泥是氧化铝生产过程中产生的废渣，其主要组份是SiO2、CaO、Fe2O3、Al2O3、Na2O、TiO2、K2O等，还含有灼碱成份和微量有色金属，其中Al2O3与CaO的含量较高。目前铬铁渣与赤泥的利用率较低，大量铬铁渣与赤泥以露天堆存为主，不仅占用宝贵土地，而且还会对周围环境和地下水造成污染。因此，如何大规模、高效的利用铬铁渣与赤泥，实现环境减负、企业增效的目的，是一个迫切需要解决的问题。橡胶作为广泛应用的聚合物材料，其在制备加工过程中需要大量使用填料以改善其的力学性能、加工性能和填充增容。目前常用的橡胶填料主要包括炭黑、白炭黑等，但是炭黑与白炭黑的生产不仅工艺繁杂，而且需要消耗大量能源和资源，导致成本较高且性能单一，即只具有补强性能。面对上述问题，铬铁渣作为富硅高铝高镁物质、赤泥作为富硅富钙高铝物质，均是潜在的阻燃补强填料，利用铬铁渣与赤泥中含有的SiO2、CaO发挥补强作用，利用铬铁渣与赤泥中含有的MgO、Al2O3发挥阻燃作用，实现工业废料的高附加值循环利用，促进冶金企业增效、橡胶制品行业降成本。
技术实现思路
为了解决现有橡胶工业主要填料炭黑和白炭黑的价格较高且性能单一，即只具有补强性能，铬铁渣与赤泥直接加入橡胶中极易发生团聚，以及铬铁渣-赤泥无机界面与橡胶有机界面的相容性较差的问题，本专利技术提供了一种具有阻燃补强性能的铬铁渣-赤泥复合橡胶填料，以期解决以上问题。本专利技术是通过以下技术方案予以实现的。本专利技术提供了一种具有阻燃补强性能的镍矿渣-赤泥复合橡胶填料，该镍矿渣-赤泥复合橡胶填料按重量百分比配方如下：所述常温表面造孔混合液中二水合草酸与磷酸的质量比为1:3～3:1，二水合草酸为分析纯，磷酸为分析纯；所述表面改性剂混合液中硅烷偶联剂KH570与硅烷偶联剂KH550的质量比为1:3～3:1，硅烷偶联剂KH570为工业纯，硅烷偶联剂KH550为工业纯；所述无水乙醇-丙酮混合液中无水乙醇与丙酮的质量比为1:3～3:1，无水乙醇为分析纯，丙酮为分析纯；所述铬铁渣的粒径为4.2μm～113.8μm，化学成分(质量分数)为SiO2(3.96％～35.62％)、Fe2O3(5.63％～7.26％)、Al2O3(22.54％～24.32％)、CaO(0.30％～0.41％)、MgO(23.68％～26.78％)、Cr2O3(6.89％～8.32％)、SO3(0.061％～0.092％)、P2O5(0.022％～0.037％)和其他(1.008％～2.387％)。所述赤泥化学成分(质量分数)为SiO2(8.50％～34.70％)、Fe2O3(1.80％～38.40％)、Al2O3(4.5％～24.40％)、CaO(5.30％～51.80％)、MgO(0.30％～1.90％)、Na2O(3.30％～13.60％)和其他(8.40％～22.20％)。本专利技术同时提供了上述镍矿渣-赤泥复合橡胶填料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：首先将常温表面造孔混合液与镍矿渣、赤泥进行混合，利用恒温磁力搅拌器在搅拌温度55℃～75℃、搅拌速度700r/min～1000r/min下对其进行搅拌5h～8h，然后往上述混合物中加入无水乙醇-丙酮混合液、表面改性剂混合液，利用恒温磁力搅拌器在搅拌温度40℃～60℃、搅拌速度500r/min～800r/min下，搅拌2h～4h，获得镍矿渣-赤泥复合橡胶填料。本专利技术的科学原理：一方面，利用常温表面造孔混合液与镍矿渣、赤泥中部分CaO进行反应，从而有利于提高镍矿渣-赤泥的比表面积、孔体积和孔径，达到丰富孔结构的目的，提高镍矿渣-赤泥的接触面积，以及镍矿渣-赤泥对炭黑或白炭黑的吸附能力，达到对橡胶补强的效果。另一方面，具有良好孔结构的镍矿渣-赤泥会造成吸湿性能增强，进一步导致镍矿渣-赤泥团聚现象的产生，加剧镍矿渣-赤泥在橡胶中分散性变差，所以采用表面改性剂混合液、无水乙醇-丙酮混合液对具有良好孔结构的镍矿渣-赤泥表面进行改性处理，不仅可以解决镍矿渣-赤泥易团聚的问题，而且可以进一步提高镍矿渣-赤泥与橡胶的相容性，进一步达到对橡胶补强的效果。此外，镍矿渣与赤泥中含有大量的Al2O3与MgO，其中Al2O3是高硬度的化合物，熔点为2054℃，沸点为2980℃；MgO是典型的碱土金属氧化物，熔点为2852℃，沸点为3600℃。因此Al2O3与MgO均是良好的耐火材料，将含有大量Al2O3与MgO的镍矿渣-赤泥加入橡胶中，可以大幅提高橡胶的阻燃性能，达到对橡胶阻燃的效果。与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：1、本专利技术解决了现有橡胶工业主要填料炭黑和白炭黑的价格较高且只具有补强性能、镍矿渣-赤泥直接加入橡胶中极易发生团聚，以及镍矿渣-赤泥无机界面与橡胶有机界面的相容性较差的问题。2、本专利技术利用镍矿渣-赤泥为阻燃补强橡胶填料，而且实现了工业废料的高附加值循环利用，促进了冶金企业增效、橡胶制品行业降成本，符合当前节能环保、循环经济的产业发展要求。具体实施方式以下结合具体实施例详述本专利技术，但本专利技术不局限于下述实施例。一、本专利技术一种具有阻燃补强性能的镍矿渣-赤泥复合橡胶填料的制备方法实施例1以制备本专利技术产品100g为例所用的组分及其质量配比为：所述常温表面造孔混合液中二水合草酸与磷酸的质量比为1:1，二水合草酸为分析纯，磷酸为分析纯；所述表面改性剂混合液中硅烷偶联剂KH570与硅烷偶联剂KH550的质量比为1:3，硅烷偶联剂KH570为工业纯，硅烷偶联剂KH550为工业纯；所述无水乙醇-丙酮混合液中无水乙醇与丙酮的质量比为2:1，无水乙醇为分析纯，丙酮为分析纯；所述铬铁渣的粒径为4.8μm～110.7μm，化学成分(质量分数)为SiO2(34.54％)、Fe2O3(5.95％)、Al2O3(23.88％)、CaO(0.33％)、MgO(25.43％)、Cr2O3(7.64％)、SO3(0.069％)、P2O5(0.024％)和其他(2.137％)。所述赤泥化学成分(质量分数)为SiO2(18.70％)、Fe2O3(22.00％)、Al2O3(23.00％)、CaO(16.00％)、MgO(1.20％)、Na2O(10.10％)和其他(9.00％)。首先将常温表面造孔混合液与镍矿渣、赤泥进行混合，利用恒温磁力搅拌器在搅拌温度60℃、搅拌速度900r/min下对其进行搅拌5h，然后往上述混合物中加入无水乙醇-丙酮混合液、表面改性剂混合液，利用恒温磁力搅拌器在搅拌温度55℃、搅拌速度800r/min下，搅拌3h，获得镍矿渣-赤泥复合橡胶填料。实施例2以制备本专利技术产品100g为例所用的组分及其质量配比为：所述常温表面造孔混合液中二水合草酸与磷酸的质量比为3:1，二水合草酸为分析纯，磷酸为分析纯；所述表面改性剂混合液中硅烷偶联剂KH570与硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有阻燃补强性能的铬铁渣‑赤泥复合橡胶填料，其特征在于，按重量百分比计，制备所述铬铁渣‑赤泥复合橡胶填料原料如下：

【技术特征摘要】
1.一种具有阻燃补强性能的铬铁渣-赤泥复合橡胶填料，其特征在于，按重量百分比计，制备所述铬铁渣-赤泥复合橡胶填料原料如下：所述常温表面造孔混合液由二水合草酸与磷酸组成；所述表面改性剂混合液由硅烷偶联剂KH570与硅烷偶联剂KH550组成；所述无水乙醇-丙酮混合液中无水乙醇与丙酮的质量比为1:3～3:1，无水乙醇为分析纯，丙酮为分析纯；所述铬铁渣的粒径为4.2μm～113.8μm，其化学成分，按质量百分数比计为：所述赤泥化学成分，按质量百分数比计为：2.如权利要求1所述的一种具有阻燃补强性能的铬铁渣-赤泥复合橡胶填料，其特征在于，所述常温表面造孔混合液中二水合草酸与磷酸的质量比为1:3～3:1，二水合草酸为分析纯，磷酸为分析纯。3.如权利要求1所述的一种具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘秀玉，张冰，孙轶民，张浩，唐刚，黄新杰，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34