一种利用电解锰废渣和聚氯乙烯制备电解锰废渣高填充聚氯乙烯复合材料的方法技术

本发明专利技术涉及工业废渣的回收再利用技术领域，具体公开了一种利用电解锰废渣和聚氯乙烯制备电解锰废渣高填充聚氯乙烯复合材料的方法。首先将电解锰废渣干燥至恒重，然后与聚氯乙烯树脂、增塑剂、热稳定剂和超支化聚酯一起通过高速混合机进行初始混合，再用双螺杆挤出机进行挤出造粒，即得，其中聚氯乙烯树脂、干燥后的电解锰废渣、增塑剂、热稳定剂和超支化聚酯的重量比为100:80～140:5～10:1.5～5:0.5～5。本发明专利技术的方法有效利用了锰矿企业产生的电解锰废渣和聚氯乙烯进行复合获得高性能复合材料，有利于环境保护和资源的综合利用；电解锰废渣直接干燥使用，废渣利用率100%、且具有工艺简单、成本低廉、适于工业化生产等优点。

Method for preparing high filling polyvinyl chloride composite material of electrolytic manganese waste residue by using manganese manganese waste residue and polyvinyl chloride

The invention relates to the technical field of recovery and reuse of industrial waste residue, and particularly discloses a method for preparing a high filling polyvinyl chloride composite material by using electrolytic manganese waste residue and polyvinyl chloride to prepare electrolytic manganese waste residue. The electrolytic manganese slag drying to constant weight, then with PVC resin, plasticizer, heat stabilizer and hyperbranched polyester with initial mixing by high-speed mixing machine, extrusion granulation, and double screw extruder is obtained, the PVC resin, after drying the electrolytic manganese slag, plasticizer, heat stabilizer and hyperbranched polyester in the weight ratio of 100:80 ~ 140:5 ~ 10:1.5 ~ 5:0.5 ~ 5. The method of the invention effectively utilizes the manganese electrolytic manganese slag and PVC composite high performance composite material, which is conducive to the comprehensive utilization of resources and environmental protection; electrolytic manganese slag using direct drying, waste utilization rate of 100%, and has the advantages of simple process, low cost and suitable for industrial production etc..

【技术实现步骤摘要】
一种利用电解锰废渣和聚氯乙烯制备电解锰废渣高填充聚氯乙烯复合材料的方法
本专利技术涉及工业废渣的回收再利用
，具体涉及一种利用电解锰废渣和聚氯乙烯制备高填充聚氯乙烯复合材料的方法。
技术介绍
锰是生产钢铁以及不锈钢的原料，受钢铁生产持续增长的拉动，我国对锰矿的需求不断攀升。中国作为世界上最大的锰系铁合金生产国，是锰矿资源储藏非常丰富的国家，但锰矿石的平均品位较低，全国93.6％的锰矿储量属于贫锰矿。据统计，每电解生产1吨锰将产生6～7吨锰浸出渣，而且随着锰矿石开采的加速和锰需求量的不断增加，贫锰矿中锰含量越来越少，生产锰所产生的废渣越来越多，环境污染日趋严重，因此对锰浸出渣的回收利用的研究势在必行。目前国内锰浸出渣处理的有关报道大多集中在制备建筑材料、4A分子筛等领域，这些工艺均需经过高温煅烧的工序，生产成本高，且所获得产品的附加值较低，基本上无经济效益。也有中国专利ZL201010515069.X和ZL201110105896.6报道利用电解锰废渣制备白炭黑，但是均需要水洗、干燥、碱反应、酸反应等复杂工艺，而且生产白炭黑的收率均不高，还有二次废渣的产生，因此利用锰浸出渣开发附加值较高及废渣利用率较高的工艺技术将是锰矿行业废渣处理的发展趋势。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术要解决的技术问题是充分利用锰加工厂的工业废渣而提供一种利用电解锰废渣和聚氯乙烯制备电解锰废渣高填充聚氯乙烯复合材料的方法。所述电解锰废渣为利用碳酸锰矿和硫酸反应生产金属锰所产生的工业废渣。本专利技术以如下技术方案解决上述技术问题：一种利用电解锰废渣和聚氯乙烯制备电解锰废渣高填充聚氯乙烯复合材料的方法，其步骤如下：(1)、将电解锰废渣在115～125℃干燥至恒重，得到电解锰废干渣；(2)、将步骤(1)得到的电解锰废干渣与聚氯乙烯树脂、增塑剂、热稳定剂和超支化聚酯一起通过高速混合机进行初始混合，再用双螺杆挤出机进行混合造粒，即可得到电解锰废渣高填充聚氯乙烯复合材料。所述的聚氯乙烯树脂、电解锰废干渣、增塑剂、热稳定剂和超支化聚酯的重量比为100:(80～140):(5～10):(1.5～5):(0.5～5)；所述的聚氯乙烯树脂优选为齐鲁石化公司的S-1000。所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)以及癸二酸二丁酯(DBS)中的一种或多种。所述的热稳定剂为三盐基硫酸铅、二盐基亚磷酸铅以及二盐基邻苯二甲酸铅中的一种或多种。所述的超支化聚酯为端羧基超支化聚酯或者端羟基超支化聚酯，端羧基超支化聚酯的分子量为2100～7600g/mol，酸值为120～300mgKOH/g；所述的端羟基超支化聚酯的分子量为1000～8400g/mol，羟值为160～600mgKOH/g。进一步地，所述的端羟基超支化聚酯来源于武汉超支化树脂科技有限公司的HyPerH102、HyPerH103、HyPerH202、HyPerH203、HyPerH302、HyPerH303、HyPerH402以及HyPerH403系列产品中的一种或多种，它们的性质如表1所示。表1端羟基超支化聚酯的性质所述的端羧基超支化聚酯来源于武汉超支化树脂科技有限公司的HyPerC102、HyPerC103、HyPerC202、HyPerC203、HyPerC302、HyPerC303、HyPerC402以及HyPerC403系列产品中的一种或多种，它们的性质如表2所示。表2端羧基超支化聚酯的性质产品名称酸值，mgKOH/g分子量，g/molHyPerC1022402600HyPerC1032206400HyPerC2023002100HyPerC2032605200HyPerC3022602800HyPerC3032405700HyPerC4021303400HyPerC4031207600与现有技术相比，本专利技术方法的优点和有益效果如下：(1)本专利技术将废渣干燥后可直接使用，无需其他处理，有效提高了效率和节省了能源，能有效降低成本和实现工业化；(2)电解锰废渣的利用率100％，彻底解决了废锰渣的环境污染问题；(3)超支化聚合物作为相容剂，能有效提高聚氯乙烯与电解锰废渣的相容性，提高电解锰废渣的含量，降低复合材料的成本；(4)本专利技术有效利用锰矿企业产生的废渣生产高附加值的聚氯乙烯复合材料，有利于环境保护和资源的综合利用；且具有工艺简单、成本低廉、附加值高、适于工业化生产等优点。(5)制备的复合材料具有较优的机械性能，可以应用于生产排水管材、花盆、塑料门窗、站架、货架等领域。具体实施方式至今未见有直接利用电解锰废渣和超支化聚合物制备高填充的聚氯乙烯复合材料的报道。本专利技术技术方案的关键在于利用超支化聚合物作为相容剂，能有效提高电解锰废渣与聚氯乙烯之间的相容性和界面强度，最后提高锰渣的用量和降低成本。下面结合具体的实施例对本专利技术方法做进一步说明，所用的材料若没有特殊说明的，则均为市售产品。以下实施例1-4中所用的原料电解锰废渣均为中信大锰矿业有限责任公司利用碳酸锰矿和硫酸生产金属锰所产生的工业废渣。该原料电解锰废渣的主要成分及含量见表3。表3电解锰废渣的成分表组成MnOAl2O3SiO2Fe2O3CaOMgOH2O及其他含量，wt％8-1012-1615-205-76-83-5余量将上述电解锰废渣在115～125℃干燥至恒重(两次称量重量差异在万分之二以下)，得到电解锰废干渣，备用。实施例1一种利用电解锰废渣和聚氯乙烯制备电解锰废渣高填充聚氯乙烯复合材料的方法，其步骤如下：将1000g聚氯乙烯树脂(齐鲁石化S-1000)、1400g电解锰废干渣、100g增塑剂DBS、50g热稳定剂二盐基邻苯二甲酸铅以及50g端羧基超支化聚酯HyPerC402通过高速混合机混合5分钟，然后利用双螺杆挤出机进行混合造粒，挤出机的几个加热段的温度为170-190℃。然后将得到的复合材料颗粒通过注塑机制备测试机械性能的标准样条，利用万能试验机和冲击仪测试复合材料的力学性能，结果如表4所示。实施例2一种利用电解锰废渣和聚氯乙烯制备电解锰废渣高填充聚氯乙烯复合材料的方法，其步骤如下：将1000g聚氯乙烯树脂(齐鲁石化S-1000)、800g电解锰废干渣、50g增塑剂DBP、15g热稳定剂三盐基硫酸铅以及5g端羟基超支化聚酯HyPerH203通过高速混合机混合5分钟，然后利用双螺杆挤出机进行混合造粒，挤出机的几个加热段的温度为170-190℃。然后将得到的复合材料颗粒通过注塑机制备测试机械性能的标准样条，利用万能试验机和冲击仪测试复合材料的力学性能，结果如表4所示。实施例3一种利用电解锰废渣和聚氯乙烯制备电解锰废渣高填充聚氯乙烯复合材料的方法，其步骤如下：将1000g聚氯乙烯树脂(齐鲁石化S-1000)、1200g电解锰废干渣、70g增塑剂DOP、25g热稳定剂二盐基亚磷酸铅以及20g端羟基超支化聚酯HyPerH403通过高速混合机混合5分钟，然后利用双螺杆挤出机进行混合造粒，挤出机的几个加热段的温度为170-190℃。然后将得到的复合材料颗粒通过注塑机制备测试机械性能的标准样条，利用万能试验机和冲击仪测试复合材料的力学性能，结果如表4所示。实施例4一种利用电解锰废渣和聚氯乙烯制备电解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用电解锰废渣和聚氯乙烯制备电解锰废渣高填充聚氯乙烯复合材料的方法，其步骤如下：（1）将电解锰废渣干燥至恒重，得到电解锰废干渣；（2）将步骤（1）得到的电解锰废干渣与聚氯乙烯树脂、增塑剂、热稳定剂和超支化聚酯一起通过高速混合机进行初始混合，再用双螺杆挤出机进行混合造粒，即得到电解锰废渣高填充聚氯乙烯复合材料；所述的聚氯乙烯树脂、电解锰废干渣、增塑剂、热稳定剂和超支化聚酯的重量比为100：80～140：5～10：1.5～5：0.5～5；所述的超支化聚酯为端羧基超支化聚酯或者端羟基超支化聚酯；所述的端羧基超支化聚酯的分子量为2100～7600 g/mol，酸值为120～300 mgKOH/g；所述的端羟基超支化聚酯的分子量为1000～8400 g/mol，羟值为160～600 mgKOH/g。

【技术特征摘要】
1.一种利用电解锰废渣和聚氯乙烯制备电解锰废渣高填充聚氯乙烯复合材料的方法，其步骤如下：（1）将电解锰废渣干燥至恒重，得到电解锰废干渣；（2）将步骤（1）得到的电解锰废干渣与聚氯乙烯树脂、增塑剂、热稳定剂和超支化聚酯一起通过高速混合机进行初始混合，再用双螺杆挤出机进行混合造粒，即得到电解锰废渣高填充聚氯乙烯复合材料；所述的聚氯乙烯树脂、电解锰废干渣、增塑剂、热稳定剂和超支化聚酯的重量比为100：80～140：5～10：1.5～5：0.5～5；所述的超支化聚酯为端羧基超支化聚酯或者端羟基超支化聚酯；所述的端羧基超支化聚酯的分子量为2100～7600g/mol，酸值为120～300mgKOH/g；所述的端羟基超支化聚酯的分子量为1000～8400g/mol，羟值为160～600mgKOH/g。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述电解锰废渣为利用碳酸锰矿和硫酸反应生产金属锰所产生的工业废渣。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述碳酸锰浸出渣包括如下含量的成分：8-10wt%的M...

【专利技术属性】
技术研发人员：张道洪，郭文强，肖代勇，张俊珩，张爱清，杜冬云，李金林，
申请(专利权)人：中南民族大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42