專利名稱：一種煤矸石改性酚醛樹脂制取熱固性塑料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于三廢處理及塑料制造領(lǐng)域，具體涉及煤矸石廢物利用及熱固性塑料的
制造技術(shù)，更具體涉及一種煤矸石改性酚醛樹脂制取熱固性塑料的方法。
背景技術(shù)：
煤矸石是與煤伴生的巖石，是煤炭開采、洗選加工過程中產(chǎn)生的固體廢棄物。我 國煤炭開采和洗選加工過程中產(chǎn)生的煤矸石約占煤炭產(chǎn)量的10% _20%，其利用率不到 30%。大多數(shù)煤礦都堆積了大量的煤矸石，侵占良田，嚴重污染環(huán)境。在資源日益短缺、環(huán) 境保護日益嚴格的形勢下，如何實現(xiàn)煤矸石的資源化利用，是當前必須解決的問題。利用煤 矸石作為主要原料，加入適當助劑，制備性能優(yōu)異的化工材料，不僅可有效地處理一部分煤 矸石，更因具來源豐富、價格低廉，還可給企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟效益。 目前塑料工業(yè)的發(fā)展勢頭迅猛，酚醛樹脂用量巨大，但酚醛樹脂的價格較高，且酚 醛塑料的性能欠佳。因此，有必要選擇一種填充劑來改善其性能，同時降低成本。用碳酸 鈣填充酚醛樹脂可以提高其性能，但仍需要花費成本。煤矸石作為一種固體廢棄物，目前 其主要利用途徑是制磚，另外也可用來發(fā)電，也有用煤矸石做復(fù)合土壤改良劑(CN1083510) 和生產(chǎn)鋁鹽和硅酸鹽(CN1281820)等等。利用煤矸石作為聚氯乙烯和橡膠的填料已有報道 (CN1064493， CN1032018, CN1631956)，但用煤矸石改性酚醛樹脂制熱固性塑料國內(nèi)外未見 文獻報道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種煤矸石改性酚醛樹脂制取熱固性塑料的方法，達到煤矸 石的廢物利用和塑料生產(chǎn)成本的降低。 本發(fā)明提供的煤矸石改性酚醛樹脂制取熱固性塑料的方法包括以下步驟 (1)將煤矸石原料破碎制粉； (2)將煤矸石粉用偶聯(lián)劑作表面處理； (3)將經(jīng)表面處理的煤矸石粉與酚醛樹脂、木粉、丁腈橡膠混合熱煉；
(4)將熱煉后的物料冷卻并粉碎得到酚醛模塑粉；
(5)將酚醛模塑粉用固化劑固化成型。 本發(fā)明方法采用的煤矸石原料，其灰分質(zhì)量百分比在60% _75%之間，固定碳含 量在10% _20%之間。 本發(fā)明方法中的破碎制粉步驟包括在破碎機中破碎、烘焙干燥、冷卻及在球磨機 中球磨。 本發(fā)明方法的表面處理步驟中，采用的偶聯(lián)劑選自KH550， B201， A172，其用量為 1. 5% -2. 0%。 本發(fā)明方法的熱煉步驟在熱煉機中進行，溫度為IO(TC -130°C，時間為30-60min。
本發(fā)明方法的熱煉步驟中，煤矸石粉與酚醛樹脂的用量比例為55/45。
本發(fā)明方法的熱煉步驟中，采用的木粉的用量為煤矸石和酚醛樹脂混合料質(zhì)量的 10% -16%。 本發(fā)明方法的熱煉步驟中，采用的丁腈橡膠的用量為煤矸石和酚醛樹脂混合料質(zhì) 量的6% -14%。 本發(fā)明方法的固化成型步驟中，采用的固化劑的用量為酚醛模塑料質(zhì)量的 2% -12%。 本發(fā)明方法的固化成型步驟中，還可采用炭黑，其用量為酚醛模塑料質(zhì)量的 1% -4%。 本發(fā)明的方法中，由于煤矸石經(jīng)過了偶聯(lián)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，在熱煉的過程中，煤的大分子會與酚醛樹脂發(fā)生反應(yīng)生成牢固的化 學鍵，另外，偶聯(lián)劑的處理也使煤矸石中的惰性分子(如A1203， Si02等)有效地均勻分散 開來，提高了煤矸石粉與樹脂基體的界面結(jié)合力，從而有利于提高酚醛塑料的綜合力學性 能和加工性能。本發(fā)明充分利用了采煤工業(yè)產(chǎn)生的工業(yè)廢棄物煤矸石，大大降低了制取酚 醛塑料的成本，有利于環(huán)境的保護。 本發(fā)明的煤矸石改性酚醛樹脂制取熱固性塑料方法，具體工藝過程如下
(1)煤矸石的破碎制粉取灰分質(zhì)最百分比在60% _75%之間，固定碳含量在 10% _20%之間的煤矸石若干加入破碎機進行破碎。將破碎后的煤矸石首先放入溫度控制 在105t:的干燥箱中干燥3h，取出冷卻后放入裝有若干不同直徑鐵球的球磨機中球磨24h 后，取出備用。 (2)煤矸石的表面處理將煤矸石浸入用100ml蒸餾水稀釋的偶聯(lián)劑溶液中，浸漬 時間為3-4h，然后將處理的煤矸石取出放入干燥箱中在105t:條件下通風干燥10h后，冷卻備用。 (3)煤矸石與酚醛樹脂及其它添加物質(zhì)的混合熱煉所添加的木粉在105-ll(TC條 件下干燥2-3h，粒度在20目以下；所添加的丁腈橡膠撕成小碎片。將經(jīng)過處理的煤矸石、 酚醛樹脂、木粉、丁腈橡膠按比例充分混合后加入熱煉機，在兩輪溫度為IO(TC -13(TC條件 下進行熱煉，熱煉時間為30-60min。 (4)熱煉后物料的粉碎熱煉后的物料冷卻后，放入粉碎機中進行粉碎，粉碎后的 酚醛模塑粉放入指定容器備用。 (5)酚醛模塑粉的固化成型將酚醛模塑粉和固化劑以及炭黑按一定的質(zhì)量配比 充分混合后加入制作的模具中，將模具放入熱壓機中，控制上板溫度為105°C ，下板溫度為 7(TC，模塑壓力為10噸，模具終溫為65t:，將粉料熱壓成型為各種形狀的酚醛模塑料。
本發(fā)明的有益效果 1、由于煤矸石中含有部分煤的大分子有機質(zhì)，在熱煉的過程中，煤的大分子會與 酚醛樹脂發(fā)生化學作用，從而生成比較牢固的化學鍵，有利于煤矸石與酚醛樹脂之間的結(jié)合。 2、由于煤矸石利用偶聯(lián)劑進行了處理，偶聯(lián)劑是親水性物質(zhì)與疏水性物質(zhì)相互結(jié) 合的橋梁，從而有利于煤矸石粉在酚醛樹脂中的均勻分散，從而有利于煤矸石填充酚醛樹 脂生成的酚醛模塑料的強度和韌性的提高。 3、由于木粉中存在大量的有機質(zhì)木質(zhì)纖維素，在熱煉的過程中與矸石中煤的大分子以及酚醛樹脂發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，從而可以較好的改善酚醛樹脂的脆性。 4、丁腈橡膠為粘彈性物質(zhì)，丁腈橡膠的加入能夠較好的改善酚醛樹脂的脆性，增 加其韌性。炭黑的加入也對材料起到一定的補強作用。 5、由于煤矸石為采煤中的廢棄物，將煤矸石用來改性酚醛樹脂制取熱固性塑料為 煤矸石的綜合利用開辟了一條新路，保護了環(huán)境，同時為酚醛模塑料的生產(chǎn)節(jié)約了成本。
附圖的簡單說明
圖1是煤矸石改性酚醛樹脂制取熱固性塑料的工藝流程圖。
具體實施方法 以下結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作更詳細的描述。這些實施例和附圖僅僅是對本
發(fā)明最佳實施方式的描述，并不對本發(fā)明的范圍有任何限制。 實施例1 將灰分為72. 41%、固定碳含量為13. 58 %的煤矸石破碎、球磨后用偶聯(lián)劑KH550 水溶液進行處理，KH550的用量為煤矸石用量的1. 5%。然后，通風干燥備用。
取處理后的煤矸石，按質(zhì)量比55/45與酚醛樹脂混合，加入煤矸石和酚醛樹脂混 合料質(zhì)量的15%的木粉，并加入煤矸石和酚醛樹脂混合料質(zhì)量的14%的丁腈橡膠。將這些 物質(zhì)混合后加入對輥熱煉機，在12(TC條件下進行對輥熱煉30-60min。熱煉料冷卻粉碎后 加入3%的炭黑，并加入8%的固化劑烏洛托品，混合后放入模具，在上板溫度為105t:、下 板溫度為7(TC、模塑壓力為10噸、模具終溫為65t:的條件下固化成型，制得酚醛模塑板。
實施例2 將灰分為62. 48%、固定碳含量為17. 13%的煤矸石破碎、球磨后用偶聯(lián)劑B201水 溶液進行處理，其用量為煤矸石用量的2. 0% 。。然后，通風干燥、備用。
取處理后的煤矸石按質(zhì)量比為55/45與酚醛樹脂混合，加入煤矸石和酚醛樹脂混 合料質(zhì)量的12%的木粉，并加入煤矸石和酚醛樹脂混合料質(zhì)量的10%的丁腈橡膠。將這些 物質(zhì)混合后加入捏合熱煉機，在125t:條件下進行熱煉30-60min。熱煉料冷卻粉碎后加入 2%的炭黑，并加入6%的固化劑三羥甲基苯酚，混合后放入模具，在上板溫度為105t:、下 板溫度為7(TC、模塑壓力為10噸、模具終溫為65t:的條件下制得酚醛模塑板。
實施例3 將灰分為66. 63%，固定碳含量為19. 44%的煤矸石破碎球磨后用偶聯(lián)劑KH550用 量為煤矸石用量的1.5%的水溶液進行處理。然后，通風干燥后備用。 取處理后的煤矸石按質(zhì)量比為55/45與酚醛樹脂混合，加入煤矸石和酚醛樹脂混 合料質(zhì)量的12%的木粉，并加入煤矸石和酚醛樹脂混合料質(zhì)量的6%的丁腈橡膠，將這些 物質(zhì)混合后加入對輥熱煉機，在115t:條件下進行對輥熱煉30-60min，熱煉料冷卻粉碎后 加入2%的炭黑，并加入6%的固化劑烏洛托品，混合后放入模具，在上板溫度為105t:、下 板溫度為7(TC、模塑壓力為10噸、模具終溫為65t:的條件下固化成型，制得酚醛模塑管。
實施例4 將灰分為62.48%、固定碳含量為17. 13 %的煤矸石破碎、球磨后，用偶聯(lián)劑B201 水溶液進行處理，B201的用量為煤矸石用量的1.5%。然后，通風干燥后備用。
取處理后的煤矸石按質(zhì)量比為55/45與酚醛樹脂混合，加入煤矸石和酚醛樹脂混 合料質(zhì)量的15%的木粉，并加入煤矸石和酚醛樹脂混合料質(zhì)量的8%的丁腈橡膠。將這些物質(zhì)混合后加入捏合熱煉機，在12(TC條件下進行捏合熱煉30-60min，熱煉料冷卻粉碎后 加入3%的炭黑，并加入8%的固化劑烏洛托品，混合后放入模具，在上板溫度為105°C、T 板溫度為7(TC、模塑壓力為10噸、模具終溫為65t:的條件下固化成型，制得酚醛模塑管。
權(quán)利要求
一種煤矸石改性酚醛樹脂制取熱固性塑料的方法，其特征在于包括以下步驟(1)將煤矸石原料破碎制粉；(2)將煤矸石粉用偶聯(lián)劑作表面處理；(3)將經(jīng)表面處理的煤矸石粉與酚醛樹脂、木粉、丁腈橡膠混合熱煉；(4)將熱煉后的物料冷卻并粉碎得到酚醛模塑粉；(5)將酚醛模塑粉用固化劑固化成型。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述煤矸石原料的灰分質(zhì)量百分比在60% -75%之 間，固定碳含量在10% -20%之間。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述破碎制粉包括在破碎機中破碎、烘焙干燥、冷卻 及在球磨機中球磨。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述偶聯(lián)劑選自KH550， B201， A172，其用量為 1. 5% -2. 0%。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述熱煉在熱煉機中進行，溫度為IO(TC -1301:，時 間為30-60min。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述煤矸石粉與酚醛樹脂的用量比例為55/45。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述木粉的用量為煤矸石和酚醛樹脂混合料質(zhì)量的 10% -16%。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述丁腈橡膠的用量為煤矸石和酚醛樹脂混合料質(zhì) 量的6% -14%。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述固化成型中固化劑的用量為酚醛模塑料質(zhì)量的 2% -12%。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述固化成型中還采用炭黑，其用量為酚醛模塑料 質(zhì)量的1% _4%。
全文摘要
本發(fā)明提供一種煤矸石改性酚醛樹脂制取熱固性塑料的方法，包括以下步驟(1)將煤矸石原料破碎制粉；(2)將煤矸石粉用偶聯(lián)劑作表面處理；(3)將經(jīng)表面處理的煤矸石粉與酚醛樹脂、木粉、丁腈橡膠混合熱煉；(4)將熱煉后的物料冷卻并粉碎得到酚醛模塑粉；(5)將酚醛模塑粉用固化劑固化成型。本發(fā)明方法利用煤矸石作為填料對酚醛樹脂進行改性處理，達到降低酚醛塑料成本的目的，還可改善酚醛塑料的各種機械和力學性能，同時為煤矸石的綜合利用開辟了一條新路。
文檔編號B29B7/28GK101747585SQ20081020462
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月16日
發(fā)明者張群, 李肇毅, 王玉明, 錢暉 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司