一種用于pp材料生產(chǎn)的碳酸鈣、磷石膏復(fù)合顆粒填料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及PP材料生產(chǎn)用填料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種用于PP材料生產(chǎn)的碳酸鈣、 磷石膏復(fù)合顆粒填料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 碳酸鈣是一種應(yīng)用范圍較廣的無(wú)機(jī)填料，其常常被作為PVC、PE、PP等聚合樹(shù)脂加 工處理過(guò)程中的填料;但隨著資源消耗量的增大以及人們對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求提高，這就使得 PP材料生產(chǎn)廠商在進(jìn)行生產(chǎn)處理時(shí)，既要考慮PP材料生產(chǎn)的成本，又要考慮PP材料生產(chǎn)過(guò) 程中的品質(zhì)。而碳酸鈣由于其硬度較高，密度較大，使得在進(jìn)行PP材料生產(chǎn)過(guò)程中的添加量 較少，獲得的PP材料的容重較大，甚至還會(huì)影響PP材料的強(qiáng)度和柔韌性，使得PP材料的生產(chǎn) 成本較高。
[0003] 為此，有研究者開(kāi)始對(duì)PP、PVC等聚合物材料生產(chǎn)過(guò)程中采用的碳酸鈣填料進(jìn)行改 性處理，如專利號(hào)為201210311996.9的《一種PVC填充用多孔性碳酸鈣的制備方法》主要在 超細(xì)碳酸鈣的合成過(guò)程中，當(dāng)碳化率達(dá)到40~70 %時(shí)，加入可溶性硫酸鹽，在超細(xì)碳酸鈣的 表面生成二水合硫酸鈣，再繼續(xù)碳化至終點(diǎn)，生成夾層含有二水合硫酸鈣的超細(xì)碳酸鈣漿 料，最后將漿料過(guò)濾、并干燥，利用夾層二水合硫酸鈣在高溫干燥時(shí)的失水原理，使碳酸鈣 表面形成多孔性，降低碳酸鈣顆粒的密度。
[0004] 可見(jiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于碳酸鈣的改性處理是趨向于將碳酸鈣形成孔隙態(tài)，使得碳 酸鈣的密度得到降低，但是，盡管如此，碳酸鈣的成分依然較多，其密度相對(duì)還是較高，并且 碳酸鈣在形成具有孔隙態(tài)的顆粒后，其親水性得到了大大的改善，使得其在存放或者在PP 材料生產(chǎn)過(guò)程中加入后，極易與水分子結(jié)合，造成團(tuán)聚現(xiàn)象，使得碳酸鈣的分散性較差，影 響制備的PP材料的品質(zhì)，降低了 PP材料的耐熱性和彎曲強(qiáng)度。在現(xiàn)有技術(shù)中采用對(duì)碳酸鈣 顆粒表面進(jìn)行改性處理，進(jìn)而降低碳酸鈣顆粒表面的親水性，使得其不易發(fā)生團(tuán)聚，但是其 改性處理的工藝較為復(fù)雜，參數(shù)控制較難，使得制備PP材料的成本增加。
[0005] 磷石膏為磷化工產(chǎn)業(yè)產(chǎn)出的固體廢棄物，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年的磷石膏產(chǎn)量在5000 萬(wàn)噸左右，可見(jiàn)，磷石膏資源較為豐富；同時(shí)，磷石膏本身還具有質(zhì)量輕、容重小，密度低的 優(yōu)點(diǎn)；因此，也有研究者將磷石膏作為原料來(lái)制備替代上述碳酸鈣填料，使得碳酸鈣填料存 在的缺陷得到解決;但是，磷石膏由于其含有大量的結(jié)晶水和雜質(zhì)，而結(jié)晶水的存在將會(huì)使 得在PP材料擠塑成型過(guò)程中產(chǎn)生起泡現(xiàn)象，降低PP材料的品質(zhì)，并且雜質(zhì)的存在，不僅會(huì)影 響PP材料的外觀色澤，而且還會(huì)導(dǎo)致PP材料的強(qiáng)度和柔韌性較差;為此，采用磷石膏為原料 制備填料時(shí)，則需要對(duì)磷石膏中的雜質(zhì)和結(jié)晶水進(jìn)行除去處理，傳統(tǒng)的磷石膏雜質(zhì)和結(jié)晶 水的除去處理是將磷石膏在高溫環(huán)境下煅燒研磨處理，使得磷石膏中的雜質(zhì)和結(jié)晶水倍裸 露出來(lái)后除去，但是盡管如此，在磷石膏被研磨成粉末后，其也容易與水分子相結(jié)合，造成 磷石膏粉體的團(tuán)聚，進(jìn)而影響其品質(zhì)。
[0006] 鑒于此，本研究者結(jié)合磷石膏的豐富資源以及碳酸鈣作為填料本身具有的一些優(yōu) 良特性，為PP材料生產(chǎn)用填料技術(shù)領(lǐng)域帶來(lái)了 一種新產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于PP材料生產(chǎn)的碳 酸鈣、磷石膏復(fù)合顆粒填料及其制備方法。
[0008] 具體是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：
[0009] -種用于PP材料生產(chǎn)的碳酸鈣、磷石膏復(fù)合顆粒填料的制備方法，將磷石膏置于 炒鍋中，采用溫度為150-200°c炒制處理20-30min，并將其置于研磨機(jī)中研磨，過(guò)120目篩， 篩底料在過(guò)325目篩的篩余量為< 15%;再將其在溫度為1400-1500°C處理成熔融體，并將 熔融體采用耐高溫噴頭在噴淋塔中噴淋造粒處理，并將噴淋塔噴淋造粒出來(lái)的顆粒過(guò)400-700目篩，篩余料返回研磨機(jī)中研磨;篩過(guò)料置于氫氧化鈣飽和溶液中，攪拌分散10-30min， 再向溶液中通入二氧化碳?xì)怏w，通入量為與氫氧化鈣摩爾比為1.1~1.5:1，再將其干燥過(guò) 300-500目篩，干燥溫度為61~400°C，即可。
[0010] 所述的將磷石膏置于炒鍋中，其還包括有向炒鍋中加入納米二氧化硅的步驟。
[00?1 ] 所述的納米二氧化娃，其顆粒度為200-500nm。
[0012] 所述的納米二氧化硅，其加入量為磷石膏重量的2-5%。
[0013] 所述的篩過(guò)料與氫氧化鈣飽和溶液的質(zhì)量比為1:3~7。
[0014] 所述的干燥，在其后還包括加入石蠟的步驟。
[0015] 所述的石蠟，其加入量為磷石膏重量的1-3%。
[0016] 所述的石蠟為液態(tài)石蠟。
[0017] 本發(fā)明的目的之二是還提供一種由上述方法制備的用于PP材料生產(chǎn)的碳酸鈣、磷 石膏復(fù)合顆粒填料。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)效果體現(xiàn)在：
[0019] 通過(guò)磷石膏炒制研磨過(guò)篩，除去了磷石膏中殘留的不易被研磨粉碎的雜質(zhì)成分， 并且使得結(jié)晶水得到較大程度的脫除處理，再將其經(jīng)過(guò)熔融體處理，使得其中的部分有機(jī) 雜質(zhì)和難揮發(fā)雜質(zhì)在高溫環(huán)境下遭受鍵能的破壞而被消除;并且結(jié)合炒制研磨過(guò)篩，降低 磷石膏中結(jié)晶水含量后，避免熔融處理時(shí)能耗較大，提高了磷石膏被制備成熔融體的品質(zhì)， 降低其雜質(zhì)含量;再結(jié)合噴淋造粒過(guò)400-700目的篩，使得磷石膏的顆粒度能夠滿足要求， 提高其流變性和可塑化性;再將其置于氫氧化鈣飽和溶液，并控制加入量以及二氧化碳?xì)?體的通入量，使得在磷石膏顆粒表面層形成一層碳酸鈣硬殼成分，并且磷石膏與飽和氫氧 化鈣溶液接觸時(shí)，吸收其中的水分，使得磷石膏顆粒形成含有結(jié)晶水物料，再將其干燥處 理，使得內(nèi)部結(jié)構(gòu)的結(jié)晶水發(fā)生散發(fā)，使得外殼堅(jiān)硬層被散發(fā)出來(lái)的水蒸氣頂出孔隙，使得 獲得的填料由內(nèi)至外形成孔隙，降低了填料的密度，使得添加在PP材料生產(chǎn)與加工中后，能 夠有效改善PP材料的容重，提高填料的添加量，降低PP材料的生產(chǎn)成本，并且還能夠有效的 改善PP材料的強(qiáng)度和柔韌度，改善PP材料的彎曲強(qiáng)度、抗拉伸強(qiáng)度，提高PP材料的品質(zhì)。
[0020] 本發(fā)明尤其是結(jié)合在炒制研磨前加入納米二氧化硅與磷石膏混合，使得硅成分有 效的與磷石膏中的氟等雜質(zhì)成分作用，降低了磷石膏中的雜質(zhì)，并且還使得磷石膏產(chǎn)生玻 化現(xiàn)象，提高了磷石膏的可塑化性和流變性;再結(jié)合干燥后加入石蠟的步驟，使得石蠟在填 料顆粒的表面形成保護(hù)層，避免空氣中的水分子與填料接觸，也使得填料顆粒的表面的疏 水性得到了提高，而且還使得填料的流變性和可塑化性得到了改善和提高。
[0021]除此之外，本研究者采用磷石膏為主要原料來(lái)進(jìn)行填料成分生產(chǎn)，使得磷石膏綜 合利用途徑增多，擴(kuò)大了對(duì)磷石膏的處理途徑，降低了 PP用填料的成本;結(jié)合填料的結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)，使得填料的密度得到大幅度的降低，降低其加入PP材料生產(chǎn)過(guò)程中的容重，增加了在PP 材料生產(chǎn)中的添加量，降低了 PP材料生產(chǎn)的成本。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合具體的實(shí)施方式來(lái)對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的限定，但要求保護(hù)的 范圍不僅局限于所作的描述。
[0023] 實(shí)施例1
[0024] -種用于PP材料生產(chǎn)的碳酸鈣、磷石膏復(fù)合顆粒填料的制備方法，將磷石膏置于 炒鍋中，采用溫度為150°C炒制處理20min，并將其置于研磨機(jī)中研磨，過(guò)120目篩，篩底料在 過(guò)325目篩的篩余量為< 15 % ;再將其在溫度為1400°C處理成熔融體，并將熔融體采用耐高 溫噴頭在噴淋塔中噴淋造粒處理，并將噴淋塔噴淋造粒出來(lái)的顆粒過(guò)400目篩，篩余料返回 研磨機(jī)中研磨;篩過(guò)料置于氫氧化鈣飽和溶液中，攪拌分散lOmin，再向溶液中通入二氧化 碳?xì)怏w，通入量為與氫氧化鈣摩爾比為1.1:1，再將其干燥過(guò)300-500目篩，干燥溫度為61 〇C，即可。
[0025] 實(shí)施例2
[0026] -種用于PP材料生產(chǎn)的碳酸鈣、磷石膏復(fù)合顆粒填料的制備方法，將磷石膏置于 炒鍋中，采用溫度為200°C炒制處理30min，并將其置于研磨機(jī)中研磨，過(guò)120目篩，篩底料在 過(guò)325目篩的篩余量為< 15% ;再將其在溫度為1500°C處理成熔融體，并將熔融體采用耐高 溫噴頭在噴淋塔中噴淋造粒處理，并將噴淋塔噴淋造粒出來(lái)的顆粒過(guò)700目篩，篩余料返回 研磨機(jī)中研磨;篩過(guò)料置于氫氧化鈣飽和溶液中，攪拌分散30min，再向溶液中通入二氧化 碳?xì)怏w，通入量為與氫氧化媽摩爾比為1.5:1，再將其干燥過(guò)300-500目篩，干燥溫度為400 〇C，即可。
[0027] 在將磷石膏置于炒