【摘要】：酒鋼豎爐磁化焙燒流程會排出大量的千枚巖型廢石,該廢石堆存于廢石山,目前酒鋼廢石山已堆滿,無法承載更多廢石的排放,現(xiàn)需投資大量資金新建廢石運(yùn)輸系統(tǒng)和廢石料場。為了解決廢石的堆存問題,有必要研究開發(fā)廢石山千枚巖的有效利用途徑,變廢為寶,在能夠產(chǎn)生一定效益的同時,也可解決廢石山堆場已堆滿的問題。千枚巖廢石的主要礦物相結(jié)構(gòu)與目前塑料填料市場所用的鋁硅酸鹽礦物結(jié)構(gòu)類似,在塑料填料市場有著廣闊的應(yīng)用前景。本研究考察了千枚巖廢石超細(xì)加工和表面改性工藝,得到適用于聚丙烯的有機(jī)化千枚巖廢石填料。然后對制備的復(fù)合材料力學(xué)性能及微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,探究廢石及改性劑對聚丙烯基體的影響機(jī)理,并復(fù)配了阻燃性千枚巖廢石填料及考察其對聚丙烯的阻燃影響。得到主要結(jié)論如下:(1)千枚巖廢石中TFe的含量較低,僅為7.25%,主要物相及含量為石英35%,絹云母42%,鈉長石14%,綠泥石7%,另外有少量白云石、赤鐵礦和菱鐵礦,其中,鐵主要賦存于鏡(赤)鐵礦、磁鐵礦、菱鐵礦和硅酸鹽礦物中,且嵌布粒度細(xì),回收難度大,鈦、鋅、鉛等有價金屬含量太低,回收廢石中金屬的價值不大。(2)千枚巖廢石樣品中都含有大量羥基,具有親水性;表面的硅醇基有較高的反應(yīng)活性,容易與外來的有機(jī)官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng),有利于對其進(jìn)行表面改性。高溫焙燒后,廢石表面粗糙,易磨,廢石熱穩(wěn)定性好,適合作為聚合物填料。(3)使用球磨機(jī)先磨礦5min后入料行星磨,再磨16min可得D_(50)和D_(90)分別為3.489μm和13.315μm的超細(xì)粉料,可以達(dá)到無機(jī)礦物填料中等細(xì)度(800目)要求。采用十八胺對廢石的改性效果最好,最優(yōu)條件為,改性溫度100℃,用量1.2wt%,改性時間30min,此時,廢石活性指數(shù)99.01%,吸油值為25.1g/100g。(4)經(jīng)十八胺改性后的廢石填充后復(fù)合材料力學(xué)性能有相對較好的表現(xiàn),在十八胺改性劑用量1.2wt%、填料添加的份數(shù)為30phr時,對應(yīng)的復(fù)合材料抗沖擊強(qiáng)度、抗彎曲強(qiáng)度、抗彎曲模量和拉伸強(qiáng)度分別為:21.37KJ/m~2,49.10MPa,1642.29MPa,36.46MPa,與未改性時復(fù)合材料力學(xué)性能相比分別升高了42.47%、0.95%、4.62%和10.15%。廢石的加入能緩解PP的氧化和分解,提高復(fù)合材料熱穩(wěn)定性。在制品對白度無要求前提下,千枚巖型廢石可以很好的替代高嶺土。(5)千枚巖廢石填料本身阻燃效果不明顯,填充量在30phr時PP復(fù)合物的氧指數(shù)為20.7,垂直燃燒等級為無等級,不能單獨(dú)作為阻燃型填料,與Sb_2O_3(千枚巖廢石:Sb_2O_3=3:1)復(fù)配使用時,有明顯的阻燃效果,在填充量30phr時極限氧指數(shù)可達(dá)27.1%,但垂直燃燒仍為無等級。阻燃型廢石微粉填料的復(fù)配比例為:千枚巖廢石微粉:阻燃劑(DBDPE(十溴二苯乙烷)):阻燃協(xié)效劑(Sb_2O_3)=20:7.5:2.5,在塑料制品中添加量仍然是30phr,其復(fù)合材料極限氧指數(shù)可達(dá)到30.8%,燃燒等級達(dá)到V-0等級。
【學(xué)位授予單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ325.14;TB332

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2785426