基本信息
- 項目名稱：
- 以工業(yè)廢渣磷石膏為填料的PVC門窗型材
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本作品研究了工業(yè)廢渣磷石膏替代通用的碳酸鈣作為填料在PVC型材中的應用。預處理磷石膏經(jīng)偶聯(lián)劑包覆改性后，通過FT-IR、BET等分析對改性效果進行評價，并對磷石膏/聚氯乙烯復合材料的加工性能、熱穩(wěn)定性及沖擊斷面形貌進行分析，結果表明：經(jīng)篩分煅燒去除磷石膏中的部分雜質，減小了雜質對PVC樹脂熱穩(wěn)定性的影響。經(jīng)預處理的磷石膏，再由鋁酸酯偶聯(lián)劑表面改性后，制備的PVC門窗型材符合國標要求。
- 詳細介紹：
- 本作品是以工業(yè)廢渣磷石膏為原料，經(jīng)預處理、改性后作為填料制作PVC門窗型材。作品通過分析檢測磷石膏的粒徑分布、雜質含量及分布、pH值等理化性質，采用觀察模擬擠出機溫度環(huán)境條件下磷石膏/聚氯乙烯樹脂混合料顏色變化的方法，考察磷石膏雜質對PVC樹脂熱穩(wěn)定性的影響，確定了預處理工藝。以偶聯(lián)劑對磷石膏進行表面改性，用不同的表征方法對改性效果作出評價，并討論磷石膏的改性機理；通過磷石膏/聚氯乙烯復合體系的流變性能測試，研究磷石膏填充后對PVC樹脂流變性能的影響；利用雙螺桿擠出機制備磷石膏/聚氯乙烯復合材料，并對復合材料的熱穩(wěn)定性、結構和物理性能進行研究，制備出符合GB/T 8814-2004《門、窗用未增塑聚氯乙烯型材》標準的PVC型材。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 磷石膏是磷肥工業(yè)的固體廢渣，每生產(chǎn)1t磷酸約產(chǎn)生4.5-5.0t磷石膏。我國每年磷石膏廢渣產(chǎn)量達2500-3000萬噸(干基)，占地2000公頃，僅渣場投資估算需l0億元以上。目前，磷石膏主要用作水泥緩凝劑、石膏建材及化工產(chǎn)品等，利用率僅為2-3%，資源化利用效率較低。磷石膏晶體形貌呈片狀，應用于塑料制品中能改善耐熱性、沖擊強度、空間穩(wěn)定性、剛性、硬度、熱導率和絕緣性等?；诖?，通過預處理方法減小磷石膏中雜質和結晶水對PVC樹脂熱穩(wěn)定的影響，利用工業(yè)廢渣磷石膏代替通用的輕質CaCO3作為PVC填料，既可實現(xiàn)磷石膏的高附加值利用，緩解磷石膏排放對環(huán)境影響，又可避免傳統(tǒng)的輕質CaCO3填料制備過程中對環(huán)境造成的破壞。 創(chuàng)新與技術關鍵： （1）經(jīng)篩分、煅燒去除磷石膏中有機雜質及結晶水，再經(jīng)粉磨控制顆粒粒徑，使得磷石膏滿足PVC門窗型材填料的基本要求。 （2）經(jīng)鋁酸酯偶聯(lián)劑改性，使磷石膏顆粒表面具有親油特性，可更好與PVC樹脂相容；改性過程中無外加水進入，克服了磷石膏中CaSO4反向吸水；改性可在粉磨過程中進行。 （3）將改性磷石膏、塑料助劑加入PVC樹脂中，選擇合適的擠出溫度、配方等參數(shù)是制備符合GB/T8814-2004《門、窗用未增塑聚氯乙烯型材》 PVC門窗型材的關鍵。
科學性、先進性
- 科學性和先進性： （1）磷石膏經(jīng)篩分、煅燒預處理，去除磷石膏中的有機雜質和結晶水，提高磷石膏的白度，其白度與傳統(tǒng)輕質CaCO3相當，再經(jīng)粉磨控制顆粒粒徑，滿足PVC填料的基本要求。 （2）磷石膏作為填料替代傳統(tǒng)輕質CaCO3填料，為工業(yè)廢渣磷石膏的資源化綜合利用提供了新途徑，使磷肥企業(yè)實現(xiàn)污染物少排放，減少其對環(huán)境的二次污染。 （3）采用鋁酸酯偶聯(lián)劑進行改性，使磷石膏表面形成非極性表面層。以石蠟液體作為稀釋劑，改性過程中無外加水進入，克服了磷石膏中CaSO4與水反應生成CaSO4?2H2O或CaSO4?1/2H2O。 （4） 磷石膏預處理工藝簡單、成本低，作為片狀填料，在加工過程中片狀剪切力可加快磷石膏在PVC樹脂中的塑化，加工流變性能優(yōu)良，易于成型。
獲獎情況及鑒定結果
- 本作品獲2011年全省大學生課外學術科技作品競賽一等獎。 通過對磷石膏/聚氯乙烯復合材料的檢測，其性能完全符合GB/T 8814-2004《門、窗用未增塑聚氯乙烯型材》要求，檢測報告見附件。
作品所處階段
- 已工業(yè)化生產(chǎn)。
技術轉讓方式
- 企業(yè)合作
作品可展示的形式
- 實物展示
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城市化建設的進一步推進，城市人口的增多，房地產(chǎn)開發(fā)業(yè)的迅速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，人們對住房的需求量越來越大，尤其是農村房屋建設已經(jīng)基本告別了自制的時代，這一現(xiàn)狀極大地刺激了我國門窗型材行業(yè)的發(fā)展。我國磷石膏累計排放量約1.5億噸，不僅占用大量的土地，而且對環(huán)境產(chǎn)生極大的二次污染。鑒于此，本項目提出利用工業(yè)廢渣—磷石膏為填料制作PVC門窗型材，不僅可以解決磷石膏廢渣排放的問題，使其變廢為寶，同時降低PVC門窗型材的生產(chǎn)成本。 作品經(jīng)濟分析預測： （1）技術優(yōu)勢：工藝技術完善，操作簡單，作品相關性能均達到國標的要求。 （2）質量優(yōu)勢：本產(chǎn)品以工業(yè)廢棄物磷石膏為填料制備PVC門窗型材，既緩解環(huán)境壓力，又可達到門窗型材的質量要求。 （3）價格優(yōu)勢：通用碳酸鈣市場售價為1200-1500元/t，磷石膏為填料預處理成本約為550元/t，遠遠低于碳酸鈣市場售價。
同類課題研究水平概述
- 目前，磷石膏主要應用于農業(yè)、工業(yè)和建筑業(yè)等領域。磷石膏在農業(yè)上作土壤改良劑和硫鈣肥的應用除受地域和運輸成本的限制外，磷石膏中含有雜質，經(jīng)常施用會在土壤中積累而使作物植株中有害雜質含量提高。磷石膏在工業(yè)上的應用存在著不足，如磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥雖然其工藝己較為成熟，但由于工程投資大，生產(chǎn)成本高使得推廣工作較難進行；工業(yè)副產(chǎn)石膏制硫酸鉀工藝國內尚未建成工業(yè)化裝置。磷石膏在建筑業(yè)上應用也存在著缺陷，如石膏制品存在耐水性差的缺點，限制其應用領域，從而導致磷石膏資源化利用率下降?；谝陨峡紤]，本作品采用工業(yè)廢渣磷石膏作為填料制作PVC門窗型材，通過篩分、煅燒去除磷石膏中的雜質、結晶水，粉磨控制顆粒粒徑，解決了制品的白度問題，達到了作為PVC填料的基本要求；再經(jīng)鋁酸酯偶聯(lián)劑改性，使其表面具有親油特性，解決了磷石膏反向吸水存在的問題，制備出的PVC門窗型材符合GB/T8814-2004《門、窗用未增塑聚氯乙烯型材》的要求。本作品研究方法在國內外文獻中鮮見報道。 本研究突出的特點是：生產(chǎn)流程短，設備要求低，操作簡單，便于實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。緩解了磷石膏排放帶來的二次污染，避免了傳統(tǒng)CaCO3填料制備過程對環(huán)境的破壞，為工業(yè)廢渣磷石膏的資源化綜合利用提供了新途徑。
