阜新粉煤灰特性及作低密度橡胶补强助剂的研究
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摘要
近年来,国内外竞相开展矿物功能性橡胶补强助剂的研发。充分利用不同矿物的有益物化性能,针对不同填加对象,开发使用工艺性能良好、价格相对低廉的功能性补强材料,解决炭黑、白炭黑工艺复杂、成本较高,以及白炭黑在橡胶制品中难分散和炭黑颜色深等缺陷。但是,无机非金属矿物填料的密度均高于炭黑、白炭黑等补强材料的密度,这严重制约着无机矿物材料在橡胶中的使用。本文利用XRD、TG、SEM、IR、显微镜及常规分析手段,对阜新粉煤灰粒度、矿物组成、真密度、PH值、吸附水、结构及特性进行了较为系统的研究。研究表明:粉煤灰具有的密度低、活性高等的独特性能,适合于作橡胶填料。进而对粉煤灰进行了系列化学改性,制备活性粉煤灰。进一步作橡胶补强试验等。研究结果表明:活性粉煤灰在运输带中可以30%替代炭黑作橡胶补强材料,在钢丝绳橡胶运输带中可以100%替代白碳黑作补强粘合填料; 其制品密度接近炭黑、白炭黑填料的橡胶制品的密度,且成本大幅度降低。本文亦对矿物粉体及活性粉煤灰替代炭黑和白炭黑的补强机理进行系统的分析和研究。
Recently, the study on reinforce reagent used rubber was developed in the world. Taking advantage of good physical chemical nature of different minerals for different user, developing functional reinforce materials with good character and lower price. The defects are resolved that are the complicated technology of Carbon Black and White Silica , difficult scatter of White Silica in the rubber and deep colour of carbon black.But, the densities of the inorganic minerals are higher than reinforce materials-carbon black, which heavy restricts the use of inorganic mineral materials in the rubber.By XRD, TG, SEM, IR, microscope and routine analytic means, systematic studies are made about the size, mineral composition, real density, PH, absorbent water, structure and property of the flyash in Fuxin.It indicated that flyash has unique property of low density and high activation as filler for rubber. series of chemical active tests and reinforce’s tests in rubber and so on are carried. It indicated that flyash has unique property of low density and high activation as filler in rubber. The series of chemical treatment tests of flyash and reinforce-tests etc. in rubber are carried.The results show the active flyash can replace 30% carbon black as rubber’ reinforce-filler in conveyer belt and 100% silica white as reinforced and the adhesive material in conveyer belt of the wire rope, and its product’s density is close to carbon black’, and its price is much lower. And reinforce mechanisms of active flyash replacing carbon black and silica white are analysised and studied.
Recently, the study on reinforce reagent used rubber was developed in the world. Taking advantage of good physical chemical nature of different minerals for different user, developing functional reinforce materials with good character and lower price. The defects are resolved that are the complicated technology of Carbon Black and White Silica , difficult scatter of White Silica in the rubber and deep colour of carbon black.But, the densities of the inorganic minerals are higher than reinforce materials-carbon black, which heavy restricts the use of inorganic mineral materials in the rubber.By XRD, TG, SEM, IR, microscope and routine analytic means, systematic studies are made about the size, mineral composition, real density, PH, absorbent water, structure and property of the flyash in Fuxin.It indicated that flyash has unique property of low density and high activation as filler for rubber. series of chemical active tests and reinforce’s tests in rubber and so on are carried. It indicated that flyash has unique property of low density and high activation as filler in rubber. The series of chemical treatment tests of flyash and reinforce-tests etc. in rubber are carried.The results show the active flyash can replace 30% carbon black as rubber’ reinforce-filler in conveyer belt and 100% silica white as reinforced and the adhesive material in conveyer belt of the wire rope, and its product’s density is close to carbon black’, and its price is much lower. And reinforce mechanisms of active flyash replacing carbon black and silica white are analysised and studied.
引文
[1]罗 道 成 ,易 平 贵 ,刘 俊 峰 .我 国 粉 煤 灰 综 合 利 用 的 发 展 现 状 与 建 议 [J].煤 化工,2002,12(6):8～10.
[2] 刘 力 , 张 立 群 . 粉 煤 灰 ( F A ) 在 橡 胶 加 工 领 域 应 用 进 展 [J]. 弹 性体,2001,11(6):58～61.
[3]张 云 怀 ,粉 煤 灰 微 珠 /有 机 高 分 子 复 合 材 料 及 其 偶 联 剂 界 面 作 用 的 研 究 .重 庆大学博士论文,2004,6.
[4]李 彩 霞 ,程 建 伟 ,任 瑞 晨 等 .活 性 粉 煤 灰 作 丁 苯 橡 胶 补 强 填 料 的 初 步 研 究 [J].有色矿冶, 2005,5:43～45.
[5] 沈 旦 中 . 我 国 粉 煤 灰 利 用 科 学 技 术 的 可 持 续 发 展 [J]. 建 筑 材 料 学报,1998,1(2):17～19.
[6]罗 道 成 ,易 平 贵 ,刘 俊 峰 .我 国 粉 煤 灰 综 合 利 用 的 发 展 现 状 与 建 议 [J].煤 化工,2002,12(6):8～10
[7]孙家顺.三峡工程粉煤灰优选[J].粉煤灰综合利用,1998,(3):11～13.
[8] 王 培 铭 . 粉 煤 灰 与 水 泥 浆 体 界 面 的 形 貌 特 征 [J]. 硅 酸 盐 学报,1997,25(1):475～477.
[9]李玉华.高钙高硫酸盐粉煤灰的利用研究[J].新型建筑材料,2001,(1):46～47.
[10] 田 倩 . 高 性 能 水 泥 基 复 合 材 料 的 抗 冻 性 能 研 究 [J]. 混 凝 土 与 水 泥 制品,1997,(1):12～14.
[11] 朱 惠 英 ,EwanAByars. 超 细 粉 煤 灰 在 混 凝 土 中 的 应 用 [J]. 混 凝土,2002,149(2):29～34.
[12]丁庆军.粉煤灰烧制低钙水泥的研究[J].粉煤灰综合利用,1998,(2):29～31.
[13] 阎 培 瑜 . 氟 石 膏 粉 煤 灰 混 凝 土 的 水 化 特 性 及 抗 压 强 度 [J]. 建 筑 材 料 学报,1998,1(4):320～324.
[14] 张 文 渊 . 改 性 磨 细 粉 煤 灰 掺 入 煤 渣 生 产 小 砌 块 [J]. 煤 炭 加 工 与 综 合 利用,2001,94(2):39～40.
[15]李连科.加压粉煤灰硅钙板[J].新型建筑材料,1998,(12):11～13.
[16]宁波.粉煤灰隔热耐火砖的研制[J].粉煤灰综合利用,1998,(2):4～7.
[17] 彭 苏 宁 . 粉 煤 灰 纤 维 棉 防 火 吊 顶 板 的 研 制 [J]. 粉 煤 灰 综 合 利 用,1998,(1):19～21.
[18]冷田春.粉煤灰磁化肥的应用研究[J].粉煤灰综合利用,1998,(2):27～29.
[19]J.L.Malanchuk.Water,Air,Soil Pollution,1995,81(3/4):349～361.
[20]罗道成,罗平贵,陈安 国等.吸 附— 催 化 氧 化 — 絮 凝 法联 合 处 理造纸 废水[J].城市环境与城市生态,2002,15(2):23～25.
[21] 张 昌 鸣 . 粉 煤 灰 净 化 焦 化 废 水 及 其 机 理 研 究 [J]. 粉 煤 灰 综 合 利用,1998,(4):34～36.
[22]张 云 怀 .铝 酸 酯 活 化 粉 煤 灰 微 珠 作 为 塑 料 填 料 的 试 验 [J].粉 煤 灰 综 合 利用,1998,(1):43～45.
[23]吕 百 龄 ,张 惠 利 .橡 胶 用 各 类 填 料 的 需 求 与 市 场 [J].橡 塑 技 术 与 装 备 非 金 属矿材料在橡胶工业中的应用,2004,12(30):6～9.
[24]邓本诚,纪奎江.橡胶工艺原理[M].北京:化学工业出版社, 1984.
[25]杨清芝.现代橡胶工艺学[M].北京:中国石化出版社,1997.
[26] 任 瑞 晨 , 孙 文 阜 . 千 枚 岩 粉 体 橡 胶 填 料 的 开 发 研 究 [J]. 非 金 属 矿 , 2003 ,26(5):27～29.
[27]金立薰,朱兴旺,邹铭泽等.粉 煤 灰 的 超细 活 化 及 在 橡 胶 中 的 应用[J].煤 炭 加工与综合利用,1998,4:48～50.
[28]R.T.HemmingsandE.E.Berry.In:Mat.Res.Soc.Symp.Proc.Vol.113,13～39.
[29]E.E.Berry,R.T.Hemmings and B.J.Cornelius.Mat.Res.Soc.Symp Proc.,Vol.113,1988:55～64.
[30] 钱 觉 时 , 王 智 , 吴 传 明 . 粉 煤 灰 的 矿 物 组 成 ( 下 )[J]. 粉 煤 灰 综 合 利用,2001,2:24～28.
[31]钱觉时,王智,吴传明.粉煤灰的矿物组成(中)[J].粉煤灰综合利用,2001,2:38～41.
[32]钱觉时.粉煤灰特性与粉煤灰混凝土[M]. 科学出版社,2002.
[33]彭敏.粉煤灰的形貌、组成分析及其应用. 湘潭大学硕士论文.2004,4.
[34]荣葵一,宋秀敏. 非金属矿物与岩石材料工艺学[M].武汉理工大学出版社.1992,68～70.
[35]廖俊,陈家云,康宇峰等.硅烷偶联剂及其在复合材料中的应用[J].化工新型材料,2001,29(9):26～28.
[36]牛红梅,周安宁.用偶联剂改进填充体系的相容性[J].陕西化工,1997(2):12～14.
[37]原沁波.超细煤矸石作天然像胶补强填充剂的性能研究.太原理工大学硕士论文,2004,4.
[38]任瑞晨,王鸿治,李平.活性矿物粉体橡胶补强剂的研究[J].中国粉体技术,2003.(S1):41～42.
[39]郭穗勋,黄榕波.正交试验层次分析法[J].大学数学,2004,2(20):114～117.
[40]邓本浅.橡胶工艺原理[M].北京:化学工业出版社,1994,39～43.
[41]邓 本 浅 .橡 胶 共 用 与 橡 塑 共 混 技 术 [M].北 京 :化 学 工 业 出 版 社 ,1998,133～140.
[42] M.J.Rojan.以煤粉作橡胶填料的新观点[J].煤炭综合利用,1991,2:89～94.
[43]任 瑞 晨 ,梁 天 书 ,李 彩 霞 等 .论 矿 物 材 料 计 算 与 设 计 [J].资 源 科 学 ,2005,5:167～174.
[44]熊家炯.材料设计[M]天津:天津大学出版社,2000,1～31 .
[45]吴兴惠,项金钟.现代材料计算与设计教程[M].北京:电子工业出版社,2002:1～5,201～237.
[46] 张 令 通 . 计 算 机 在 材 料 模 拟 计 算 与 设 计 中 的 应 用 [J]. 大 理 学 院 学报,2002,1(4):25～28 .
[47]郭 俊 梅 , 邓 德 国 , 潘 健 生 等 .计 算 材 料 学 与 材 料 设 计 [J].贵 金 属 1999, 20(4) :62～68
[48] A.R.Leach. Molecular modeling: Principles and Applications. Second Edition. Pearson Education Limited.2001.
[49]张 立 群 ,吴 友 平 ,王 益 庆 等 .橡 胶 的 纳 米 增 强 及 纳 米 复 合 技 术 [J]合 成 橡 胶 工业,2000,23:71～77.
[50]沈钟,王果庭编著.胶体与表面化学[M].北京:化学工业出版社,1997.
[51]任瑞晨,王丽华,董庆国. 微纳米活性复合矿物橡胶助剂的研制[J].辽宁工程技术大学学报(S1),2003,8(22):130～132.
[52]于清溪.橡胶原材料手册[M].北京:化学工业出版社,1996.
[2] 刘 力 , 张 立 群 . 粉 煤 灰 ( F A ) 在 橡 胶 加 工 领 域 应 用 进 展 [J]. 弹 性体,2001,11(6):58～61.
[3]张 云 怀 ,粉 煤 灰 微 珠 /有 机 高 分 子 复 合 材 料 及 其 偶 联 剂 界 面 作 用 的 研 究 .重 庆大学博士论文,2004,6.
[4]李 彩 霞 ,程 建 伟 ,任 瑞 晨 等 .活 性 粉 煤 灰 作 丁 苯 橡 胶 补 强 填 料 的 初 步 研 究 [J].有色矿冶, 2005,5:43～45.
[5] 沈 旦 中 . 我 国 粉 煤 灰 利 用 科 学 技 术 的 可 持 续 发 展 [J]. 建 筑 材 料 学报,1998,1(2):17～19.
[6]罗 道 成 ,易 平 贵 ,刘 俊 峰 .我 国 粉 煤 灰 综 合 利 用 的 发 展 现 状 与 建 议 [J].煤 化工,2002,12(6):8～10
[7]孙家顺.三峡工程粉煤灰优选[J].粉煤灰综合利用,1998,(3):11～13.
[8] 王 培 铭 . 粉 煤 灰 与 水 泥 浆 体 界 面 的 形 貌 特 征 [J]. 硅 酸 盐 学报,1997,25(1):475～477.
[9]李玉华.高钙高硫酸盐粉煤灰的利用研究[J].新型建筑材料,2001,(1):46～47.
[10] 田 倩 . 高 性 能 水 泥 基 复 合 材 料 的 抗 冻 性 能 研 究 [J]. 混 凝 土 与 水 泥 制品,1997,(1):12～14.
[11] 朱 惠 英 ,EwanAByars. 超 细 粉 煤 灰 在 混 凝 土 中 的 应 用 [J]. 混 凝土,2002,149(2):29～34.
[12]丁庆军.粉煤灰烧制低钙水泥的研究[J].粉煤灰综合利用,1998,(2):29～31.
[13] 阎 培 瑜 . 氟 石 膏 粉 煤 灰 混 凝 土 的 水 化 特 性 及 抗 压 强 度 [J]. 建 筑 材 料 学报,1998,1(4):320～324.
[14] 张 文 渊 . 改 性 磨 细 粉 煤 灰 掺 入 煤 渣 生 产 小 砌 块 [J]. 煤 炭 加 工 与 综 合 利用,2001,94(2):39～40.
[15]李连科.加压粉煤灰硅钙板[J].新型建筑材料,1998,(12):11～13.
[16]宁波.粉煤灰隔热耐火砖的研制[J].粉煤灰综合利用,1998,(2):4～7.
[17] 彭 苏 宁 . 粉 煤 灰 纤 维 棉 防 火 吊 顶 板 的 研 制 [J]. 粉 煤 灰 综 合 利 用,1998,(1):19～21.
[18]冷田春.粉煤灰磁化肥的应用研究[J].粉煤灰综合利用,1998,(2):27～29.
[19]J.L.Malanchuk.Water,Air,Soil Pollution,1995,81(3/4):349～361.
[20]罗道成,罗平贵,陈安 国等.吸 附— 催 化 氧 化 — 絮 凝 法联 合 处 理造纸 废水[J].城市环境与城市生态,2002,15(2):23～25.
[21] 张 昌 鸣 . 粉 煤 灰 净 化 焦 化 废 水 及 其 机 理 研 究 [J]. 粉 煤 灰 综 合 利用,1998,(4):34～36.
[22]张 云 怀 .铝 酸 酯 活 化 粉 煤 灰 微 珠 作 为 塑 料 填 料 的 试 验 [J].粉 煤 灰 综 合 利用,1998,(1):43～45.
[23]吕 百 龄 ,张 惠 利 .橡 胶 用 各 类 填 料 的 需 求 与 市 场 [J].橡 塑 技 术 与 装 备 非 金 属矿材料在橡胶工业中的应用,2004,12(30):6～9.
[24]邓本诚,纪奎江.橡胶工艺原理[M].北京:化学工业出版社, 1984.
[25]杨清芝.现代橡胶工艺学[M].北京:中国石化出版社,1997.
[26] 任 瑞 晨 , 孙 文 阜 . 千 枚 岩 粉 体 橡 胶 填 料 的 开 发 研 究 [J]. 非 金 属 矿 , 2003 ,26(5):27～29.
[27]金立薰,朱兴旺,邹铭泽等.粉 煤 灰 的 超细 活 化 及 在 橡 胶 中 的 应用[J].煤 炭 加工与综合利用,1998,4:48～50.
[28]R.T.HemmingsandE.E.Berry.In:Mat.Res.Soc.Symp.Proc.Vol.113,13～39.
[29]E.E.Berry,R.T.Hemmings and B.J.Cornelius.Mat.Res.Soc.Symp Proc.,Vol.113,1988:55～64.
[30] 钱 觉 时 , 王 智 , 吴 传 明 . 粉 煤 灰 的 矿 物 组 成 ( 下 )[J]. 粉 煤 灰 综 合 利用,2001,2:24～28.
[31]钱觉时,王智,吴传明.粉煤灰的矿物组成(中)[J].粉煤灰综合利用,2001,2:38～41.
[32]钱觉时.粉煤灰特性与粉煤灰混凝土[M]. 科学出版社,2002.
[33]彭敏.粉煤灰的形貌、组成分析及其应用. 湘潭大学硕士论文.2004,4.
[34]荣葵一,宋秀敏. 非金属矿物与岩石材料工艺学[M].武汉理工大学出版社.1992,68～70.
[35]廖俊,陈家云,康宇峰等.硅烷偶联剂及其在复合材料中的应用[J].化工新型材料,2001,29(9):26～28.
[36]牛红梅,周安宁.用偶联剂改进填充体系的相容性[J].陕西化工,1997(2):12～14.
[37]原沁波.超细煤矸石作天然像胶补强填充剂的性能研究.太原理工大学硕士论文,2004,4.
[38]任瑞晨,王鸿治,李平.活性矿物粉体橡胶补强剂的研究[J].中国粉体技术,2003.(S1):41～42.
[39]郭穗勋,黄榕波.正交试验层次分析法[J].大学数学,2004,2(20):114～117.
[40]邓本浅.橡胶工艺原理[M].北京:化学工业出版社,1994,39～43.
[41]邓 本 浅 .橡 胶 共 用 与 橡 塑 共 混 技 术 [M].北 京 :化 学 工 业 出 版 社 ,1998,133～140.
[42] M.J.Rojan.以煤粉作橡胶填料的新观点[J].煤炭综合利用,1991,2:89～94.
[43]任 瑞 晨 ,梁 天 书 ,李 彩 霞 等 .论 矿 物 材 料 计 算 与 设 计 [J].资 源 科 学 ,2005,5:167～174.
[44]熊家炯.材料设计[M]天津:天津大学出版社,2000,1～31 .
[45]吴兴惠,项金钟.现代材料计算与设计教程[M].北京:电子工业出版社,2002:1～5,201～237.
[46] 张 令 通 . 计 算 机 在 材 料 模 拟 计 算 与 设 计 中 的 应 用 [J]. 大 理 学 院 学报,2002,1(4):25～28 .
[47]郭 俊 梅 , 邓 德 国 , 潘 健 生 等 .计 算 材 料 学 与 材 料 设 计 [J].贵 金 属 1999, 20(4) :62～68
[48] A.R.Leach. Molecular modeling: Principles and Applications. Second Edition. Pearson Education Limited.2001.
[49]张 立 群 ,吴 友 平 ,王 益 庆 等 .橡 胶 的 纳 米 增 强 及 纳 米 复 合 技 术 [J]合 成 橡 胶 工业,2000,23:71～77.
[50]沈钟,王果庭编著.胶体与表面化学[M].北京:化学工业出版社,1997.
[51]任瑞晨,王丽华,董庆国. 微纳米活性复合矿物橡胶助剂的研制[J].辽宁工程技术大学学报(S1),2003,8(22):130～132.
[52]于清溪.橡胶原材料手册[M].北京:化学工业出版社,1996.