專利名稱：一種含有脫堿赤泥的阻燃聚乙烯塑料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含有脫堿赤泥的阻燃聚乙烯塑料及其制備方法，屬于赤泥的脫 堿、綜合利用和阻燃塑料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
赤泥是在氧化鋁生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢渣，因含有大量氧化鐵而呈紅色，故被稱為 赤泥。我國氧化鋁生產(chǎn)過程中每年產(chǎn)生的赤泥量超過600萬噸，全部露天堆存，不僅占用 大量土地，而且存在于赤泥中的堿向地下滲透，造成地下水體和土壤的污染，危害著生態(tài)環(huán) 境。因此，研究赤泥的綜合利用有重要意義。赤泥中含有可再生利用的氧化物和多種有用金屬元素，成為赤泥再生利用的基 礎(chǔ)。赤泥中含有SiO2、CaO、Fe203、A1203、MgO, Na2O, K2O等金屬氧化物，其中Si、Al、Mg等元 素的存在為赤泥作為復配阻燃劑加以利用提供了條件。目前在塑料工業(yè)中，赤泥主要用作 塑料功能性填料。赤泥中大量堿性成分，主要有Na2O和K2O等，這些堿性成分的存在，將中和與赤泥 復配的含磷阻燃劑釋放出的多磷酸，減弱其脫水成炭的凝聚相阻燃作用。因此要對赤泥進 行脫堿處理。目前赤泥脫堿處理的方法很多，其目的是減弱赤泥對環(huán)境水體的污染。脫堿方 法主要有(1)石灰石水熱法。在高壓下加入石灰溶出赤泥中的堿；(2)石灰石燒結(jié)法赤泥 脫堿。即在生料中加入一定量的石灰，在熟料中加入一定量的純堿，在常壓下脫出赤泥中的 堿；(3)酸浸出法。這種方法是利用濃酸浸漬赤泥，脫出赤泥中的堿性成分；(4)鹽浸出法。 采用無機鹽溶解赤泥中的Na2O; (5)工業(yè)三廢中和法。利用廢水、廢氣、廢渣中和赤泥堿度； (6)石灰純堿燒結(jié)法。將石灰、純堿、拜耳法赤泥混合，在一定溫度下燒結(jié)，用弱堿性溶液溶 出赤泥中的堿；(7)細菌浸出法。利用新陳代謝變質(zhì)菌酶的直接或間接作用浸出赤泥中的 堿；(8)膜脫鈉技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了降低已有技術(shù)中使用赤泥作為阻燃劑時對環(huán)境污染嚴重的 問題，提出一種含有脫堿赤泥的阻燃聚乙烯塑料及其制備方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。本發(fā)明的一種含有脫堿赤泥的阻燃聚乙烯塑料，以聚乙烯和原位脫堿劑作為樹脂 基，以赤泥作為阻燃劑；并以聚乙烯塑料的總質(zhì)量計，各部分質(zhì)量百分含量為聚乙烯20% 40%赤泥50% 70%原位脫堿劑4% 16%所用赤泥根據(jù)氧化鋁的生產(chǎn)工藝不同優(yōu)選用拜耳法赤泥。上述的原位脫堿劑為馬來酸酐接枝聚乙烯、乙烯_醋酸乙烯酯共聚物或乙烯_丙 烯酸共聚物中的一種；其中，馬來酸酐接枝聚乙烯的接枝率為5% 10% ；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中乙烯基質(zhì)量百分含量為28% 45%;乙烯-丙烯酸共聚物中丙烯酸的質(zhì)量百分 含量為9. % 12. 5%;上述物質(zhì)還可以作為增容劑，原位脫堿劑優(yōu)選為乙烯-醋酸乙烯酯 共聚物。本發(fā)明的一種含有脫堿赤泥的阻燃聚乙烯塑料的制備方法，步驟為1)將赤泥粉碎、干燥、研磨過400 1000目篩；2)將過篩后的赤泥、聚乙烯和原位脫堿劑加入到混煉機中熔融共混加工，然后用 平板硫化機加工成型，得到阻燃聚乙烯塑料成品，該塑料外觀光滑；上述步驟2)中，混煉機加工溫度為140 150°C ；平板硫化機加工成型溫度為 120 130°C，加熱時間4 8min，壓力10 20MPa。上述方法制備的阻燃聚乙烯塑料的pH值為9 11，其極限氧指數(shù)范圍為23% 31%，其力學性能、加工性能和熱穩(wěn)定性能良好。拜耳法赤泥熱失重1 %和5%對應(yīng)的溫度分別為240°C和330°C，拜耳法赤泥有良 好的熱穩(wěn)定性，可以滿足通用塑料的熔融共混加工需求；熱失重曲線兩段失重分別對應(yīng)著 赤泥吸附水及晶間水的釋放，整個熱分解過程中失水量為11.4%，有利于吸熱阻燃；當溫 度上升到70(TC時，殘渣量為88. 6%，含有阻燃元素氧化物的殘渣有利于隔熱阻燃。有益效果本發(fā)明制備的赤泥阻燃聚乙烯塑料適用于電子電器、建筑材料、交通領(lǐng)域重要公 共場所的火災安全防護；原位脫堿簡化了赤泥作為阻燃劑使用的脫堿處理工藝；原位脫堿 劑可有效降低赤泥的堿性，提高阻燃效果，而且能夠改善赤泥與聚乙烯基體間的相容性；成 本低且赤泥對環(huán)境的危害小。
具體實施例方式實施例11)將150g赤泥粉碎、干燥、研磨過550目篩；2)將過篩后的赤泥、70g聚乙烯和30g馬來酸酐接枝聚乙烯加入到混煉機中熔融 共混加工，然后用平板硫化機加工成型，得到阻燃聚乙烯塑料成品，該塑料外觀光滑；上述步驟2)中聚乙烯的熔融指數(shù)為8g/10min ；馬來酸酐接枝聚乙烯的接枝率為 7. 5% ；上述步驟2)中，混煉機加工溫度為150°C ；平板硫化機加工成型溫度為120°C，加 熱時間8min，壓力2OMPa ；上述方法制備的阻燃聚乙烯塑料的pH值為9. 5，其極限氧指數(shù)為26. 3%，其拉伸 強度為10. 5MPa，斷裂伸長率為30%，加工性能和熱穩(wěn)定性能好。實施例21)將150g赤泥粉碎、干燥、研磨過550目篩；2)將過篩后的赤泥、70g聚乙烯和30g乙烯-醋酸乙烯酯共聚物加入到混煉機中 熔融共混加工，然后用平板硫化機加工成型，得到阻燃聚乙烯塑料，該塑料外觀光滑；上述步驟2)中聚乙烯的熔融指數(shù)為8g/10min ；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中乙烯 基質(zhì)量百分含量為28%。上述步驟2)中，混煉機加工溫度為150°C ；平板硫化機加工成型溫度為120°C，加熱時間8min，壓力20MPa。上述方法制備的阻燃聚乙烯塑料的pH值為10. 0，其極限氧指數(shù)為25. 8%，其拉伸 強度為9. 2MPa，斷裂伸長率為27%，加工性能和熱穩(wěn)定性能好。實施例31)將150g赤泥粉碎、干燥、研磨過550目篩；2)將過篩后的赤泥、70g聚乙烯和30g乙烯-丙烯酸共聚物加入到混煉機中熔融 共混加工，然后用平板硫化機加工成型，得到阻燃聚乙烯塑料，該塑料外觀光滑；上述步驟2)中聚乙烯的熔融指數(shù)為8g/10min ；乙烯-丙烯酸共聚物中丙烯酸的 質(zhì)量百分含量為10.3%。上述步驟2)中，混煉機加工溫度為150°C ；平板硫化機加工成型溫度為120°C，加 熱時間8min，壓力20MPa。上述方法制備的阻燃聚乙烯塑料的pH值為9. 8，其極限氧指數(shù)為25. 6%，其拉伸 強度為13. 2MPa，斷裂伸長率為38%，加工性能和熱穩(wěn)定性能好。對比例1)將150g赤泥粉碎、干燥、研磨過550目篩；2)將過篩后的赤泥和IOOg聚乙烯加入到混煉機中熔融共混加工，然后用平板硫 化機加工成型，得到阻燃聚乙烯塑料，該塑料外觀光滑；上述步驟2)中聚乙烯的熔融指數(shù)為8g/10min。上述步驟2)中，混煉機加工溫度為150°C ；平板硫化機加工成型溫度為120°C，加 熱時間8min，壓力20MPa。上述方法制備的阻燃聚乙烯塑料的pH值為12. 8，其極限氧指數(shù)為21. 7%，其拉伸 強度為7. 2MPa，斷裂伸長率為22%，加工性能和熱穩(wěn)定性較差。
權(quán)利要求
1.一種含有脫堿赤泥的阻燃聚乙烯塑料，其特征在于以聚乙烯和原位脫堿劑作為樹 脂基，以赤泥作為阻燃劑；并以聚乙烯塑料的總質(zhì)量計，各部分質(zhì)量百分含量為聚乙烯20% 40%赤泥50% 70%原位脫堿劑 4% 16%所用赤泥為拜耳法赤泥；原位脫堿劑為馬來酸酐接枝聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚 物或乙烯-丙烯酸共聚物中的一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含有脫堿赤泥的阻燃聚乙烯塑料，其特征在于馬來酸 酐接枝聚乙烯的接枝率為5% 10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含有脫堿赤泥的阻燃聚乙烯塑料，其特征在于乙 烯-醋酸乙烯酯共聚物中乙烯基質(zhì)量百分含量為 45%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含有脫堿赤泥的阻燃聚乙烯塑料，其特征在于乙 烯-丙烯酸共聚物中丙烯酸的質(zhì)量百分含量為9. 7% 12. 5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含有脫堿赤泥的阻燃聚乙烯塑料，其特征在于原位脫 堿劑優(yōu)選為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。
6.一種含有脫堿赤泥的阻燃聚乙烯塑料的制備方法，其特征在于步驟為1)將赤泥粉碎、干燥、研磨過400 1000目篩；2)將過篩后的赤泥、聚乙烯和原位脫堿劑加入到混煉機中熔融共混加工，然后用平板 硫化機加工成型，得到阻燃聚乙烯塑料成品，該塑料外觀光滑；上述方法制備的阻燃聚乙烯塑料的PH值為9 11，其極限氧指數(shù)范圍為23% 31%， 其力學性能、加工性能和熱穩(wěn)定性能良好。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種含有脫堿赤泥的阻燃聚乙烯塑料的制備方法，其特征在 于混煉機加工溫度為140 150°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種含有脫堿赤泥的阻燃聚乙烯塑料的制備方法，其特征在 于平板硫化機加工成型溫度為120 130°C，加熱時間4 8min，壓力10 20MPa。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含有脫堿赤泥的阻燃聚乙烯塑料及其制備方法，屬于赤泥的脫堿、綜合利用和阻燃塑料技術(shù)領(lǐng)域。以聚乙烯和原位脫堿劑作為樹脂基，以赤泥作為阻燃劑。將赤泥粉碎、干燥、研磨過篩，然后與聚乙烯和原位脫堿劑加入到混煉機中熔融共混加工，然后用平板硫化機加工成型，得到阻燃聚乙烯塑料成品，該塑料外觀光滑，其pH值為9～11，極限氧指數(shù)范圍為23％～31％。本發(fā)明制備的聚乙烯塑料適用于電子電器、建筑材料、交通領(lǐng)域重要公共場所的火災安全防護；原位脫堿簡化了赤泥作為阻燃劑使用的脫堿處理工藝；原位脫堿劑可有效降低赤泥的堿性，提高阻燃效果，而且能夠改善赤泥與聚乙烯基體間的相容性；成本低且赤泥對環(huán)境的危害小。
文檔編號C08K3/36GK102070815SQ20101060605
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者吳紅應(yīng), 孟杰, 李曉勇, 杜建新, 郝建薇 申請人:北京理工大學