本發(fā)明屬于橡膠填充材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合橡膠補強劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

近年來，隨著我國城鎮(zhèn)化的日益推進，與城鎮(zhèn)化的增長一起來的還有各種避免的垃圾廢棄物，垃圾處理問題已成為我國面臨的一個刻不容緩的問題。

垃圾焚燒飛灰來源于垃圾集中焚燒產(chǎn)生的固體廢棄物。垃圾焚燒技術(shù)能大幅度將廢棄物減容、無害化程度高、可利用廢熱，是目前垃圾資源化、減量化、無害化處理并回收其熱量的主要途徑，焚燒后垃圾體積減少80％～90％，重量減少70％。垃圾焚燒通常在800～1000℃的高溫下使有毒有害有機物質(zhì)充分熱解，獲得一定溫度和壓力蒸汽，再通過發(fā)電機組使其轉(zhuǎn)化為電能。然而，由于垃圾焚燒過程中，重金屬不被高溫破壞，而只是發(fā)生轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化，垃圾中的部分低熔點鹽及所含重金屬在高溫焚燒過程中會大量揮發(fā)，并富集在煙氣凈化系統(tǒng)的焚燒飛灰上，因而垃圾焚燒飛灰含有重金屬物質(zhì)主要重金屬為如pb、cr、cu和cd等，是一種危險廢棄物。若不針對上述污染源進行有效處理，不僅會侵占土地而且容易污染土壤和水體，還會帶來巨大的環(huán)境壓力。因此尋找垃圾焚燒飛灰無害化處理技術(shù)至關(guān)重要。

國內(nèi)垃圾焚燒飛灰傳統(tǒng)的處理方式主要是填埋或者堆放，由于飛灰中重金屬的濃度較高，如遇到酸雨，飛灰中的重金屬會較快溶出并滲透到地下水中，對環(huán)境造成破壞。為避免飛灰直接填埋帶來的環(huán)境壓力，研究學(xué)者還開展了水泥固化垃圾焚燒飛灰及垃圾焚燒飛灰制作建材的利用和研究，見以下參考文獻：

①中國發(fā)明專利名稱為“一種垃圾焚燒飛灰的穩(wěn)定固化劑及處理城市生活垃圾焚燒飛灰的方法”，申請?zhí)枮椋?01510956480.3，該專利公開了一種采用重金屬穩(wěn)定劑、水和水泥作穩(wěn)定固化劑固化垃圾焚燒飛灰的方法，固化體養(yǎng)護時間為3～28天。養(yǎng)護時間較長，而且由于垃圾焚燒飛灰中cl與s含量較高，會對水泥的安定性造成影響，導(dǎo)致垃圾焚燒飛灰中重金屬的二次溶出。

②中國發(fā)明專利名稱為“一種垃圾焚燒飛灰再利用生產(chǎn)薄型陶瓷磚的方法”，申請?zhí)枮椋?01510276863.6，該專利公開了一種采用垃圾焚燒飛灰為原料制備薄型陶瓷磚的方法，該專利先用煙氣碳酸化對垃圾焚燒飛灰進行化學(xué)穩(wěn)定處理，然后將穩(wěn)定后的垃圾焚燒飛灰與黏土配料，再經(jīng)球磨、過篩、造粒、成型、施釉和燒成工序，即可生產(chǎn)出4.5～6mm厚的薄型陶瓷磚。該發(fā)明需要經(jīng)過1100℃左右的高溫?zé)Y(jié)過程，能耗大、對設(shè)計要求高，成本高且不利于節(jié)能減排。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種以垃圾焚燒飛灰為主要原料的復(fù)合橡膠補強劑用于彌補上述缺點。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種復(fù)合橡膠補強劑，由以下重量份的原料組成：

所述復(fù)合絡(luò)合劑為na2hpo4、nah2po4、na3po4、al(h2po4)3、na2s、六偏磷酸鈉和三聚磷酸鈉的至少一種。

本發(fā)明以垃圾焚燒飛灰為主要原料，垃圾焚燒飛灰采用復(fù)合絡(luò)合劑進行特殊表面處理和復(fù)合后，產(chǎn)品分散性好，活性強，與膠料的兼容性好。產(chǎn)品相對密度較小，粒徑小，粒徑均勻，粒徑分布較窄，比表面積大。

作為優(yōu)選，所述的復(fù)合橡膠補強劑，由以下重量份的原料組成：

本發(fā)明復(fù)合絡(luò)合劑能絡(luò)合垃圾焚燒飛灰的重金屬，減少重金屬的浸出；埃洛石具有纖維狀結(jié)構(gòu)，與活性炭復(fù)配協(xié)同發(fā)揮補強橡膠的作用，在優(yōu)選范圍內(nèi)，所得復(fù)合橡膠補強劑的霧化參數(shù)最優(yōu)。

作為優(yōu)選，所述埃洛石和活性炭的粒徑為1500～2000目。

本發(fā)明還提供了一種所述的復(fù)合橡膠補強劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)按配比將復(fù)合絡(luò)合劑溶于水中，形成復(fù)合絡(luò)合劑的水溶液，加入配比量的垃圾焚燒飛灰，混合得到絡(luò)合垃圾焚燒飛灰；

(2)將步驟(1)得到的絡(luò)合垃圾焚燒飛灰經(jīng)干燥、粉碎后，加入配比量的埃洛石和活性炭，置于高速混合機中進行復(fù)合，復(fù)合后粉碎得到所述的復(fù)合橡膠補強劑。

本發(fā)明復(fù)合絡(luò)合劑能有效實現(xiàn)垃圾焚燒飛灰中的重金屬的絡(luò)合，進而高效降低重金屬的浸出。同時，垃圾焚燒飛灰在機械力研磨處理條件下，增大比表面積，增大表面活性，實現(xiàn)改性處理。

步驟(2)中，絡(luò)合垃圾焚燒飛灰置于干燥箱中于100～120℃下干燥6～10h。

干燥后的絡(luò)合垃圾焚燒飛灰粉碎置于機械粉碎機中進行粉碎，得到粒徑為400～600目的絡(luò)合垃圾焚燒飛灰。

步驟(2)中，復(fù)合時間為0.5～2h，復(fù)合后經(jīng)粉碎機粉碎至1000～1500目即得所述的復(fù)合橡膠補強劑。

本發(fā)明還提供了一種上述復(fù)合橡膠補強劑在橡膠中進行補強的應(yīng)用，所述的復(fù)合橡膠補強劑與炭黑和/或白炭黑配合使用，用以替代部分炭黑和/或白炭黑。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明制備的復(fù)合橡膠補強劑價格低、可溶性重金屬浸出量低、可實現(xiàn)垃圾焚燒飛灰的環(huán)保、資源化利用。產(chǎn)品可與炭黑及白炭黑配合使用，部分代替補強的炭黑和白炭黑，不降低聚合物膠料的性能(如拉伸強度、斷裂伸長率和回彈性等)，而且還能改善聚合物膠料的耐磨性、耐水性、耐油性與耐熱性。

(2)本發(fā)明制備的復(fù)合橡膠補強劑可用于各類橡膠制品，橡膠礦纜、工程橡膠、密封件、密封條、鐵路墊片、汽車減震、膠輥、膠管、輸送帶、汽車橡膠制品、內(nèi)胎等制品。

(3)本發(fā)明制備的復(fù)合橡膠補強劑可用于硬質(zhì)pvc管材、型材，也可用于軟質(zhì)pvc防水卷材、人造革等制品。

(4)本發(fā)明不需要高溫反應(yīng)、過程中無廢水、廢氣產(chǎn)生，具有工藝簡單、流程短、設(shè)備投資小等優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明復(fù)合橡膠補強劑的制備工藝流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行進一步描述，但本發(fā)明的保護范圍并不僅限于此。

本發(fā)明復(fù)合橡膠補強劑的制備工藝流程如圖1所示。

實施例1

(1)稱取復(fù)合絡(luò)合劑(由al(h2po4)3、na2s和三聚磷酸鈉以質(zhì)量比為1:1:1復(fù)合得到)1份溶解于4份水中配成水溶液后，加入到20份垃圾焚燒飛灰中，置于高速攪拌機中攪拌、混合，得到絡(luò)合垃圾焚燒飛灰；

(2)將步驟(1)所得的絡(luò)合垃圾焚燒飛灰置于干燥箱中于100℃干燥6h，然后置于粉碎機中粉碎到400目，得到400目絡(luò)合垃圾焚燒飛灰；

(3)將步驟(2)中制備的400目絡(luò)合垃圾焚燒飛灰與埃洛石10份、活性炭10份置于高速混合機中，經(jīng)過高速混合0.5h，然后經(jīng)粉碎機粉碎到1250目左右，得到垃圾焚燒飛灰基的復(fù)合橡膠補強劑。

實施例2

(1)稱取復(fù)合絡(luò)合劑(由na2s、六偏磷酸鈉和三聚磷酸鈉以質(zhì)量比為1:0.8:1復(fù)合得到)4份溶解于20份水中配成水溶液后，加入到80份垃圾焚燒飛灰中，置于高速攪拌機中攪拌、混合，得到絡(luò)合垃圾焚燒飛灰；

(2)將步驟(1)所得的絡(luò)合垃圾焚燒飛灰置于干燥箱中于120℃干燥10h，然后置于粉碎機中粉碎到600目，得到600目絡(luò)合垃圾焚燒飛灰；

(3)將步驟(2)中制備的600目絡(luò)合垃圾焚燒飛灰與埃洛石40份、活性炭40份置于高速混合機中，經(jīng)過高速混合2h，然后經(jīng)粉碎機粉碎到1250目左右，得到垃圾焚燒飛灰基的復(fù)合橡膠補強劑。

實施例3

(1)稱取復(fù)合絡(luò)合劑(由al(h2po4)3、na2s和六偏磷酸鈉以質(zhì)量比為1:0.9:0.6復(fù)合得到)2份溶解于10份水中配成水溶液后，加入到50份垃圾焚燒飛灰中，置于高速攪拌機中攪拌、混合，得到絡(luò)合垃圾焚燒飛灰；

(2)將步驟(1)所得的絡(luò)合垃圾焚燒飛灰置于干燥箱中于110℃干燥8h，然后置于粉碎機中粉碎到400目，得到400目絡(luò)合垃圾焚燒飛灰；

(3)將步驟(2)中制備的400目絡(luò)合垃圾焚燒飛灰與埃洛石30份、活性炭30份置于高速混合機中，經(jīng)過高速混合1h，然后經(jīng)粉碎機粉碎到1250目左右，得到垃圾焚燒飛灰基的復(fù)合橡膠補強劑。

浸出測試實驗

重金屬浸出實驗以《固體廢棄物浸出毒性浸出方法——水平震蕩法》(hj557-2009)為參比數(shù)據(jù)。具體步驟為：稱取干基重量為100g的試樣，置于2l提取瓶中，加入1l水后蓋緊瓶蓋，然后垂直固定在水平振蕩裝置上，在室溫下振蕩8h后取下提取瓶，靜置16h，取浸出液體經(jīng)微孔濾膜過濾后經(jīng)等離子體原子發(fā)射光譜測試。實驗結(jié)果如表1所示。

表1實施例樣品的檢測分析結(jié)果

通過表1中實施例1～3的檢測分析結(jié)果可知，實施例1～3樣品在水溶液中震蕩浸出8h、靜置16h后，實施例1～3中重金屬cr,cu,cd與pb等浸出率都明顯低于工業(yè)污水排放標準，說明實施例1～3樣品都具有良好的對垃圾焚燒飛灰中重金屬的固化能力。