一種制備pvc樹脂填充劑的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備PVC樹脂填充劑的方法，是以磷石膏為原料制取PVC樹脂填充劑的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，目前，我國每年新增磷石膏排放量達(dá)5000萬噸，大量的磷石膏堆放，不僅占用土地資源，給企業(yè)增加巨大經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，而且還會(huì)對環(huán)境造成一定污染，給我國的國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)及生態(tài)環(huán)境造成巨大的壓力。因此，加快磷石膏的綜合利用技術(shù)創(chuàng)新力度，實(shí)現(xiàn)變廢為寶、變害為利，已成為我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中一項(xiàng)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，也是可持續(xù)發(fā)展面臨的迫切需要解決的問題。根據(jù)《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略及近期行動(dòng)計(jì)劃的通知》(國發(fā)
[2013]5號(hào))的文件精神，磷石膏、粉煤灰等工業(yè)固體廢棄物的綜合利用列入了資源化重點(diǎn)工程建設(shè)之一，已成為中國發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的重要任務(wù)之一。
[0003]目前磷石膏在制備水泥緩凝劑、石膏建材等建筑領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。但在PVC樹脂制造領(lǐng)域，磷石膏的利用少之又少，極大的限制了磷石膏的回收利用，因此需要提供一種創(chuàng)新技術(shù)解決上述問題，以拓寬磷石膏的應(yīng)用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有磷石膏應(yīng)用的局限性，本發(fā)明的目的在于提供一種制備PVC樹脂填充劑的方法，以擴(kuò)大磷石膏應(yīng)用范圍。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種制備PVC樹脂填充劑的方法，所述方法包括以下步驟:
[0006]1)經(jīng)過除雜處理的磷石膏與碳酸鈉反應(yīng)制得碳酸鈣；
[0007]2)步驟1)所得的碳酸鈣和木薯渣、α -淀粉酶、豆渣在乳酸菌作用下厭氧發(fā)酵制得乳酸；
[0008]3)步驟2)所得的乳酸、硬脂酸在保護(hù)氣體作用下進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)生成的硬脂酸乳酰酸和碳酸鈉進(jìn)行中和反應(yīng)制得硬脂酰乳酸鈉填充劑。
[0009]優(yōu)選的是:所述1)中所述磷石膏雜質(zhì)重量百分含量小于5%。
[0010]優(yōu)選的是:步驟2)中所述木薯渣為木薯提取淀粉后的副產(chǎn)物，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，木薯渣含淀粉量為28?40%，所述豆渣是生產(chǎn)豆奶或豆腐過程中的副產(chǎn)品，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，豆渣含12?22%蛋白質(zhì)。
[0011]優(yōu)選的是:步驟2)中所述碳酸鈣、木薯渣、α-淀粉酶、豆渣重量比為0.3:2:0.02:1 ?0.5:3:0.03:2。
[0012]優(yōu)選的是:步驟2)中所述厭氧發(fā)酵的溫度為38?45°C，厭氧發(fā)酵時(shí)間為20?40小時(shí)。
[0013]優(yōu)選的是:步驟3)中所述乳酸與硬脂酸按1:2?1:3摩爾比添加。
[0014]優(yōu)選的是:步驟3)中所述碳酸鈉與乳酸兩物質(zhì)的摩爾比為2:1?3:1。
[0015]優(yōu)選的是:步驟3)中所述保護(hù)氣體為二氧化碳。
[0016]本發(fā)明提供的制備PVC樹脂填充劑的方法具有以下特點(diǎn):
[0017]1、本發(fā)明所制得的硬脂酰乳酸鈉可作為表面活性劑應(yīng)用于PVC樹脂生產(chǎn)。硬脂酰乳酸鈉具有親水極性和疏水非極性兩種基團(tuán)。硬脂酰乳酸鈉通過分子中的親水基團(tuán)定向吸附在著色劑、增量劑等無機(jī)填充劑的極性分子表面，它的疏水基團(tuán)則定向吸附在PVC分子層表面，提高了各填充劑在PVC基料中的分散性和潤濕性，從而改善了各種填充劑與PVC之間的親和力，使制備出的PVC樹脂性能更加穩(wěn)定，外觀、色澤更加飽滿。
[0018]2、本發(fā)明磷石膏的主要成分為硫酸鈣，利用反應(yīng)方程式:
[0019]Na2C03+CaS04= Na 2S04+CaC03
[0020]使之轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，然后進(jìn)一步制備出硬脂酰乳酸鈉，將所得的硬脂酰乳酸鈉作為PVC填充劑之一，解決了磷石膏對環(huán)境的污染問題，減少企業(yè)為之而付出的處理費(fèi)用，具有十分明顯的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。
[0021]3、木薯渣是木薯提取淀粉的副產(chǎn)物，含有水分，殘?zhí)恰⒗w維、氨基酸等有機(jī)物質(zhì)，豆渣是生產(chǎn)豆奶或豆腐過程中的副產(chǎn)品，含有水分、蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物(纖維素、多糖等)等有機(jī)質(zhì)，這兩種物質(zhì)均適合腐敗微生物的生長，極易造成資源的浪費(fèi)以及環(huán)境的污染。本發(fā)明利用木薯渣、α -淀粉酶、豆渣制備乳酸，解決了木薯渣、豆渣對環(huán)境的污染問題，降低了農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)處理廢棄物的成本并使之資源化，使企業(yè)由投入型環(huán)保轉(zhuǎn)變?yōu)樾б嫘铜h(huán)保。
[0022]4、本發(fā)明的中間產(chǎn)品如碳酸鈣、乳酸鈣均可作為PVC填充劑進(jìn)行利用，所述乳酸可由乳酸和碳酸鈣反應(yīng)制得。大大提高各中間產(chǎn)物的利用率，減少新生物質(zhì)的處理步驟。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但要求保護(hù)的范圍并不局限于所述。下面結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的闡述，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不局限于實(shí)施例表示的范圍。這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而非用于限制本發(fā)明的范圍。此外，在閱讀本發(fā)明的內(nèi)容后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種修改，這些等價(jià)變化同樣落于本發(fā)明所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0024]實(shí)施例1
[0025]對磷石膏進(jìn)行除雜處理，將磷石膏所含的雜質(zhì)重量百分含量控制為4%。將磷石膏與過量碳酸鈉反應(yīng)，過濾、洗滌、干燥制得碳酸鈣。將碳酸鈣、木薯提取淀粉后所得的副產(chǎn)物木薯渣、α -淀粉酶、生產(chǎn)豆奶所得的豆渣按0.3:2:0.02:1質(zhì)量比置于發(fā)酵容器中，往發(fā)酵容器中加入乳酸菌，攪拌均勻，38°C下厭氧發(fā)酵40小時(shí)，分離提純后制得乳酸；所述乳酸菌活菌數(shù)按每克木薯渣計(jì)含400萬個(gè)；以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，木薯渣含淀粉量為28%;以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，豆渣含12%蛋白質(zhì)。將所得的乳酸與硬脂酸按1:2摩爾比混合裝入帶有攪拌器的三頸瓶中，加入硬化油作為催化劑，通入二氧化碳，攪拌條件下迅速升溫至180°C并保持40min，酯化合成硬脂酸乳酰酸。酯化完成之后，加入碳酸鈉(所述碳酸鈉與乳酸兩物質(zhì)的摩爾比為2:1)，攪拌反應(yīng)40min，將反應(yīng)器冷卻至常溫。將所得產(chǎn)品分離純化即可制得硬脂酰乳酸鈉。將所得的硬脂酰乳酸鈉與熱穩(wěn)定劑、增韌劑、潤滑劑、著色劑、PVC混合，經(jīng)過擠出、定型等工藝制得PVC樹脂。
[0026]實(shí)施例2
[0027]對磷石膏進(jìn)行除雜處理，將磷石膏所含的雜質(zhì)重量百分含量控制為3%。將磷石膏與過量碳酸鈉反應(yīng)，過濾、洗滌、干燥制得碳酸鈣。將碳酸鈣、木薯提取淀粉后的副產(chǎn)物木薯渣、α -淀粉酶、生產(chǎn)豆腐所得的豆渣按0.4:2.5:0.025:1.5質(zhì)量比置于發(fā)酵容器中，往發(fā)酵容器中加入乳酸菌，攪拌均勻，40°C下厭氧發(fā)酵32小時(shí)，分離提純后制得乳酸；所述乳酸菌活菌數(shù)按每克木薯渣計(jì)含450萬個(gè)；以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，木薯渣含淀粉量為37% ;以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，豆渣含15%蛋白質(zhì)。將所得的乳酸與硬脂酸按1:2.5摩爾比混合裝入帶有攪拌器的三頸瓶中，加入硬化油作為催化劑，通入二氧化碳，攪拌條件下迅速升溫至200°C并保持35min，酯化合成硬脂酸乳酰酸。酯化完成之后，加入碳酸鈉(所述碳酸鈉與乳酸兩物質(zhì)的摩爾比為2.5:1)，攪拌反應(yīng)30min，將反應(yīng)器冷卻至常溫。將所得產(chǎn)品分離純化即可制得硬脂酰乳酸鈉。將硬脂酰乳酸鈉、碳酸鈣與熱穩(wěn)定劑、增韌劑、潤滑劑、著色劑、PVC混合，經(jīng)過擠出、定型等工藝制得PVC樹脂。
[0028]實(shí)施例3
[0029]對磷石膏進(jìn)行除雜處理，將磷石膏所含的雜質(zhì)重量百分含量控制為2%。將磷石膏與過量碳酸鈉反應(yīng)，過濾、洗滌、干燥制得碳酸鈣。將碳酸鈣、木薯提取淀粉后的副產(chǎn)物木薯渣、α -淀粉酶、生產(chǎn)豆腐所得的豆渣按0.5:3:0.03:2質(zhì)量比置于發(fā)酵容器中，往發(fā)酵容器中加入乳酸菌，攪拌均勻，45°C下厭氧發(fā)酵20小時(shí)，分離提純后制得乳酸；所述乳酸菌活菌數(shù)按每克木薯渣計(jì)含500萬個(gè)；以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，木薯渣、α -淀粉酶含糖量為40% ；以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，豆渣含22%蛋白質(zhì)。將所得的乳酸與硬脂酸按1:3摩爾比混合裝入帶有攪拌器的三頸瓶中，加入硬化油作為催化劑，通入二氧化碳，攪拌條件下迅速升溫至210°C并保持28min，酯化合成硬脂酸乳酰酸。酯化完成之后，加入碳酸鈉(所述碳酸鈉與乳酸兩物質(zhì)的摩爾比為3:1)，攪拌反應(yīng)30min，將反應(yīng)器冷卻至常溫。將所得產(chǎn)品分離純化即可制得硬脂酰乳酸鈉。將硬脂酰乳酸鈉、碳酸鈣、乳酸鈣(碳酸鈣和乳酸反應(yīng)產(chǎn)物)與熱穩(wěn)定劑、增韌劑、潤滑劑、著色劑、PVC混合，經(jīng)過擠出、定型等工藝制得PVC樹脂。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種制備PVC樹脂填充劑的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 1)經(jīng)過除雜處理的磷石膏與碳酸鈉反應(yīng)制得碳酸鈣； 2)步驟I)所得的碳酸鈣和木薯渣、α-淀粉酶、豆渣在乳酸菌作用下厭氧發(fā)酵制得乳酸； 3)步驟2)所得的乳酸、硬脂酸在保護(hù)氣體作用下進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)生成的硬脂酸乳酰酸和碳酸鈉進(jìn)行中和反應(yīng)制得硬脂酰乳酸鈉填充劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備PVC樹脂填充劑的方法，其特征在于，所述I)中所述磷石膏雜質(zhì)重量百分含量小于5%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備PVC樹脂填充劑的方法，其特征在于，步驟2)中所述木薯渣為木薯提取淀粉后的副產(chǎn)物，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，木薯渣含淀粉量為28?40%，所述豆渣是生產(chǎn)豆奶或豆腐過程中的副產(chǎn)品，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，豆渣含12?22%蛋白質(zhì)。4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的制備PVC樹脂填充劑的方法，其特征在于，步驟2)中所述碳酸鈣、木薯渣、α -淀粉酶、豆渣重量比為0.3:2:0.02:1?0.5:3:0.03:2。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備PVC樹脂填充劑的方法，其特征在于，步驟2)中所述厭氧發(fā)酵的溫度為38?45°C，厭氧發(fā)酵時(shí)間為20?40小時(shí)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備PVC樹脂填充劑的方法，其特征在于，步驟3)中所述乳酸與硬脂酸按1:2?1:3摩爾比添加。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備PVC樹脂填充劑的方法，其特征在于，步驟3)中所述碳酸鈉與乳酸兩物質(zhì)的摩爾比為2:1?3:1。8.根據(jù)權(quán)利要求1、6、7中任一所述的制備PVC樹脂填充劑的方法，其特征在于，步驟3)中所述保護(hù)氣體為二氧化碳。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制備PVC樹脂填充劑的方法，是以磷石膏為原料制取PVC樹脂填充劑的方法。制備PVC樹脂填充劑的方法是將經(jīng)過除雜處理的磷石膏與碳酸鈉反應(yīng)制得碳酸鈣。將所得碳酸鈣和木薯渣、α-淀粉酶、豆渣在乳酸菌作用下厭氧發(fā)酵制得乳酸。將所得的乳酸、硬脂酸在保護(hù)氣體作用下進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)生成的硬脂酸乳酰酸和碳酸鈉進(jìn)行中和反應(yīng)制得硬脂酰乳酸鈉。將所得的硬脂酰乳酸鈉作為填充劑用于PVC樹脂的生產(chǎn)。
【IPC分類】C08L27/06, C07C69/24, C12P7/56, C07C67/08, C08K5/098, C07C67/28
【公開號(hào)】CN105330895
【申請?zhí)枴緾N201510847040
【發(fā)明人】李澤鋼, 楊永彬, 向前勇, 楊步雷, 王偉
【申請人】貴州開磷集團(tuán)股份有限公司
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年11月29日