[發明專利]一種用于橡膠填料的改性多孔鋼渣及其制備方法

有效

• 申請號: 201710201458.7
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN106893139B
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 張浩;龍紅明;顧恒星;劉秀玉;唐剛
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: C08K9/02
• 分類號: C08K9/02;C08K9/06;C08K9/04;C08K3/36;C08K3/22;C08K3/30;C08K3/32;C08L9/06;C08L7/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 蔣海軍

本發明公開了一種用于橡膠填料的改性多孔鋼渣及其制備方法，屬于資源循環利用領域。該改性多孔鋼渣包括磷酸溶液、硅烷偶聯劑、硬酯酸和鋼渣，所述磷酸溶液的質量分數為70％～90％；所述鋼渣的粒徑為2.2μm～115.0μm。上述改性多孔鋼渣的制備方法是：首先將磷酸溶液與鋼渣進行混合，在常溫下對其進行攪拌4h～6h，得到多孔鋼渣；然后再將多孔鋼渣與硅烷偶聯劑、硬酯酸進行混合，利用恒溫磁力攪拌器攪拌獲得。本發明解決了現有橡膠工業主要填料炭黑和白炭黑的價格較高，鋼渣直接加入橡膠中極易發生團聚，以及鋼渣無機界面與橡膠有機界面的相容性較差的問題，實現了工業廢料的循環利用。

技術領域

本發明屬于資源循環利用領域，具體涉及一種用于橡膠填料的改性鋼渣及其制備方法。

背景技術

鋼渣是煉鋼過程中產生的固體廢棄物，約占煉鋼產量的15％～20％。鋼渣主要由鈣、鐵、硅、鎂和少量鋁、錳、磷等的氧化物組成。主要的礦物相為硅酸三鈣、硅酸二鈣、鈣鎂橄欖石、鐵鋁酸鈣以及硅、鎂、鐵、錳、磷的氧化物形成的固熔體，還含有少量游離氧化鈣以及金屬鐵等。按照中國2014年產生的鋼渣超過1.2億噸，2015年產生的鋼渣超過1.5億噸，目前累計堆存鋼渣超過10億噸。大量鋼渣的堆存，不僅占用寶貴土地，而且還會對周圍環境和地下水造成污染，因此，如何大規模、高效的利用鋼渣，實現環境減負，企業增效，是一個迫切需要解決的問題。

橡膠作為廣泛應用的聚合物材料，其在制備加工過程中需要大量使用填料以改善其的力學性能、加工性能和填充增容。目前常用的橡膠填料主要包括炭黑、白炭黑等，但是炭黑與白炭黑的生產不僅工藝繁雜，而且需要消耗大量能源和資源，導致成本較高。面對上述問題，鋼渣作為一種堿性富硅物質，是一種潛在的補強填料，利用含有的SiO₂、CaO、MgO、FeO等成分發揮補強作用，實現工業廢料的循環利用，促進鋼鐵企業增效、橡膠制品行業降成本。

發明內容

為了解決現有橡膠工業主要填料炭黑和白炭黑的價格較高，鋼渣直接加入橡膠中極易發生團聚，以及鋼渣無機界面與橡膠有機界面的相容性較差的問題，本發明提供了一種用于橡膠填料的改性多孔鋼渣，以期解決以上問題。

本發明是通過以下技術方案予以實現的。

本發明提供了一種用于橡膠填料的改性多孔鋼渣，該改性多孔鋼渣按重量百分比配方如下：

所述磷酸溶液的質量分數為70％～90％；所述硅烷偶聯劑為工業純；所述硬脂酸為分析純；所述鋼渣的粒徑為2.2μm～115.0μm，化學成分(質量分數)為SiO₂(10.0％～18.0％)、Fe₂O₃(10.0％～35.0％)、Al₂O₃(2.0％～12.0％)、CaO(35.0％～55.0％)、MgO(3.0％～7.0％)、P₂O₅(0.5％～1.0％)、MnO(0.5％～4.0％)、SO₃(0.1％～3.0％)和其他(4.0％～9.0％)。

本發明同時提供了上述改性多孔鋼渣的制備方法，該制備方法包括如下步驟：

首先將磷酸溶液與鋼渣進行混合，利用恒溫磁力攪拌器在常溫下對其進行攪拌4h～6h，得到多孔鋼渣。然后再將多孔鋼渣與硅烷偶聯劑、硬酯酸進行混合，利用恒溫磁力攪拌器在攪拌溫度60℃～80℃與攪拌時間20min～60min下對其進行攪拌，獲得改性多孔鋼渣。

本發明的科學原理：

一方面，利用磷酸溶液去除鋼渣中的f-CaO，從而有利于提高鋼渣的比表面積、孔體積和孔徑，形成多孔鋼渣，實現豐富孔結構的目的，提高鋼渣與橡膠的接觸面積，從而提高補強效果。