一種磷石膏作為原料生產pvc用填料方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及PVC用填料技術領域，尤其是一種磷石膏作為原料生產PVC用填料方 法。
【背景技術】
[0002] PVC是一種用途廣泛的通用塑料，目前在PVC塑料中添加填充料主要是碳酸鈣粉 體。由于碳酸鈣粉體的密度大，在PVC中隨著填充量的增加，制成品的密度較大，容重較大。 現有技術中，PVC生產廠商一方面要求降低PVC生產成本而增加填料的填充量，另外一方面 又需要降低PVC的密度，減輕PVC材料的容重，為此，大量的研究者開始關注于PVC用填料的 研究，但其均是將傳統的碳酸鈣粉體進行改性處理，使得碳酸鈣粉體形成多孔碳酸鈣，達到 降低碳酸鈣粉體單位體積的質量，降低碳酸鈣的密度，降低PVC材料的密度；如專利號為 ZL03101388.0公開了一種多孔性碳酸鈣的制備方法;專利號為ZL200510031091.6公開了一 種多孔性碳酸鈣的制備方法;專利號為200810039815.5公開了一種蜂窩狀碳酸鈣的制備方 法和應用。
[0003] 可見上述的技術方案均是采用對碳酸鈣的密度進行改性處理，使得碳酸鈣粉體呈 現出多孔性的材料，進而降低其填入PVC中后的密度，但是，上述技術方案中對碳酸鈣粉體 處理的成本較大，碳酸鈣本身的密度較大，降低其密度的難度較大，能耗較高，使得PVC產品 生產的成本較高。
[0004] 基于此，有研究者開始研究替代碳酸鈣成分作為填料的原料物質，如專利號為 201310380778.5的《將磷石膏用作聚氯乙烯樹脂填料的方法》該方法先對磷石膏進行改性 處理，磨細時加入偶聯劑，即得到可用于作聚氯乙烯樹脂填料的產品。其目的是除去磷石膏 中的結晶水和有機雜質，提高磷石膏的白度，粉磨至PVC填料顆粒要求，降低成本。
[0005] 但是，磷石膏是磷化工產業中的固體廢棄物，其含有大量的雜質，新鮮的磷石膏主 要以二水硫酸鈣的形式存在，由于二水磷石膏中的結晶水的含量較高，在對其進行結晶水 除去以及有機雜質除去時的難度較大，能耗較高，進而導致采用磷石膏來替代碳酸鈣粉體 作為PVC填料時，需要克服磷石膏成分復雜、結晶水較高、可塑性和流變性較差、容易導致 PVC加工過程中起泡的技術缺陷；并且，直接采用磷石膏加入作為填料還會使得制備的PVC 的強度和韌性均較差，使得獲得的PVC產品的品質較差。
[0006] 為此，本研究者通過對PVC生產用填料的特性和需求進行分析和探索，采用磷石膏 為原料，并對磷石膏進行一定程度的碳化改性處理，使得磷石膏中的成分復雜，形成與填料 成分相密切的多成分的復合型填料，提高了填料的可塑性、流變性，降低了單位體積的磷石 膏中雜質的含量，提高了磷石膏作為填料的白度，為磷石膏應用于PVC生產作填料提供了一 種新思路。
【發明內容】
[0007] 為了解決現有技術中存在的上述技術問題，本發明提供一種磷石膏作為原料生產 PVC用填料方法。
[0008] 具體是通過以下技術方案得以實現的：
[0009] -種磷石膏作為原料生產PVC用填料方法，將磷石膏與水按照質量比為1:1~10混 合后，攪拌處理20-30min，并向其中加入納米二氧化硅，加入量為磷石膏質量的1-5%，將其 攪拌均勻后，再將其溫度升溫至80_180°C，并采取邊攪拌邊加熱，待處理時間達到l_3h后， 并在攪拌下通入含有二氧化碳的氣體碳化鈣離子，待溶液中的鈣離子被碳化率達到15-25 %后，攪拌反應2-5h，再向反應液中繼續通入含有二氧化碳的氣體，通入量與第一次通入 量等量，再將其靜置、陳化處理〇. 5-1.5h后，再將其過濾，干燥，干燥溫度為80-180°C，持續 干燥0.3-1.5h后，獲得磷石膏填料。所述的含有二氧化碳的氣體，其中含有二氧化碳的體積 濃度為25-33 %，氣體通入時的流速為0.5-3m3/min。
[0010]所述的干燥，其在干燥后還包括將干燥物置于研磨機中研磨過篩處理的步驟。
[0011] 所述的干燥，其在干燥后還包括將干燥物置于炒鍋中炒制處理的步驟。
[0012] 所述的干燥，其在干燥后還包括將干燥物置于研磨機中進行一次研磨過篩、一次 炒制、二次研磨過篩、二次炒制的步驟。
[0013] 所述的研磨過篩，是將干燥物置于研磨機中研磨成粉末，并將粉末過200-400目的 篩。
[0014] 所述的一次研磨過篩，是將干燥物置于研磨機中研磨成粉末，并將粉末過200-400 目的篩，控制篩底料過440目篩的篩余量為< 15% ;所述的二次研磨過篩，是將干燥物置于 研磨機中研磨成粉末，并將粉末過200-400目的篩，控制篩底料過440目篩的篩余量為< 5%〇
[0015] 所述的炒制，是將物料在溫度為150-200°c炒制20-30min。
[0016] 所述的一次炒制，其在炒制完成后，還包括加入石蠟的步驟。
[0017] 所述的石蠟為液態石蠟，其加入量為物料質量的1-3%。
[0018] 所述的石蠟，其加入量為物料質量的2%。
[0019] 所述的納米二氧化娃，其顆粒度為200-500nm。
[0020]與現有技術相比，本發明的技術效果體現在：
[0021 ]通過將磷石膏與水進行混合后，攪拌加入納米二氧化硅，再控制加入量，并結合加 熱處理，使得硅元素與磷石膏中的氟等雜質以及其他有機雜質進行作用，降低磷石膏中的 雜質含量;并結合攪拌下通入二氧化碳氣體，使得游離在溶液中的鈣離子得到部分碳化，并 結合兩次二氧化碳的通入和反應，使得在磷石膏顆粒表面形成兩層結構的鈣離子碳化物； 再將其進行過濾干燥獲得結構復雜的填料產品；并且結合干燥時候的溫度控制，使得磷石 膏的成分控制在半水硫酸鈣、III型硬石膏、II型硬石膏，提高了磷石膏作為填料的品質，改 善了磷石膏作為填料的可塑性、流變性以及對PVC的增強增韌性能，改善了 PVC的容重，降低 了生產成本。
[0022]本發明的研究者主要是通過對磷石膏進行加入二氧化硅加熱處理，通入二氧化碳 氣體碳化溶液中的鈣離子，降低游離鈣離子的損失率，結合二氧化碳通入分為兩次，使得在 磷石膏顆粒表面交替包裹碳化鈣離子成分，再結合過濾后的干燥處理，使得磷石膏在干燥 過程中失水，提高孔隙率，改善了結構；同時也結合在溶液中碳化游離鈣離子，使得在磷石 膏顆粒表層形成碳化后的鈣離子層，進而提高了干燥后的磷石膏顆粒的分散性，并結合二 氧化硅、二氧化碳氣體碳化游離鈣離子的作用，提高了磷石膏的流變性和可塑性，同時，豐 富了磷石膏顆粒的成分，提高了將磷石膏作為填料生產PVC的強度和韌性，改善了 PVC產品 的品質，降低了 PVC產品生產的成本和難度。
[0023] 據相關研究數據顯示，磷石膏的可塑性和流變性隨著其中的結晶水的減少首先得 到提高，隨后得到降低，可見在磷石膏的流變性和可塑性與磷石膏中的水分含量是具有一 定的二次線性關系的;并且根據建筑領域的常識可以得知的是，在顆粒度越小的粉體，其可 塑性會得到一定程度的改善和增強，但其流變性較差;顆粒度越高的粉體，其流變性相對也 較差，可塑性較差;于是，本發明結合干燥過程中的溫度限定，使得磷石膏中結晶水的穩定 性遭受破壞，從磷石膏顆粒中散發出來，進而對磷石膏顆粒形成空隙，降低單位體積磷石膏 顆粒的重量，降低了 PVC產品的容重，改善了磷石膏作為PVC用填料的品質。除此之外，通過 干燥溫度的控制，使得磷石膏顆粒結晶水在失水過程中轉變成多種類型的石膏產品，使得 獲得的磷石膏填料中不僅含有碳化的鈣離子，還含有半水硫酸鈣、III型硬石膏、II型硬石 膏，使得作為填料的磷石膏顆粒為一種復合型結構產品，提高了磷石膏的可塑性和流變性， 并且降低了其中的結晶水的含量，也確保了磷石膏在一定水分含量下具有的可塑性，使得 可塑性和流變性得到了平衡，提高了對PVC材料的增強增韌作用。
[0024] 除此之外，本研究者還對制備獲得的磷石膏填料進行進一步的研究與分析，進而 通過干燥后的研磨過篩，使得填料的目數得到限制，降低了磷石膏填料中的雜質含量，也提 高了磷石膏的可塑性和流變性，避免了磷石膏顆粒度較細導致的流變性較差，顆粒度較高 導致的可塑性較差的缺陷。為了防止研磨處理后，磷石膏顆粒內部的結晶水的穩定性遭受 破壞裸露在顆粒表面形成自由水，本發明還將其進行了炒制處理，使得磷石膏顆粒在研磨 過程中流露出來的結晶水倍去除，提高磷石膏顆粒內部的結晶水的穩定性，并且使得磷石 膏向III型硬石膏、II型硬石膏轉變，避免了加入PVC中后的起泡現象。
[0025] 再進一步的為了防止處理完成的磷石膏顆粒在保存和制備過程中發生吸水導致 磷石膏顆粒的自由水增多，影響結晶水結構，使得磷石膏在PVC產品生產中應用的質量，并 向其中加入石蠟成分，使得石蠟成分的潤滑效果等對磷石膏顆粒的可塑性和流變性進行了 改善，提高了其加入PVC后的增強增韌效果，降低了 PVC產品的容重，進而達到降低PVC生產 成本的同時，降低了 PVC產品的密度，減輕了容重。
【具體實施方式】
[0026] 下面結合具體的實施方式來對本發明的技術方案做進一步的限定，但要求保護的 范圍不僅局限于所作的描述。
[0027] 實施例1
[0028] -種磷石膏作為原料生產PVC用填料方法，將磷石膏與水按照質量比為1:1混合 后，攪拌處理20min，并向其中加入納米二氧化硅，加入量為磷石膏質量的1 %，將其攪拌均 勻后，再將其溫度升溫至80°C，并采取邊攪拌邊加熱，待處理時間達到lh后，并