[发明专利]一种利用炭质泥岩制备聚烯烃复合材料的方法

说明书

本发明公开一种利用炭质泥岩制备聚烯烃复合材料的方法。本发明利用炭质泥岩炭质有机物含量高的特点，通过改性加工成超细粉体，作为粉体填料用于生成功能聚烯烃塑料制品。本发明实现了炭质泥岩资源化综合利用，符合国家鼓励发展类产业的相关条款。不但可以大幅提高制品的拉伸强度、断裂伸长率，而且符合应国家节约能源、保护环境、节约化石原料的发展趋势，在行业内有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及固体废物资源化利用和聚烯烃复合材料技术领域，具体涉及一种炭质泥岩制备聚烯烃复合材料的方法。

背景技术

炭质泥岩是一种呈灰黑-暗黑色的泥质结构矿物，主要矿物成分为高岭石，含少量的伊利石，黏土矿物的成分占80~90%，炭质有机物的含量占10~20%。目前炭质泥岩资源化利用的研究方向主要是路基填筑，但是由于其含大量亲水性强的黏土矿物具有易崩解、强度低、变形大等特点，如果处理不当很容易造成路堤不均匀沉降、边坡失稳等工程灾害。中国发明CN201911149805.1公开了一种基于露天煤矿剥离物的表土替代材料及其制备方法，该方法使用到了10-30份的炭质泥岩研发出一种新型的表土替代材料用于解决矿区表土不足的问题。但是制备需要的原材料种类较多，对材料的粒度要求比较高，不适宜进行大规模的生产推广。中国发明CN101956085.A公开了一种从炭质泥岩中提取氯化镓的方法，其中镓浸出率可达97.66%，镓吸附洗脱率可达93.85%，镓回收率可达到91.65%。但是炭质泥岩中含镓量通常在0.0001-0.003%，该方法会产生大量的酸浸滤渣，产生新的固废处置问题。

聚烯烃是一类应用范围广泛、产量巨大的高分子材料。为了改善聚烯烃复合材料的力学、热学性能指标，通常须添加大量的碳酸钙、滑石粉等无机矿粉，需要消耗大量的天然矿产资源。炭质泥岩在我国西南及西部地区（特别是广西壮族自治区、贵州省、湖南省）均有广泛的分布，是一种炭质成分含量高的沉积岩，具有储量大、有机碳含量高、易磨性强、相容性好的特点。

发明内容

针对无机矿物填料紧缺和相容性不足等问题，本发明提供一种炭质泥岩制备聚烯烃复合材料的制备方法，利用炭质泥岩炭质有机物含量高的特点，通过改性加工成超细粉体，作为粉体填料用于生成功能聚烯烃塑料制品，能够替代传统的滑石粉、碳酸钙等材料，起到降本增效，提高材料拉伸强度、断裂伸长率和抗压强度，延长氧化诱导时间的效果，具有显著的生产效益和环保优势。

本发明的技术方案为：

一种利用炭质泥岩制备聚烯烃复合材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将炭质泥岩初破后进行超细化粉磨，经烘干过筛后，得到粒度为600-1250目（优选800-1000目）、含水率＜0.1%的炭质泥岩超细粉；

（2）将步骤（1）所得炭质泥岩超细粉与烷氧基硅烷表面改性剂按100:0.5-4的质量比混合5-10min使均匀并烘干，得到改性炭质泥岩超细粉，即粉体填料；

（3）将步骤（2）所得改性炭质泥岩超细粉（粉体填料）与聚烯烃树脂按30-50:50-70的质量比进行混合，得到混合物；

（4）将步骤（3）所得混合物加入到双螺杆挤出机中，熔融共混挤出造粒后，即得聚烯烃复合材料。

进一步地，步骤（1）中，炭质泥岩中炭质有机物的含量为5-20%。

进一步地，步骤（2）中，所述表面改性剂优选烷氧基硅烷；所述烷氧基硅烷为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或γ-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或两种以上。

进一步地，步骤（2）中，烘干温度为100-120℃。

进一步地，步骤（3）中，所述聚烯烃树脂选自低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚丙烯(PP)、乙丙共聚物、乙烯-丁烯共聚物以及乙烯-其它烯烃的共聚物中的一种或两种以上。