粉煤灰是從燃煤電廠煙道氣里回收的灰色粉末,粒徑為1~500μm,主要由SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO及殘余炭組成,相對密度為2.0~ 2. 4 ,熔點1250~1450°C,比表面積為3.6745rn2/g,pH=6,根據(jù)煤種及煙氣處理方式的不同,組成及物理形態(tài)有所差異。作為一類大宗固體廢物,我國火力發(fā)電廠年排粉煤灰已達1.6×108t,排灰用水達十多億噸,貯灰占地達五十多萬畝,嚴重污染環(huán)境,浪費資源。如何充分合理利用粉煤灰已是新世紀面臨的重大課題。
粉煤灰作為塑料填料,其中含有圓而光滑的珠體,顆粒間聚集力很小,加工時易分散到樹脂中且分布均勻??筛鶕?jù)需要風選、水選出來,密度小于水的珠體為“漂珠”,粒大壁薄,強度較低,可填充熱固樹脂;另一類密度大于水的稱為“沉珠”,粒徑較小,壁厚,強度高,不易被壓碎,常作為熱塑性塑料的填充材料。
玻璃微珠的結構特點使粉煤灰填充塑料的加工流變性得到明顯改善,一定組分的粉煤灰在塑料中具有“滾珠效應”。粉煤灰中的球形顆粒可以避免不規(guī)則形狀或者尖角所造成的應力集中,可以提高制品的沖擊性能。填充PVC時可以與pvc分子形成物理交聯(lián),表面的Si-O、Na-O鍵與PVC分子有良好的親和性,二者之間有物理吸附和部分化學作用。
用熱壓方法制備了不同粉煤灰粒度及含量的聚氯乙烯(PVC)復合材料,在MM-200型環(huán)一塊摩擦磨損試驗機上評價了復合材料同淬火45#鋼在干摩擦條件下對摩時的摩擦磨損性能,用掃描電子顯微鏡及光學顯微鏡觀察分析磨損表面。結果表明:填充粉煤灰能顯著提高PVC樹脂的硬度及耐磨性能,使磨損率降低100倍以上。當粉煤灰填充量低于40%時,隨著填充量增加,復合材料的硬度增大,而當粉煤灰填充量超過40%時復合材料的硬度降低,隨著粉煤灰粒度減小,復合材料的硬度增加,磨損率降低;在試驗條件下,以粒度為0.061mrn的粉煤灰按質量分數(shù)4o%制備的PVC復合材料的硬度最高,磨損率最低;在PVC中填充粉煤灰有利于在摩擦對偶表面形成轉移膜,粉煤灰質量分數(shù)為40%的填充PVC復合材料在對偶表面形成的轉移膜最為均勻致密,相應的磨損率最低。