粉煤灰在塑料中的高值化应用研究

徐同考 中国塑协改性塑料专委会

粉煤灰作为煤炭燃烧后的固体残渣废弃物，人们在建材类方面应用研究较多。本文就粉煤灰在塑料中的高值化应用进行了初步研究，在轻量化、吸附塑料中的有害气体等方面取得了明显的效应。

Fly ash, a coal combustion wasteoften usedin the construction sector, has proved useful also in the plastics industry,particularly for weight reduction and absorbing harmful gases.

粉煤灰，大多呈圆形，外观光滑，又称玻璃微珠、硅酸钙，主要由电厂或大型锅炉的煤炭燃烧后留下的残渣加工而成。

粉煤灰当前主要用于建材行业的轻体高强保温材料、高标号水泥、道路、建筑基础夯实掺混料等。在高值化利用方面，主要用于建筑领域和对某些粉煤灰的氧化铝、白炭黑等方面的提纯研究开发，在塑料、橡胶及城市外墙涂覆等方面的研究有待进一步加强。

粉煤灰早在二十多年前就在塑料制品中试用，近几年又成为新的功能改性热门材料。

我们将粉煤灰研磨分级后，经过表面改性处理，在PP、PE、PVC、弹性体、橡胶等制品中添加一定比例，应用测试结果显示，可吸附再生塑料或助剂产生的异味，比重减轻，生产成本明显降低，具有明显的生态效益和社会效益。

粉煤灰的化学成分及特点

由于煤炭的矿产资源和地域不同，化学成分及性能具有明显差异，煤炭烧结后形成的粉煤灰主要化学成分差异也较大，主要指标参见表1。

表1 粉煤灰化学成分

粉煤灰在塑料中的应用实验

我们将粉煤灰在PVC、PP、PE等制品中进行了常规应用对比试验，取得了一定的效果，在不同领域尚需作进一步的应用研究。

1.粉煤灰经过粉碎研磨、分级改性后，在PVC管材中直接试用，与加入同份数轻钙相比，挤出电流下降5%~10%，挤出产量有所提高，管壁外观光亮滑爽，冲击强度改善，主要物理性能指标未见明显变化，而原辅材料生产成本明显降低。

2.将粉煤灰(内蒙)提铝后，经加工成具有蜂窝状微孔结构并含有结晶水特征的粉煤灰，生产成硅酸钙母料，与碳酸钙母料添加在PP板材中进行性能对比，主要参数见表2。

表2 硅酸钙(粉煤灰)与碳酸钙母料添加在塑料板材中的性能对比

3.将粉煤灰与不同无机粉体在聚丙烯中添加20%进行了物理性能对比检测，各项性能指标参见表3。

表3 不同无机粉体在PP中的应用(20%)注：粉煤灰为800目，其他粉体为1250目

在塑料中的应用特性

蜂窝状结构具有明显的吸附性

粉煤灰在电镜下的照片显示，外貌为有序的“蜂窝”，而且这些“蜂窝”状结构相互交错，大小连接相通，壁上都是空心结构。

从以上试验中看出，粉煤灰大部分呈空心球蜂窝状，成为具有吸附性能的功能新材料，可有效地吸附有害物质、气味和水分。

粉煤灰、碳酸钙/填充母料的甲醛吸附性能比较

粉煤灰的水分应高度重视

因孔隙结构，粉煤灰水分及易挥发物含量较大，受煤炭资源、燃烧条件、储运环境等多种因素影响，而水分含量的测定也会因不同条件和环境的制约，有一定的误差。釆用水分仪测试可检测水分含量及在不同温度、时间下的数值变化。

粉煤灰在塑料中的高值化应用前景

塑料、钢铁、水泥、木材成为四大工业材料，塑料的比重轻、加工工艺简单、应用广泛，已受到人们的青睐，塑料的增长速度超过其它工业材料。塑料的循环再利用是塑料的优势和特点，由于塑料制品的应用领域、使用环境、储运条件等复杂的因素影响，废弃后的塑料再次循环加工应用，往往会产生人们难以接受的气味和烟雾，给自然环境带来负面影响，已成为国家、社会、行业、企业高度关注的难题。

粉煤灰作为煤炭燃烧后的固体废物，当它的功能和特性未被发现时，往往都以废弃物看待，而它的比重小，强度大，特别是蜂窝状球型空心结构，具有特殊的吸附功能等特点，添加在再生塑料中，可有效地降低塑料制品的比重，吸附有害的气体，改善塑料制品隔热保温和耐候性、耐热性等特点，具有广阔的应用前景。

结束语

塑料再生循环利用粉煤灰>11=环保、轻量、吸附的多重叠加效应，而两种材料的有机结合，不但可明显改善塑料的加工应用环境，提升废弃物的有效利用率，还可改善塑料、橡胶等材料的应用性能，将成为新的功能新材料。研究、试验、利用固废物的特点与优势，加强不同学科、不同领域、不同材料的交叉协作，发挥多元复合材料的各自优势与特性，扩大应用新领域，变废为宝，在经济效益、生态效益、社会效益等方面发挥正能量，为建设绿色、低碳、节能、环保和资源节约型、环境友好型社会做出新的更大的贡献!