一種利用磷石膏制備pp樹脂填充劑的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用磷石膏制備PP樹脂填充劑的方法，是以磷石膏為原料制取PP樹脂填充劑的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，目前，我國每年新增磷石膏排放量達5000萬噸，大量的磷石膏堆放，不僅占用土地資源，給企業(yè)增加巨大經(jīng)濟負擔，而且還會對環(huán)境造成一定污染，給我國的國民經(jīng)濟建設及生態(tài)環(huán)境造成巨大的壓力。因此，加快磷石膏的綜合利用技術(shù)創(chuàng)新力度，實現(xiàn)變廢為寶、變害為利，已成為我國經(jīng)濟建設中一項重要的技術(shù)經(jīng)濟政策，也是可持續(xù)發(fā)展面臨的迫切需要解決的問題。根據(jù)《國務院關(guān)于印發(fā)循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略及近期行動計劃的通知》(國發(fā)
[2013]5號)的文件精神，磷石膏、粉煤灰等工業(yè)固體廢棄物的綜合利用列入了資源化重點工程建設之一，已成為中國發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的重要任務之一。
[0003]目前磷石膏在制備水泥緩凝劑、石膏建材等建筑領(lǐng)域有廣泛的應用。但在PP樹脂制造領(lǐng)域，磷石膏的利用少之又少，極大的限制了磷石膏的回收利用，因此需要提供一種創(chuàng)新技術(shù)解決上述問題，以拓寬磷石膏的應用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有磷石膏應用的局限性，本發(fā)明的目的在于提供一種利用磷石膏制備PP樹脂填充劑的方法，以擴大磷石膏應用范圍。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種利用磷石膏制備PP樹脂填充劑的方法，所述方法包括以下步驟:
[0006]1)經(jīng)過除雜處理的磷石膏與碳酸鈉反應制得碳酸鈣；
[0007]2)步驟1)所得的碳酸鈣和馬鈴薯渣、α -淀粉酶、豆渣在乳酸菌作用下厭氧發(fā)酵制得乳酸；
[0008]3)步驟2)所得的乳酸、硬脂酸在保護氣體作用下進行酯化反應，反應生成的硬脂酸乳酰酸和碳酸鈣、碳酸鈉混合物進行中和反應制得硬脂酰乳酸鈉及硬脂酰乳酸鈣混合物填充劑。
[0009]優(yōu)選的是:所述1)中所述磷石膏雜質(zhì)重量百分含量小于5%。
[0010]優(yōu)選的是:步驟2)中所述馬鈴薯渣為馬鈴薯提取淀粉后的副產(chǎn)物，以質(zhì)量分數(shù)計，馬鈴薯渣含淀粉量為33?40%，所述豆渣是生產(chǎn)豆奶或豆腐過程中的副產(chǎn)品，以質(zhì)量分數(shù)計，豆渣含15?22%蛋白質(zhì)。
[0011]優(yōu)選的是:步驟2)中所述碳酸鈣、馬鈴薯渣、α-淀粉酶、豆渣重量比為0.3:2:0.02:1 ?0.5:3:0.03:2。
[0012]優(yōu)選的是:步驟2)中所述厭氧發(fā)酵的溫度為38?45°C，厭氧發(fā)酵時間為20?40小時。
[0013]優(yōu)選的是:步驟3)中所述乳酸與硬脂酸按1:2?1:3摩爾比添加。
[0014]優(yōu)選的是:步驟3)中所述碳酸鈉與乳酸兩物質(zhì)的摩爾比為2:1?3:1，所述碳酸鈉與碳酸鈣重量比為1:1。
[0015]優(yōu)選的是:步驟3)中所述保護氣體為氦氣。
[0016]本發(fā)明提供的利用磷石膏制備PP樹脂填充劑的方法具有以下特點:
[0017]1、本發(fā)明所制得的硬脂酰乳酸鈉、硬脂酰乳酸鈣可作為表面活性劑應用于PP樹脂生產(chǎn)。硬脂酰乳酸鈉、硬脂酰乳酸鈣都具有親水極性和疏水非極性兩種基團。它們通過分子中的親水基團定向吸附在著色劑、增量劑等無機填充劑的極性分子表面，它們的疏水基團則定向吸附在PP分子層表面，提高了各填充劑在PP基料中的分散性和潤濕性，從而改善了各種填充劑與PP之間的親和力，使制備出的PP樹脂性能更加穩(wěn)定，外觀、色澤更加飽滿。
[0018]2、本發(fā)明磷石膏的主要成分為硫酸鈣，利用反應方程式:
[0019]Na2C03+CaS04= Na 2S04+CaC03
[0020]使之轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，然后進一步制備出硬脂酰乳酸鈉和硬脂酰乳酸鈣，將所得的硬脂酰乳酸鈉、硬脂酰乳酸鈣混合物作為PP填充劑之一，解決了磷石膏對環(huán)境的污染問題，減少企業(yè)為之而付出的處理費用，具有十分明顯的經(jīng)濟實用性。
[0021]3、馬鈴薯渣馬鈴薯提取淀粉的副產(chǎn)物，含有水分，殘?zhí)?、纖維、氨基酸等有機物質(zhì)，豆渣是生產(chǎn)豆奶或豆腐過程中的副產(chǎn)品，含有水分、蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物(纖維素、多糖等)等有機質(zhì)，這兩種物質(zhì)均適合腐敗微生物的生長，極易造成資源的浪費以及環(huán)境的污染。本發(fā)明利用馬鈴薯渣、α -淀粉酶、豆渣制備乳酸，解決了馬鈴薯渣、豆渣對環(huán)境的污染問題，降低了農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)處理廢棄物的成本并使之資源化，使企業(yè)由投入型環(huán)保轉(zhuǎn)變?yōu)樾б嫘铜h(huán)保。
[0022]4、本發(fā)明的中間產(chǎn)品如碳酸鈣、乳酸鈣均可作為ΡΡ填充劑進行利用，所述乳酸可由乳酸和碳酸鈣反應制得。大大提高各中間產(chǎn)物的利用率，減少新生物質(zhì)的處理步驟。
【具體實施方式】
[0023]下面進一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但要求保護的范圍并不局限于所述。下面結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明作進一步詳細的闡述，但本發(fā)明的實施方式并不局限于實施例表示的范圍。這些實施例僅用于說明本發(fā)明，而非用于限制本發(fā)明的范圍。此外，在閱讀本發(fā)明的內(nèi)容后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種修改，這些等價變化同樣落于本發(fā)明所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0024]實施例1
[0025]對磷石膏進行除雜處理，將磷石膏所含的雜質(zhì)重量百分含量控制為4%。將磷石膏與過量碳酸鈉反應，過濾、洗滌、干燥制得碳酸鈣。將碳酸鈣、馬鈴薯提取淀粉后所得的副產(chǎn)物馬鈴薯渣、α-淀粉酶、生產(chǎn)豆奶所得的豆渣按0.3:2:0.02:1質(zhì)量比置于發(fā)酵容器中，往發(fā)酵容器中加入乳酸菌，攪拌均勻，38°C下厭氧發(fā)酵40小時，分離提純后制得乳酸；所述乳酸菌活菌數(shù)按每克馬鈴薯渣計含400萬個；以質(zhì)量分數(shù)計，馬鈴薯渣含淀粉量為33% ;以質(zhì)量分數(shù)計，豆渣含15%蛋白質(zhì)。將所得的乳酸與硬脂酸按1:2摩爾比混合裝入帶有攪拌器的三頸瓶中，加入硬化油作為催化劑，通入氦氣，攪拌條件下迅速升溫至180°C并保持40min，酯化合成硬脂酸乳酰酸。酯化完成之后，加入碳酸鈉、碳酸鈣混合物(所述碳酸鈉與乳酸兩物質(zhì)的摩爾比為2:1，所述碳酸鈉與碳酸鈣質(zhì)量比為1:1)，攪拌反應40min，將反應器冷卻至常溫。將所得產(chǎn)品分離純化即可制得硬脂酰乳酸鈉及硬脂酰乳酸鈣。將所得的硬脂酰乳酸鈉、硬脂酰乳酸鈣混合物與熱穩(wěn)定劑、增韌劑、潤滑劑、著色劑、PP混合，經(jīng)過擠出、定型等工藝制得PP樹脂。
[0026]實施例2
[0027]對磷石膏進行除雜處理，將磷石膏所含的雜質(zhì)重量百分含量控制為3%。將磷石膏與過量碳酸鈉反應，過濾、洗滌、干燥制得碳酸鈣。將碳酸鈣、馬鈴薯提取淀粉后的副產(chǎn)物馬鈴薯渣、α -淀粉酶、生產(chǎn)豆腐所得的豆渣按0.4:2.5:0.025:1.5質(zhì)量比置于發(fā)酵容器中，往發(fā)酵容器中加入乳酸菌，攪拌均勻，40°C下厭氧發(fā)酵32小時，分離提純后制得乳酸；所述乳酸菌活菌數(shù)按每克馬鈴薯渣計含450萬個；以質(zhì)量分數(shù)計，馬鈴薯渣含淀粉量為37%;以質(zhì)量分數(shù)計，豆渣含16%蛋白質(zhì)。將所得的乳酸與硬脂酸按1:2.5摩爾比混合裝入帶有攪拌器的三頸瓶中，加入硬化油作為催化劑，通入氦氣，攪拌條件下迅速升溫至200°C并保持35min，酯化合成硬脂酸乳酰酸。酯化完成之后，加入碳酸鈉、碳酸鈣混合物(所述碳酸鈉與乳酸兩物質(zhì)的摩爾比為2.5:1，所述碳酸鈉和碳酸鈣質(zhì)量比為1:1)，攪拌反應30min，將反應器冷卻至常溫。將所得產(chǎn)品分離純化即可制得硬脂酰乳酸鈉及硬脂酰乳酸鈣。將硬脂酰乳酸鈉、硬脂酰乳酸鈣混合物、碳酸鈣與熱穩(wěn)定劑、增韌劑、潤滑劑、著色劑、PP混合，經(jīng)過擠出、定型等工藝制得PP樹脂。
[0028]實施例3
[0029]對磷石膏進行除雜處理，將磷石膏所含的雜質(zhì)重量百分含量控制為2%。將磷石膏與過量碳酸鈉反應，過濾、洗滌、干燥制得碳酸鈣。將碳酸鈣、馬鈴薯提取淀粉后的副產(chǎn)物馬鈴薯渣、α -淀粉酶、生產(chǎn)豆腐所得的豆渣按0.5:3:0.03:2質(zhì)量比置于發(fā)酵容器中，往發(fā)酵容器中加入乳酸菌，攪拌均勻，45°C下厭氧發(fā)酵20小時，分離提純后制得乳酸；所述乳酸菌活菌數(shù)按每克馬鈴薯渣計含500萬個；以質(zhì)量分數(shù)計，馬鈴薯渣、α -淀粉酶含糖量為40%;以質(zhì)量分數(shù)計，豆渣含22%蛋白質(zhì)。將所得的乳酸與硬脂酸按1:3摩爾比混合裝入帶有攪拌器的三頸瓶中，加入硬化油作為催化劑，通入氦氣，攪拌條件下迅速升溫至210°C并保持28min，酯化合成硬脂酸乳酰酸。酯化完成之后，加入碳酸鈉、碳酸鈣混合物(所述碳酸鈉與乳酸兩物質(zhì)的摩爾比為3:1，所述碳酸鈉與碳酸鈣重量比為1:1)，攪拌反應30min，將反應器冷卻至常溫。將所得產(chǎn)品分離純化即可制得硬脂酰乳酸鈉及硬脂酰乳酸鈣。將硬脂酰乳酸鈉、硬脂酰乳酸鈣混合物、碳酸鈣、乳酸鈣(碳酸鈣和乳酸反應產(chǎn)物)與熱穩(wěn)定劑、增韌劑、潤滑劑、著色劑、PP混合，經(jīng)過擠出、定型等工藝制得PP樹脂。
【主權(quán)項】
1.一種利用磷石膏制備PP樹脂填充劑的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 1)經(jīng)過除雜處理的磷石膏與碳酸鈉反應制得碳酸鈣； 2)步驟I)所得的碳酸鈣和馬鈴薯渣、α-淀粉酶、豆渣在乳酸菌作用下厭氧發(fā)酵制得乳酸； 3)步驟2)所得的乳酸、硬脂酸在保護氣體作用下進行酯化反應，反應生成的硬脂酸乳酰酸和碳酸鈣、碳酸鈉混合物進行中和反應制得硬脂酰乳酸鈉及硬脂酰乳酸鈣混合物填充劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用磷石膏制備PP樹脂填充劑的方法，其特征在于，所述I)中所述磷石膏雜質(zhì)重量百分含量小于5%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用磷石膏制備PP樹脂填充劑的方法，其特征在于，步驟2)中所述馬鈴薯渣為馬鈴薯提取淀粉后的副產(chǎn)物，以質(zhì)量分數(shù)計，馬鈴薯渣含淀粉量為33?40%，所述豆渣是生產(chǎn)豆奶或豆腐過程中的副產(chǎn)品，以質(zhì)量分數(shù)計，豆渣含15?22%蛋白質(zhì)。4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的利用磷石膏制備PP樹脂填充劑的方法，其特征在于，步驟2)中所述碳酸鈣、馬鈴薯渣、α -淀粉酶、豆渣重量比為0.3:2:0.02:1?0.5:3:0.03: 2。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用磷石膏制備PP樹脂填充劑的方法，其特征在于，步驟2)中所述厭氧發(fā)酵的溫度為38?45°C，厭氧發(fā)酵時間為20?40小時。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用磷石膏制備PP樹脂填充劑的方法，其特征在于，步驟3)中所述乳酸與硬脂酸按1:2?1:3摩爾比添加。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用磷石膏制備PP樹脂填充劑的方法，其特征在于，步驟3)中所述碳酸鈉與乳酸兩物質(zhì)的摩爾比為2:1?3:1，所述碳酸鈉與碳酸鈣重量比為1:1。8.根據(jù)權(quán)利要求1、6、7中任一所述的利用磷石膏制備PP樹脂填充劑的方法，其特征在于，步驟3)中所述保護氣體為氦氣。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用磷石膏制備PP樹脂填充劑的方法，是以磷石膏為原料制取PP樹脂填充劑的方法。利用磷石膏制備PP樹脂填充劑的方法是將經(jīng)過除雜處理的磷石膏與碳酸鈉反應制得碳酸鈣。將所得碳酸鈣和馬鈴薯渣、α-淀粉酶、豆渣在乳酸菌作用下厭氧發(fā)酵制得乳酸。將所得的乳酸、硬脂酸在保護氣體作用下進行酯化反應，反應生成的硬脂酸乳酰酸和碳酸鈉、碳酸鈣混合物進行中和反應制得硬脂酰乳酸鈉和硬脂酰乳酸鈣。將所得的硬脂酰乳酸鈉、硬脂酰乳酸鈉混合物作為填充劑用于PP樹脂的生產(chǎn)。
【IPC分類】C08K5/101, C08K3/26, C08K5/098, C08L23/12
【公開號】CN105330896
【申請?zhí)枴緾N201510845986
【發(fā)明人】王偉, 楊步雷, 楊永彬, 向前勇, 李澤鋼
【申請人】貴州開磷集團股份有限公司
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年11月29日