沼气工程用红泥复合材料工艺配方探讨_蒋石生

作者简介:蒋石生，男，主要从事环保材料研究工作。收稿日期:2011－07－20沼气工程用红泥复合材料工艺配方探讨蒋石生(福建思嘉环保材料科技有限公司，福建福州350024)摘要:以高模量低收缩的工业聚酯网布作为夹层骨架，通过浸轧PVC糊剂上糊，两面复合红泥改性PVC胚膜制备了沼气工程用红泥复合材料。通过PVC胚膜配方分析，选用山东红泥作为改性剂，添加量为10%～20%，同时确定浸轧糊剂的配方为:E－PVC:100;增塑剂:50～60;稳定剂:3;粘合剂:适量。采用合理的配方设计以及先进的工艺路线，制备的沼气工程用复合材料具有优异的综合性能。关键词:沼气工程;高强工业聚酯;PVC糊剂;红泥复合材料中图分类号S216.4文献标识码A文章编号1007－7731(2011)17－35－02沼气是一种国家重点推广使用的清洁能源，集经济、社会、生态效益于一体，能推动农村种植业和养殖业发展，促进经济可持续发展。福建思嘉环保材料科技有限公司，拥有先进的技术设备及强大的研发团队，经过团队的协力合作，成功研发了沼气工程用红泥复合材料，并获得国家发明专利(沼气工程用红泥复合卷材及其制备方法，专利号:ZL200910111483．1)1项。沼气工程用红泥复合材料，以高模量低收缩的工业聚酯网布作为夹层骨架，通过浸轧、上糊，两面覆予红泥改性PVC胚膜，经贴合工艺生产而成的新型复合材料。PVC胚膜是以聚氯乙烯树脂为主要原料，添加红泥改性剂与其他功能助剂，通过挤出压延工艺加工而成。该产品具有吸热性好、保温性好、耐酸碱、可折叠、易修补、寿命长、密封性好、运输方便等性能。1配方设计及原料选定1.1PVC胚膜配方PVC胚膜配方是以聚氯乙烯树脂为主要原料，添加红泥进行改性，根据沼气工程所用材料的使用需求，还需添加其它相关改性剂，如耐寒剂，阻燃剂;通过试制，测试物性比较，确认胚膜配方(重量百分比)如表1所示。表1PVC胚膜配方原料含量(%)备注PVC树脂100K70－K75增塑剂40～60红泥10～20山东热稳定剂3～4耐寒剂10～15阻燃剂适量1.2红泥的选用红泥主要由硅钙石矿物相所组成，它是钙沸石(CaO·Al2O3·2SiO2·3H2O)、铝硅酸钠(NaAl3Si2O2(OH))、赤铁矿(Fe2O3)及其它一些金属氧化物的混合物。通过试验对比山东、河南和贵州红泥，最终选用山东红泥材料。山东红泥的化学成份为:CaO:46．80%、SiO2:22．0%、Fe2O3:8．5%、Al2O3:6．5%、TiO2:2．4%、Na2O:2．0%、MgO:1．5%等，该红泥属碱性，pH值在9～10。由于游离碱的存在，能够结合PVC分解放出的HCl，从而减少了其自动催化作用，使PVC链稳定，因此对PVC具有优良热稳定作用。按表一所述配方，改变红泥的添加量(分别为0、10%、20%、30%、35%、40%)制备胚膜样品，进行拉伸强度、断裂伸长率测试，结果如图1。图1胚膜的拉伸强度、断裂伸长率与红泥含量的关系图1中数据表明，红泥添加量在低于10%时，随着添加量的增加，拉伸强度迅速下降，超过10%后，拉伸强度随着添加量的增加变化缓慢，而断裂伸长率变化不大。因此确定配方中红泥的添加量为10%～20%。1.3糊剂配方高强工业聚酯纤维夹网布浸扎糊剂的配方设计有2种方案，一是网布浸轧PU糊树脂，二是网布浸轧PVC糊树脂。PU糊很硬，导致产品手感变硬，撕裂强度差，且聚氨酯类粘结剂易发生水解，导致贴合牢度的下降甚至完全失效，从而影响产品的使用性能。采用PVC糊状树脂(E－PVC)为主料，添加异氰酸酯类粘结剂和相关促进剂与改性剂，经过交联固化在网布上的浸渍材料与高性能薄膜在贴合的高温流程进行熔融塑化后成为一体的材料表层，避免了传统的聚氨酯粘结剂在使用过程中遇水会发生水解53安徽农学通报，AnhuiAgri.Sci.Bull.2011，17(17)DOI:10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2011.17.023反应而造成的粘结强度下降甚至失效等现象。内部糊树脂材料又具有良好的弹性和柔软度。同时提高了复合材料的剥离强度、撕裂强度和顶破强度。通过反复实验研究，最终确认浸轧糊剂配方(重量百分比)如表2所示。表2浸扎糊剂配方(%)原料含量E－PVC100增塑剂50～60热稳定剂3粘合剂适量2复合工艺在合理的配方设计基础上，采用先进的复合层压工艺，通过不断优化相关工艺参数，使得生产的沼气工程用红泥复合材料有良好的剥离强度、拉伸强度和撕裂强度，同时具有优异的防污自洁和抗老化性能，以及良好的气密性、易折叠和运输方便等优点，在市场上具有明显的优势。整个复合工艺包括压延、贴合、网布浸轧和表面处理。2.1压延工艺技术路线(图2)图2压延工艺流程2.2贴合工艺技术路线(图3)图3贴合工艺流程2.3