（制浆造纸工程专业论文）制浆造纸白泥与热塑性塑料pvc共混复合材料的研究.pdf

福建农林人学硕士学位论文 摘要 化学制浆碱回收工段会产生大量的白泥，目前，我国对制浆造纸白泥的处理 方法主要为填埋法，但这种方法又会造成地下水污染，给制浆造纸厂带来沉重的 固体废弃物处理负担。开发高效制浆造纸白泥应用新技术迫在眉睫。本文筛选出 一种优良的白泥表面改性剂，在国内外率先开发出白泥p v c 共混复合材料，揭 示了白泥p v c 共混复合材料增强机理，为制浆造纸白泥固体废弃物高效利用开 辟一条途径，可大力促进白泥废弃资源向高附加值产品转化，从而加快我国造纸 工业和材料工业的发展。 论文研究了白泥的烘干和粉碎工艺。经过1 5 0 、1 2 0 m i n 条件干燥后，去除 了白泥中的游离水和结晶水，白泥基本达到了绝干。经过3 0 m i n 球磨，白泥的平 均粒径从4 2 8 1 t m 降到2 0 0 9 m ；球磨时间超过3 0 m i n ，白泥的粒径降低幅度不大。 综合考虑粒径及成本，白泥的球磨时间以3 0 m i n 为宜。 论文研究了白泥p v c 共混复合材料热压工艺条件，优化工艺条件为热压温 度1 7 5 、热压成型时间1 2 m i n 。论文对钛酸酯a 、铝酸酯b 与铝酸酯c 进行筛 选，铝酸酯改性剂b 是白泥p v c 共混复合材料较佳的表面改性剂，铝酸酯改性 剂b 较佳的用量为o 5 。 论文研究了白泥用量对白泥p v c 共混复合材料性能的影响。结果表明，当 白泥用量为2 5 份时，白泥p v c 共混复合材料具有较好的力学性能、热学性能和 加工流变性能，复合材料冲击强度2 8 3 3 k j m 之，拉伸强度4 1 5 1 m p a ，弯曲强度 8 4 13 m p a ，弯曲模量4 2 7 3 6 7 m p a ，洛氏硬度5 9 9 3 h r r ，维卡软化温度( v s t ) i1 2 6 0 。与纯p v c 材料相比较，冲击强度、拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、维卡 软化温度分别提高了8 7 9 9 、0 4 1 、9 7 4 、3 5 6 8 、1 0 2 2 、3 6 3 2 。 论文对弹性体改性剂增韧白泥p v c 共混复合材料抗击性能进行了研究。结 果表明，a c r 是白泥p v c 共混复合材料较为合适的抗冲击改性剂，能有效提高 白泥p v c 共混复合材料的冲击强度，对白泥p v c 共混复合材料加工流变性能影 响不大，但会降低白泥p v c 共混复合材料拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、硬 度和维卡软化温度( v s t ) 。 论文研究了改性剂对白泥接触角变化的影响，结果表明，钛酸酯a 、铝酸酯 c 、铝酸酯b 三种改性剂均可不同程度提高改性白泥的接触角。0 5 铝酸酯b 处 福建农林大学硕士学位论文 理后白泥的接触角与聚氯乙烯的接触角较接近，铝酸酯b 处理后白泥热重曲线 与未改性白泥的热重曲线也有较大区别，说明铝酸酯b 改性效果最好，改性处 理后的白泥p v c 共混复合材料性能较好。 论文对改性白泥的红外光谱进行了研究，揭示了白泥表面改性的机理。结果 表明，钛酸酯a 改性处理且经过抽提的白泥与未改性白泥红外光谱图没有明显 的区别，表明钛酸酯a 与白泥的作用力弱，改性效果较差。铝酸酯b 、c 改性处 理且经过抽提的白泥在2 9 6 0 - - - 2 8 5 0 c m 。1 出现了一组c h 伸缩振动的吸收峰，是 长链烷基所致，改性剂与自泥产生了较强的结合。 论文对白泥p v c 共混复合材料的微观形态进行分析。纯p v c 材料冲击断面 凹凸不平且呈片状，未改性白泥p v c 共混复合材料的断面粗糙且多空穴，具有 比较明显的脆性断裂特征；白泥用量为2 5 份时，材料断面没有明显的空穴现象， 有明显的“拉丝”现象，具有比较明显的韧性断裂特征；当白泥的用量超过4 0 份时，材料断面凹凸不平，且出现了大量的空穴，材料的性能受到严重影响； a c r 刍泥p v c 共混复合材料的断面具有大量的微孔，呈现“蜂窝状”，具有典 型的韧性断裂特征。 论文研究了白泥p v c 共混复合材料的热失重情况。白泥p v c 共混复合材料 热失重可分为四个阶段。不同白泥用量的复合材料快速失重阶段失重率并无太大 区别，均达到了7 0 左右。材料脱h c l 降解和无规降解失重起始温度随白泥用 量的增加而不断提高。纯p v c 材料脱h c l 降解和无规降解的失重起始温度分别 为2 2 0 2 0 。c 和4 5 1 9 0 。白泥用量2 5 份时，白泥p v c 共混复合材料脱h c l 降 解和无规降解的失重起始温度分别提到2 4 6 1 0 和4 6 2 9 0 。 论文对自泥p v c 共混复合材料的增强机理进行了分析。经过表面改性处理 的白泥粒径越小、分散越好、用量越大，则白泥与基体的界面黏结力更强。当复 合材料受到应力作用，白泥粒子在引发空穴、银纹和中止银纹时能够消耗大量的 应力，使得基体不易受到破坏，性能提高。复合材料的性能和微观形态分析表明， 复合材料白泥的用量存在一个较佳范围。 关键词：制浆造纸；白泥；p v c ；复合材 i i 福建农林大学硕士学位论文 a b s t r a c t a l k a l ir e c o v e r ys e c t i o no fc h e m i c a lp u l p i n gw i l lp r o d u c ea b u n d a n to fl i m em u d a tp r e s e n t ，l a n d f i l li st h em a i nt r e a t m e n to fl i m em u di no u rc o u n t r y , b u tt h i sk i n do f t r e a t m e n tw o u l dl e a dt og r o u n d w a t e rp o l l u t i o n ，a n di tb r i n g si nah e a v yb u r d e nt ot h e s o l i dw a s t et r e a t m e n to fp a p e rm i l l t h e ni t sv e r yu r g e n tt od e v e l o pan e wt e c h n o l o g y o ft r e a t i n gl i m em u dw i t hh i g he f f i c i e n c y o n es u p e r i o rs u r f a c em o d i f i e ro fl i m em u d h a db e e ns c r e e n e do u ti nt h i sp a p e r , a n di tt o o kt h el e a di nd e v e l o p i n gt h et e c h n o l o g y o fl i m e - m u d p v cb l e n d e dc o m p o s i t ei nt h ew o r l d ，t h er e i n f o r c em e c h a n i s mo ft h e c o m p o s i t eh a sb e e nr e v e a l e da n dan e wa p p r o a c ht oa p p l y t h es o l i dw a s t eo fl i m em u d e f f i c i e n t l yh a sb e e no p e n e du p t h ea p p r o a c hc o u l d c o n v e r tt h es c r a pr e s o u r c eo fl i m e m u di n t ot h ep r o d u c t so fh i g ha d d e dv a l u e ，a n ds p e e du pt h ed e v e l o p m e n to ft h e p a p e r m a k i n gi n d u s t r ya n dm a t e r i a li n d u s t r yi no u rc o u n t r y d r y i n ga n dm i l l i n gp r o c e s s e so fl i m em u dw e r es t u d i e di nt h i sp a p e r o nt h e c o n d i t i o no f15 0 。ca n dd r i e df o r12 0m i n ，f r e ew a t e ra n dc r y s t a lw a t e rw e r er e m o v e d ， t h e nt h el i m em u db e c a m ea b s o l u t e l yd r y a f t e rm i l l i n gf o r3 0 m i n ，t h ea v e r a g e d i a m e t e ro fl i m em u dw a sd e c r e a s e df r o m4 2 8 9 mt o2 0 0 9 m w h e nm i l l i n gt i m e e x c e e d e d30 m i n ，t h ed e c r e a s er a n g eo fa v e r a g ed i a m e t e rw a sv e r yl i t t l e c o n s i d e r e d b o t ht h ed i a m e t e ra n dt h ec o s to fl i m em u d ，t h eo p t i m a lm i l l i n gt i m es h o u l db e30 m i n t h eh o t p r e s s e dp r o c e s so fl i m e m u d p v cb l e n d e dc o m p o s i t ew a ss t u d i e d t h e c o n d i t i o no fo p t i m a lh o t - p r e s s e dp r o c e s sw a sh o t - - p r e s s e dt e m p e r a t u r e17 5 。ca n d m o l d i n gt i m e12 m i n t i t a n a t ea ，a l u m i n a t eca n da l u m i n a t eb w e r ec o m p a r e d ，t h e n t h er e s u l t ss h o w e dt h a ta l u m i n a t ebw a st h eo p t i m a lm o d i f i e rt ot h es u r f a c eo fl i m e m u da n di t sa p p r o p r i a t ed o s a g ew a s0 5 t h ei n f l u e n c eo fl i m em u dd o s a g eo nt h ep r o p e r t i e so fl i m e m u d p v cb l e n d e d c o m p o s i t eh a db e e ns t u d i e d t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a t ，w h e nt h el i m em u dd o s a g e w a s2 5p h r ，t h el i m e m u d p v cb l e n d e dc o m p o s i t ep o s s e s s e dp r e f e r a b l em e c h a n i c s p r o p e r t y ，t h e r m a lp r o p e r t ya n dp r o c e s s i n gr h e o l o g i c a lp r o p e r t y ：t h ei m p a c ts t r e n g t ho f t h ec o m p o s i t ew a s2 8 3 3 k j m - 2 ，t h et e n s i l es t r e n g t hw a s4 1 5 1 m p a , t h ef l e x u r a l s t r e n g t hw a s8 4 13 m p a ，t h ef l e x u r a lm o d u l u sw a s4 2 7 3 6 7 m p a ，t h eh a r d n e s sw a s i 福建农林大学硕士学位论文 5 9 9 3 h r ra n dt h ev s tw a s112 6 0 。c c o m p a r e dw i t ht h ep r o p e r t i e so f p u r ep v c ， t h ei m p a c ts t r e n g t h ，t e n s i l es t r e n g t h ，f l e x u r a ls t r e n g t h ，f l e x u r a lm o d u l u s ，h a r d n e s sa n d v s ti n c r e a s e dr e s p e c t i v e l y8 7 9 9 ，0 4 1 ，9 7 4 ，3 5 6 8 ，1 0 2 2 ，3 6 3 2 t h ei m p a c to ft h el i m em u d p v cb l e n d e dc o m p o s i t et o u g h e n e d b yt h ee l a s t o m e r m o d i f i e rh a sb e e ns t u d i e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a t ，a c rw a st h ec o m f o r t a b l ei m p a c t m o d i f i e rf o rt h el i m em u d p v cb l e n d e dc o m p o s i t e i tc o u l di n c r e a s et h ei m p a c t s t r e n g t he f f i c i e n t l ya n di tn e a r l yh a dn oe f f e c to nt h er h e o l o g i c a lp r o p e r t yo ft h e c o m p o s i t e b u tt h ea c r w o u l dr e d u c et h et e n s i l es t r e n g t h ，f l e x u r a ls t r e n g t h ，f l e x u r a l m o d u l u s ，h a r d n e s sa n dv s t o ft h el i m em u d p v cb l e n d e dc o m p o s i t e t h ee f f e c to fs u r f a c em o d i f i e ro ns u r f a c ec o n t a c ta n g l eo fl i m em u dw a ss t u d i e d t h er e s u l t ss u g g e s t e dt h a t ，t h et i t a n a t ea ，a l u m i n a t eba n da l u m i n a t ecc a l li n c r e a s e t h es u r f a c ec o n t a c ta n g l eo fl i m em u da td i f f e r e n td e g r e e a f t e rm o d i f i e db y0 5 a l u m i n a t eb ，t h es u r f a c ec o n t a c ta n g l eo fl i m em u dw a sc l o s et op v c s t h et h e r m a l w e i g h tl o s s c u r v e so fl i m em u dm o d i f i e db ya l u m i n a t eba n du n m o d i f i e dw e r e d i s t i n c t g r e a t l y i tm e a n tt h a tt h em o d i f i e d e f f e c to fa l u m i n a t ebw a sb e t t e r ， c o r r e s p o n d i n g l y ，t h ep r o p e r t i e so fl i m em u d p v cb l e n d e dc o m p o s i t em o d i f i e db y a h t m i n a t ebw e r eb e t t e r t h er e s e a r c ho nt h es u r f a c em o d i f i e rw a sc a r r i e do u tb yt h em e a n so ff t i r ， r e v e a l i n gt h em e c h a n i s mo fl i m em u dm o d i f i e db yt h es u r f a c em o d i f i e r t h ef t i ro f t h el i m em u dw h i c hw a sm o d i f i e db yt i t a n a t eaa n de x t r a c t e dl a t e rh a dn od i f f e r e n t w i t ht h a to fu n m o d i f i e dl i m em u d i tm e a n tt h a tt h ef o r c eb e t w e e nt i t a n a t eaa n dl i m e m u dw a sw e a k ，a n dt h em o d i f i e de f f e c to ft i t a n a t eaw a sn o tg o o d a m o n gt h e 2 9 6 0 - 2 8 5 0c m 。1o ft h el i m em u df t i r , w ef o u n dt h el i m em u dm o d i f i e db y a l u m i n a t ebo rca n de x t r a c t e dl a t e r ，o w n e do n es e to fc - hs t r e t c hv i b r a t i o n a b s o r p t i o np e a k s ，i tb e n e f i t e df r o mt h el o n g c h a i na l k y lo fa l u m i n a t em o d i f i e ra n dt h e s t r o n gf o r c eb e t w e e nl i m em u da n da l u m i n a t e t h em i c r o m o r p h o l o g yo ft h ec o m p o s i t ew a sa n a l y z e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a t t h ei m p a c tf r a c t u r eo fp u r ep v cw a sc o a r s ea n ds h o w e di t s e l ft os h e e t t h ei m p a c t f r a c t u r eo fu n m o d i f i e d - l i m e - m u d p v cb l e n d e dc o m p o s i t ew a sc o a r s ea n dh a dm a n y c a v i t i e s ，t h ec h a r a c t e r i s t i co fb r i t t l e n e s sf r a c t u r ew a so b v i o u s m e nt h el i m em u d 福建农林大学硕士学位论文 d o s a g ew a s2 5p h r , c o m p o s i t ef r a c t u r eh a dn oo b v i o u sc a v i t yb u th a dt h ed r a w b e n c h p h e n o m e n o na n di t w a st o u g h n e s sf r a c t u r e w h e nl i m em u dd o s a g ew a s4 0p h r , c o m p o s i t ef r a c t u r ew a sc o a r s ea n di th a dl o t so fc a v i t i e s ，t h ep r o p e r t i e sw e r es e r i o u s d a m a g e d t h ef r a c t u r e o fa c r l i m e m u d p v cb l e n d e dc o m p o s i t eh a dl o t so f m i c r o c e l l u l a ra r e a ，a n di tl o o k e dl i k eh o n e y c o m b ，a n di t sd r a w b e n c hp h e n o m e n o nw a s o b v i o u s ，t h o s em e a n tt h a ti tw a st y p i c a lt o u g h n e s sf r a c t u r e t h e r m a lw e i g h tl o s so fl i m e m u d p v cb l e n d e dc o m p o s i t ew a ss t u d i e d ，a n di t s h o w e dt h a tt h et h e r m a lw e i g h tl o s sc o u l db ep a r t e dt of o u rp h a s e s i th a dn om u c h d i f f e r e n ta tt h ef a s tw e i g h tl o s sp h a s eo fa l lc o m p o s i t e sw h e nl i m em u dd o s a g ew a s d i v e r s e ，a n dt h ew e i g h tl o s sr a t ew a sa b o u t7 0 b u tt h ew e i g h tl o s st e m p e r a t u r eo f d e g r a d a t i o no fh c ip h a s ea n dr u l e l e s sd e g r a d a t i o np h a s ei n c r e a s e dc o n t i n u a l l ya st h e l i m em u dd o s a g ei n c r e a s e d t h ew e i g h tl o s st e m p e r a t u r eo ft w op h a s e so fp u r ep v c w a ss t a r t e dr e s p e c t i v e l yf r o m2 2 0 4 5 。ca n d4 51 9 0 。w h e nt h el i m em u dd o s a g ew a s 2 5 p h r , t h et e m p e r a t u r ew a si n c r e a s e dt o2 4 6 io 。ca n d 4 6 2 9 0 。cc o r r e s p o n d i n 9 1 y t h er e i n f o r c em e c h a n i s mo fl i m e m u d p v cb l e n d e dc o m p o s i t ew a sa n a l y z e d i t r e v e a l e d 廿1 a ti n t e r f a c eb i n d i n gf o r c eb e t w e e nl i m em u da n dp v cm a t r i xw o u l db e m o r es t r o n g e rw h e nt h em o d i f i e dl i m em u dw a sm o r ef i n e gm o r ed i s p e r s i v ea n dm o r e m u c hd o s a g e m o d i f i e dl i m em u dc o u l di n i c i a t ea n ds u s p e n dt h ec r a z ei nt h ep o l y m m a t r i x ，t h e nt h ec o m p o s i t ew o u l dn o tb ed e s t r o i e dw h e ni tw a ss u b j e c t e dt os t r e s s b u t t h ea n a l y s i st ot h ep r o p e r t i e sa n dm i c r o p h o l o g yo fc o m p o s i t es h o w e dt h a tt h e r ew a s a no p t i m a ll i m em u dd o s a g e k e y w o r d s ：p u l pa n dp a p e r m a k i n g ；l i m em u d ；p v c ：c o m p o s i t e v 独创性声明 本人声明，所呈交的学位( 毕业) 论文，是本人在指导教师的指导下独立完 成的研究成果，并且是自己撰写的。尽我所知，除了文中作了标注和致谢中已作 了答谢的地方外，论文中不包含其他人发表或撰写过的研究成果。与我一同对本 研究做出贡献的同志，都在论文中作了明确的说明并表示了谢意，如被查有侵犯 他人知识产权的行为，由本人承担应有的责任。 学位( 毕业) 论文作者亲笔签名： 日期： 论文使用授权的说明 本人完全了解福建农林大学有关保留、使用学位( 毕业) 论文的规定，即学 校有权送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或 部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 保密，在年后解密可适用本授权书。口 不保密，本论文属于不保密。 彤 学位( 毕业) 论文作者亲笔签名：日期： 指导教师亲笔签名： 日期： 福建农林大学硕士学位论文 第一章绪论弟一早三百t 匕 1 1 研究背景 国家发展和改革委员会颁布的造纸产业发展政策中指出【1 1 ，2 0 0 6 年世界 纸和纸板的产量已超过3 8 2 亿吨，其中我国的纸产品生产占世界产量的1 7 ， 为6 5 0 0 万吨，仅次于美国，位居世界第二，是纸产品生产、消费和贸易的大国。 而且随着我国经济和人民生活水平的提高，对纸产品的需求量必将越来越大。根 据中国造纸协会关于我国造纸工业“十一五 发展意见的规划，“十一五” 期间我国造纸工业发展速度将为6 3 左右，至2 0 1 0 年我国的纸和纸板生产量将 达到7 6 0 0 万吨左右，原生浆和废纸浆的比例将为4 4 ：5 6 。制浆造纸工业的快 速发展也给环境带来了很大的压力，而制浆造纸白泥是制浆造纸工业的主要污染 源之一。研究表明【2 】，生产每吨粗浆可产制浆造纸白泥0 5 吨 - - - 0 6 5 吨。如按此 计算，至2 0 1 0 年我国纸厂产生的污泥将达到1 0 0 0 万吨以上，这将对我国的环境 产生严重的负荷，同时也给浆纸厂带来沉重的垃圾处理负担。目前，世界上对制 浆造纸白泥的处理方法主要为填埋法，但这种方法又会造成地下水污染。因而开 发高效利用制浆造纸白泥的新技术迫在眉睫。 当前人类已从合成材料时代进入复合材料时代。复合材料不仅可以保持原组 分的特色，而且可通过复合效应克服单一材料的局限性，使之具有原组成材料不 具备的优越性能，是一种可设计的材料。复合材料代表了新材料的发展方向，得 到世界各国的重视。而作为世界塑料工业中产量占8 0 以上的通用热塑性塑料及 其复合材料的研究，更是广为各国所重视。研究高效利用资源且对环境保护有利 而负面影响小的环境友好型热塑性树脂复合材料成为材料科学和材料工业的重 要课题。制浆造纸白泥的主要成份是碳酸钙，此外还有一定量的s i 0 2 、少量 n a 2 s i 0 3 、c a s i 0 3 以及少量残渣。如果能利用白泥与热塑性塑料共混制成复合材 料，对环境保护、废弃资源的高效利用，缓解石油资源短缺的矛盾都具有重要意 义。课题的研发可大力促进制浆造纸白泥废弃资源向高附加值的产品转化，从而 加快我国造纸工业和材料工业的发展，课题具有较大的经济、社会和环境效益。 1 2 制浆造纸白泥的来源及研究利用现状 福建农林大学硕士学位论文 1 2 1 制浆造纸白泥的来源及其主要成分 化学制浆过程中( 硫酸盐法和烧碱法) 会产生大量的蒸煮废液黑液，其中 含有大量的作为蒸煮药剂被添加进去的n a ( 钠盐) 、s 、s 2 。等无机元素，同时也 含大量可燃的、因化学反应而从原料里溶解出来的木素、糖类等有机物，这些物 质如果不加以处理直接排出工厂，将对环境造成重大污染，同时也造成能源浪费。 因而需要利用碱回收技术对蒸煮废液进行处理，以达到节能环保的目的。碱回收 技术就是把蒸煮废液( 稀黑液) 经蒸发浓缩成浓黑液，送到专门的燃烧炉中进行燃 烧。黑液固形物燃烧发放出大量的热能，可用来生产蒸汽及发电。黑液中的钠盐 经过燃烧形成熔融物质溶于水中，形成绿液；绿液再与石灰( c a o ) 进行化学反应 ( 苛化) ，生成烧碱( n a o h ) 溶液，经过澄清成为自液，又可送回蒸煮工段，做为制 浆蒸煮液再用。碱回收工艺既是将制浆过程蒸煮废液中有机物燃烧去除，回收大 量热能，同时将化学品再回收利用的工艺【3 】。这一工艺从开创、改进到提高，经 历了百余年，已达到相当完善的程度。然而这一工艺同时又产生了新的环境问题 白泥。碱回收过程所形成的绿液中含n a 2 c 0 3 及少量n a 2 s i 0 3 、n a 2 s 0 3 、 n a 2 s 0 4 等物质，这些物质与石灰进行苛化反应会产生大量的固体沉淀物白 泥。其主要反应过程如下： c a c 0 3 ( 石灰石) 骂c a o + c 0 2 c a o 牟h 2 0= c a ( o h h c a ( o h ) 2 + n a z c 0 3= 2 n a o h + c a c 0 3 ( 沉淀) c a ( o h ) 2 + n a 2 s i 0 3= 2 n a o h + c a s i 0 3 ( 沉淀) c a ( o h ) 2+ n a 2 s 0 3 = 2 n a o h+ c a s 0 3 ( 沉淀) 绿液经过苛化后，需要进行澄清、过滤，得到白液( n a o h 溶液) 和白泥。由 白泥澄清器出来的白泥约含有1 6 - 2 0 的碱( 以n a 2 0 计) ，这就需要对白泥进 行洗涤以及脱水等处理，最后使白泥的干度达到7 0 以上且残碱量低于l 干泥 重。以木材为原料的苛化白泥，国外及国内的一些大型造纸厂均是采用石灰窑煅 烧法，使白泥再生，生产再生石灰，在苛化中循环使用。但白泥的煅烧成本太高， 对于年产量低于5 0 万吨的木浆厂，白泥的回收煅烧没有利润。国内的浆纸厂的 2 福建农林大学硕士学位论文 产量大部分在5 0 万吨年以下，所产生的白泥就成为浆纸厂的沉重负担。而以非 木材纤维为主要原料的制浆厂，其碱回收白泥的硅含量高，如果回收再生，循环 使用，势必加剧碱回收的硅干扰，以致使碱回收无法正常运行，所以只能当作垃 圾丢弃。 1 2 2 制浆造纸白泥利用现状及存在问题 目前处理纸浆厂白泥废渣的主要方法是填埋法。在造纸技术发达的美国和加 拿大，七成以上的工厂曾采用填埋法【4 】。填埋处理虽然简便易行，投资少，但该 法不仅占用大量的土地资源，而且在污泥的填埋过程中由于压实、降雨和微生物 分解的原因，会产生高浓度的有机废水渗滤液1 5 j ，会造成地下水污染。特别 是碱回收苛化工段产生的自泥因呈强碱性而对环境的污染程度远比粉煤灰等固 体废渣的危害大。渗滤液是造纸污泥填埋场产生的最大环境问题，处理难度大， 成本高【6 】，从而导致企业要投入大量的资金来处理，所以造纸污泥的填埋处理 是不可行的。 自泥的主要成分c a c 0 3 和m g ( o h ) 2 ，它们都是钙镁多元复混肥的基础原料， 配以适量的尿素、k c l ，可制得钙镁多元复混肥料或土壤改良剂【7 | 。由于白泥中 含有大量农作物生长所必需的c a 、m g 、s i 等多种微量元素，因此，可用白泥生 产土壤改良剂代替石灰改良酸性、微酸性土壤；白泥具有高碱性可调整土壤的 p h 值；此改良剂可加强有益微生物活动强度，促进有机质的分解速率，补充微 量元素在土壤中的含量，因而可显著提高农作物的产量。钙镁多元复混肥料的施 用，使农作物生长的养分均衡供给，可改善常用化肥大量使用造成的土壤中微量 肥料得不到补充、土壤总肥力下降、土壤养分严重失调的状况，以达到提高单位 面积产量、改善农产品品质的目的。但白泥的颗粒细小，长期使用易造成土壤的 透气性变差。 2 0 世纪7 0 年代前苏联和波兰都曾将氯碱厂和纸厂白泥制成“钙镁肥，用 于酸性土壤【8 1 。小麦、玉米、甜菜田间试验结果表明，无论直接使用或与其他化 肥混用，这种钙镁肥均有改良土壤、提高作物产量的作用。但是钙镁肥为碱性肥 料，长期使用会引起土壤板结。且由于长期形成的观念，广大农民对这种化肥了 解不多，短时间内难以接受，影响了其应用前景。而且该方法制成的钙镁肥或土 壤改良剂只能在部分土壤中使用( 酸性，弱酸性土壤) 及对部分植物和蔬菜( 荔枝、 福建农林大学硕士学位论文 番茄等) 施用，具有一定的局限性。 9 0 年代国内的敦婉如【9 1 、张振营 1 0 1 等人也曾将生活垃圾城市与白泥按不同 的比例配置，并在油菜、玉米、小麦等农作物地上进行试验，认为生活垃圾与白 泥的比例为6 ：1 较佳。但由于白泥的p h 值较高，只能适用于酸性土地。 肖智旺等【l l j 人根据白泥的成分和特性，按一定比例加入增钙粉、粉煤灰、水 泥等材料拌和后，制成碱渣土。碱渣土可用作低洼地、地下坑道的回填以及作房 屋的地基或道路路基等。但是，碱渣土经长期的淋洗后，可溶性的盐类容易溶解 流失，可引发工程问题，如塌陷等。此外，由于碱渣土的触变性大，容易风干粉 化，从而产生局部地基或路基软化，使其强度和承载力降低。因此，到目前为止， 很少将白泥用作碱渣土和填垫材料。 利用白泥代替石灰生产普通硅酸盐水泥是迄今为止国内碱回收白泥综合利 用取得的成功经验之一。大量使用白泥不仅可以解决二次污染，而且可以减轻石 灰石原料磨机的负荷，节约能源【12 1 。但利用制浆造纸白泥生产水泥，需要采用湿 法回转窑的生产。而湿法生产水泥的单位产品能耗比干法生产工艺要高出2 0 9 3 - - 2 9 3 0 k j k g 熟料，其生产成本没有市场竞争优势。另外，白泥中m g o 对水泥品质 也会产生较大影响。水泥中m g o 是由原料带入的，在熟料煅烧过程中处于死烧 状态，并包裹在熟料矿物中间，与水反应极慢。m g o 水化生成m g ( o h ) 2 时，固 体体积增大到2 4 8 倍，易使己硬化的水泥石内部产生很大的破坏应力，轻则降 低建筑物强度，严重时可使建筑物开裂或崩溃。目前还没有合理的方法进行脱除， 只能最大限度的降低其影响【1 引。 国内有些单位还把污泥应用于环保工程上的烟气脱硫剂，在动力锅炉排烟的 脱硫剂和型煤粘合剂等方面作了试验【1 4 】，取得了一定的效果。但湿白泥p h 值较 高，长期作烟气脱硫剂使用会对脱硫设备产生腐蚀作用，且会产生主要成分是 c a s 0 4 、m g s 0 4 等的二次污染物；如果是使用干白泥，则会因为能耗增加引起使 用成本的提高。另外，在自泥用于环保工程的煤燃烧脱硫剂与型煤的粘合剂( 含 脱硫剂) 时，在一定温度下会分解产生少量二氧化硫，增加了对环境的污染，起 不到白泥既作为资源利用，又有利于环境保护的作用。 姚光裕等l l5 】曾报道了在国内有些厂家和研究机构开展了利用白泥生产人造 沸石的情况，但总体的规模不大、技术水平也不高；另外，姚光裕还报道了某些 厂家正在试用一种利用白泥生产轻质碳酸钙作为造纸填料的消息，但在生产实践 4 福建农林大学硕士学位论文 中因为投资大、成本高，自度和细度均达不到要求，前景并不乐观。 侯贵华【16 】研究提出，以原状湿排粉煤灰和白泥为主要原料，按比例加入其他 辅料，可制各碱渣砖。该制砖工艺简单，设备仅需小型磨机、配料计量设备及成 型振动台等，主要原料均为工业废料，因此具有一定的环境、经济实用性。但因 白泥中的碱含量较高，该工艺没有考虑其对产品的影响。正是由于碱存在，使产 品易产生吸潮和的严重泛霜现象，降低了产品的实用价值，同时也限制了该技术 的应用。 李文蛟【l h 报道了国内有些纸厂利用碱回收白泥与煤粉按一定比例混合进行 燃烧发电，取得一定的经济和环境效益，认为白泥煤粉在旋风炉内混烧是黑液 碱回收白泥资源化利用的方式之一。但由于白泥p h 值较高，在高温下产生的烟 气容易腐蚀设备，进而引起的爆管泄漏，因而需要对燃烧炉进行防高温耐腐蚀处 理，这就大大增加了成本，降低了经济效益。 2 0 世纪9 0 年代我国湖北汉阳造纸厂就利用白泥为骨料经洗涤、干燥、干粉 筛选、配料拌合等工序生产去污粉，收到了较好的经济效益和社会效益f l 引。但去 污粉在社会上的消费量并不大，因而不能有效解决白泥污染问题。 此外，国内还报道了利用白泥生产涂料的实践【1 9 】。但由于白泥的遮盖能力很 弱，效果并不好。 纵观近年来国内外制浆造纸白泥综合利用研究与开发的总体情况来看，技术 创新度不高，技术含金量较低，研究和开发的深度和广度也不够，只注意短期效 果，不注意长期效应，使得白泥并不能被真正有效地利用起来。 1 3 与本项目相关的热塑性塑料复合材料的研究现状 热塑性塑料是指成型后再加热可重新软化3 nq - _ 而化学组成不变的一类塑料， 其树脂在加工过程中不发生化学变化。而通用性热塑性塑料是指综合性能好、耐 热温度在1 0 0 。c 以下、力学性能一般、产量很大、应用范围广、价格较低的一类 树脂，包括聚乙烯( p e ) 、聚丙烯( p p ) 、聚氯乙烯( p v c ) 、聚苯乙烯( p s ) 和a b s 类 5 种，其产量占整个树脂产量的8 0 以上。大量研究表明，在对这些塑料进行一 定的物理、化学改性之后可以大大提高其力学和热力学性能，在有些领域甚至可 以用作工程塑料。化学改性是指通过一定的化学反应使聚合物的结构发生变化， 从而达到改性的目的，主要方法有交联与接枝共聚等。其优点是增韧改性效果显 福建农林大学硕士学位论文 著，不足之处是要经过复杂的化学反应，对工艺、设备有更多要求，一般在树脂 合成厂中方可实现，对大多数加工用户而言是不切实际的；而物理改性则是指在 塑料加工过程中加入各种稳定剂、增强增韧剂、成核改性剂等来达到提高塑料的 力学性能和热学性能的目的，主要分为弹性体改性、有机刚性粒子改性及和无机 物填充改性，它们都不涉及树脂分子结构的变化，简单易行，是被广泛采用且最 有发展前途的增韧方法。 1 3 1 无机物填充及增强增韧体系 当前，由于石油资源的日益短缺，树脂原料成本上涨，在聚合物中加入无机 填料不仅可显著降低材料的成本，并能改进制品的耐热性和尺寸稳定性，且不会 降低材料的强度，因而无机填料增韧改性比有机粒子受到更普遍的关注。碳酸钙 ( c a c 0 3 ) 就是其中应用最广的，此外应用较多的还有炭黑、硅酸盐、硅土、晶须 等。 1 3 1 1 聚乙烯类 聚乙烯( p e ) 是指由乙烯单体经自由基聚合而成的聚合物，其产量占合成树脂 总量的2 0 左右，是产量最大的通用树脂。聚乙烯为线型高分子聚合物，具有同 烷烃相似的结构，属于高分子长链脂肪烃；分子对称无极性，分子间作用力小， 力学性能不高，熔点低，印刷性不好，影响了其应用范围，故国内外对p e 的改 性展开了大量研究。 英国学者r o r a j 和b v k o t a 2 0 】采用了硬脂酸、矿物油以及马来酸酐改性 后的p e 蜡对填料进行处理，然后与高密度聚乙烯( h d p e ) 混合制