小分布及颗粒的形状。分选后的粉煤灰粒经＜10μm的占98%左右，其平均粒径仅有3～4μm左右。我们将此灰作为塑料填充剂，得到了较满意的结果。因此，我们认为粉煤灰用作塑料的填充剂时，其粒径一般应小于45μm。
偶联剂的选择：偶联剂是一种具有特殊结构的分子，其分子组成中含有2类性质不同的基团：一类能与无机物作用(包括化学的或物理的作用)；另一类能与有机高分子化合物相作用(包括物理或化学的作用)。通过偶联剂在界面的作用，有机和无机这2类材料可以很好地连接在一起。
针对粉煤灰特性，我们选择以钛酸酯类作为联偶剂进行试验。型号为NDZ-101、NDZ-311。联偶剂NDZ-101，全称异丙基三(异酸酰基)钛酸酯。结构式如下：
结构式中①—⑥位置官能团分别具有如下作用：
①作用于粉煤灰表面，羟基形成单分子层。②作用于各类酯基，可在共混体系中形成交联。③－X－O－粘合基团。④中长链节保证了与聚合物大分子间的缠结，可混容性。⑤为交联官能团。⑥为可控交联度结构。
NDZ-311结构上比NDZ-101多一个亲水基团，因此其具有更高的亲水性，对填料水份含量要求很高。使用NDZ-311偶联剂的1号和2号配方的模拟挤出物表面缺陷较大，有明显气体逸出残留痕。这可能是偶联剂NDZ-311中低分子挥发物存在，或者是造粒水冷过程中，NDZ-311亲水基团携带过量水分子，导致挤出物明显缺陷。使用NDZ-101偶联剂的3号和4号配方的模拟挤出物表面光滑。因此，粉煤灰填充塑料时偶联剂的选择是非常重要的。
5 试生产填充粉煤灰的聚乙烯落水管
用高品质粉煤灰作为填充剂的聚乙烯原料(配方编号为2号和4号)，在管材厂进行了试生产，2种配方均生产出合格的聚乙烯落水管，并按SG80-75《聚乙烯管材》标准进行了整管耐压试验。试验结果列于表8。
表8 整管耐压试验结果 单位：MPa
项 目
水压试验压力
SG80-7标准要求
≥0．8
2号
＞2
4号
＞2
从表8的试验结果可以看出：2种配方生产出的用高品质粉煤灰填充的聚乙烯落水管，完全能达到SG80-75《聚乙烯管材》标准规定的要求。其抗压能力超过标准近1．5倍。
6 经济效益
我国聚乙烯落水管每年产量大约是6～7万t，在制造这种管材时，一般加入无机填充剂碳酸钙。据初步估算，若我国生产聚乙烯管不用碳酸钙而改用粉煤灰填充，每年可以节约材料成本费4 920～5 740万元，综合利用粉煤灰2．6～3．0万t，其经济效益和环境效益是很显著的。
7 结论
通过对粉煤灰化学组成和物理特性的分析测试，及对其用作塑料填充剂所进行的试验研究表明：从普通粉煤灰中可以分选出适合于用作塑料填充剂的高品质粉煤灰。在粉煤灰化学组成能够满足作为塑料填充剂要求的情况下，几个比较重要的技术指标应该为：粒径≤45μm、球形率＞90％、含水量＜1％。
把高品质粉煤灰作为聚乙烯(HDPE)塑料填充剂进行试验研究，得出如下结论：
（1）高品质粉煤灰填充聚乙烯(HDPE)塑料，技术上完全可行，性能上优于CaCO3、滑石粉等无机填充剂(除色泽因素外)。(2)粉煤灰填充在合理的组额内时，能提高制品的冲击强度、抗弯强度、表面硬度；伸长率降低不明显。(3)粉煤灰填充的技术关键是偶联剂的选择。
在试验研究的基础上，由管材厂生产出用高品质粉煤灰填充的、性能合格的聚乙烯落水管。
通过该项目的研究，一方面拓宽粉煤灰综合利用的途径，另一方面可以降低生产聚乙烯(HDPE)落水管的成本，同时也可以提高产品的性能(整管耐压性能)，因此，具有显著的经济效益和环境效益。
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