粉煤灰是從燃煤電廠煙道氣里回收的灰色粉末,粒徑為1~500μm,主要由SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO及殘余炭組成,相對密度為2.0~ 2. 4 ,熔點1250~1450°C,比表面積為3.6745rn2/g,pH=6,根據煤種及煙氣處理方式的不同,組成及物理形態有所差異。作為一類大宗固體廢物,我國火力發電廠年排粉煤灰已達1.6×108t,排灰用水達十多億噸,貯灰占地達五十多萬畝,嚴重污染環境,浪費資源。如何充分合理利用粉煤灰已是新世紀面臨的重大課題。
粉煤灰作為塑料填料,其中含有圓而光滑的珠體,顆粒間聚集力很小,加工時易分散到樹脂中且分布均勻。可根據需要風選、水選出來,密度小于水的珠體為“漂珠”,粒大壁薄,強度較低,可填充熱固樹脂;另一類密度大于水的稱為“沉珠”,粒徑較小,壁厚,強度高,不易被壓碎,常作為熱塑性塑料的填充材料。
玻璃微珠的結構特點使粉煤灰填充塑料的加工流變性得到明顯改善,一定組分的粉煤灰在塑料中具有“滾珠效應”。粉煤灰中的球形顆粒可以避免不規則形狀或者尖角所造成的應力集中,可以提高制品的沖擊性能。填充PVC時可以與pvc分子形成物理交聯,表面的Si-O、Na-O鍵與PVC分子有良好的親和性,二者之間有物理吸附和部分化學作用。
用熱壓方法制備了不同粉煤灰粒度及含量的聚氯乙烯(PVC)復合材料,在MM-200型環一塊摩擦磨損試驗機上評價了復合材料同淬火45#鋼在干摩擦條件下對摩時的摩擦磨損性能,用掃描電子顯微鏡及光學顯微鏡觀察分析磨損表面。結果表明:填充粉煤灰能顯著提高PVC樹脂的硬度及耐磨性能,使磨損率降低100倍以上。當粉煤灰填充量低于40%時,隨著填充量增加,復合材料的硬度增大,而當粉煤灰填充量超過40%時復合材料的硬度降低,隨著粉煤灰粒度減小,復合材料的硬度增加,磨損率降低;在試驗條件下,以粒度為0.061mrn的粉煤灰按質量分數4o%制備的PVC復合材料的硬度最高,磨損率最低;在PVC中填充粉煤灰有利于在摩擦對偶表面形成轉移膜,粉煤灰質量分數為40%的填充PVC復合材料在對偶表面形成的轉移膜最為均勻致密,相應的磨損率最低。