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随着国家对大气污染防治力度的加强,火电、钢铁、建材、有色冶炼、石油化工及工业锅炉等行业均要求执行固定污染源的超低排放标准。烟气脱硫主流技术已由20世纪70年代的湿法烟气脱硫工艺转向干法烟气超净排放技术,但由此产生的大量干法烟气脱硫灰的处置,成为这些行业面临的一个新的环境问题。本文基于钢铁烧结烟气的循环流化床干法脱硫灰(CFB-FGDA)的理化特性,以再生聚氯乙烯(r-PVC)为基体,通过界面调控技术,采用熔融挤出成型方法,制备再生聚氯乙烯/循环流化床干法脱硫灰(r-PVC/CFB-FGDA)复合材料及制品。以资源化、高质化利用的方式,减缓“大宗固废”对环境造成的压力,为扫除干法烟气超净排放技术推广应用的障碍提供技术途径。本文主要研究内容包括基于表面包覆技术,结合微发泡技术、阻燃抑烟技术等,制备力学性能、热稳定性能、阻燃抑烟性能满足实际应用需求的塑料建材r-PVC/CFB-FGDA复合体系。与传统的r-PVC/碳酸钙复合制品相比,在相同的条件下,所开发的r-PVC/CFB-FGDA复合体系性能全面优于前者,有望替代前者获得实际应用。主要结论如下:(1)基于钢铁烧结烟气的循环流化床干法脱硫灰的表面性质分析结果,采用硬脂酸和聚乙烯蜡协同对干法脱硫灰进行包覆改性,研究了包覆顺序对表面包覆效果、体系加工性能和材料机械性能的影响。结果表明,在100~110℃条件下,包覆顺序为硬脂酸→聚乙烯蜡体系,其表面包覆效果、加工流动性和力学性能均优于包覆顺序为聚乙烯蜡→硬脂酸体系。这可能由于硬脂酸具有极性端与非极性端,在干法脱硫灰与聚乙烯蜡层间形成偶联效果。同时发现,适当提高硬脂酸用量可以提高材料的加工流动性和材料的塑化能力,在一定程度上有助于力学性能的提升。(2)以硬质r-PVC/CFB-FGDA复合体系为基础,研究了复合材料中无机粒子分散、界面结构等对加工性能和机械性能等影响,并与传统的r-PVC/碳酸钙复合制品进行了对比。结果表明,对于r-PVC/CFB-FGDA(100/30,phr)复合体系,干法脱硫灰颗粒在r-PVC基体中分散均匀,且其界面与PVC分子结合紧密,各项力学性能均较优异。其中,r-PVC/CFB-FGDA(100/30,phr)复合体系的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别保持了76.8%、77.1%和50.8%,传统的r-PVC/碳酸钙复合体系则分别仅保持53.2%、50.8%和31.8%。可见,在同等条件下,r-PVC/CFB-FGDA(100/30,phr)复合体系的各项力学性能明显优于传统的r-PVC/碳酸钙复合体系,并且当填充量越高时优势越明显。(3)基于r-PVC/CFB-FGDA复合体系,以微发泡r-PVC装饰踢脚线为目标产品,研究了体系中无机粒子分散、界面结构等对挤出成型的产品尺寸稳定性、机械性能和热稳定性能等影响,并与传统的r-PVC/碳酸钙复合制品进行了对比。结果表明,生产的制品的弯曲强度、硬度、吸水率、加热后尺寸变化率和人工老化96 h后的翘曲度,r-PVC/CFB-FGDA复合装饰踢脚线分别为20.93 MPa、80.12 HD、1.08%、0.84%和0.5%,而传统的r-PVC/碳酸钙复合装饰踢脚线分别为18.90 MPa、78.46 HD、1.29%、1.78%和1.1%。可见,干法脱硫灰的添加有利于提升r-PVC装饰踢脚线制品的弯曲强度和硬度,降低制品的吸水率,提高其耐热变形和抗翘曲能力,一定程度上解决了传统r-PVC装饰踢脚线硬度不足、易变形和易破碎的缺点。并且干法脱硫灰的添加能明显缓解甚至抑制PVC的热降解,这可能是干法脱硫灰中碱性的Ca(OH)2容易吸收、中和PVC因降解而释放出的HCl,生成Ca Cl2,这不仅减缓PVC的HCl脱去速率,也抑制了对PVC热降解的自催化作用。(4)以高填充r-PVC/CFB-FGDA(100/100,phr)体系为对象,研究了其作为石塑锁扣复合地板(Stone plastic lock composite,简称SPC)基材层制品的弯曲强度、冷热翘曲率、加热尺寸变化率和阻燃抑烟性能,并与传统的r-PVC/碳酸钙复合制品进行了对比。结果表明,相比于填充碳酸钙,干法脱硫灰的填充能较大程度提升制品静曲强度,降低产品冷热翘曲率和加热尺寸变化率。并且同等条件下,制品的点燃时长、烟气释放总量和热释放总量,r-PVC/CFB-FGDA体系分别为404 s、7.8 m2和9.7 MJ/m2,而r-PVC/碳酸钙体系的相应测试结果则分别为259 s、9.0 m2和18.0 MJ/m2。干法脱硫灰的Ca(OH)2除了减缓制品热降解,其结构和性质与无机类阻燃剂Mg(OH)2、Al(OH)3类似,500~600℃可分解释放H2O,吸收部分热量导致热释放降低,能显著提升复合材料的阻燃和抑烟性能。