提钛尾渣对聚丙烯材料力学性能的影响

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.03.005

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (3): 26-30.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.03.005

提钛尾渣对聚丙烯材料力学性能的影响

陈炽盛¹(), 杨帅², 张建军¹, 郭齐泰¹, 蔡瑗¹, 马素德¹()

^1.西华大学材料科学与工程学院，成都 610037
^2.东方电气集团东方电机有限公司，四川德阳 618000

收稿日期:2023-08-10 出版日期:2024-03-26 发布日期:2024-03-28
通讯作者: 马素德（1976—），男，工学博士，教授，主要从事新型环保及功能涂料的研究， masude2007@163.com
E-mail:389359713@qq.com;masude2007@163.com
作者简介:陈炽盛（1999—），男，硕士研究生，主要研究方向为高分子材料，389359713@qq.com

Effect of titanium tailings on mechanical properties of polypropylene materials

CHEN Chisheng¹(), YANG Shuai², ZHANG Jianjun¹, GUO Qitai¹, CAI Yuan¹, MA Sude¹()

^1.Xihua University Material Science and Engineering School，Chengdu 610037，China
^2.Dongfang Electric Machinery Co，Ltd，Deyang 646003，China

Received:2023-08-10 Online:2024-03-26 Published:2024-03-28
Contact: MA Sude E-mail:389359713@qq.com;masude2007@163.com

摘要/Abstract

摘要：

以聚丙烯为基体，以提钛尾渣为无机填料，γ⁃甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH⁃570）为改性剂，通过熔融共混法制备聚丙烯/提钛尾渣复合材料。利用万能试验机、扫描电子显微镜、差示扫描量热仪等测试复合材料的性能并探究其各种影响因素。结果表明，复合材料的拉伸强度与提钛尾渣添加量成反比；对提钛尾渣的水洗可以有效提高复合材料体系的拉伸强度；改性后尾渣在基体中分散性更好，以其制备的复合材料样品拉伸强度优于未改性样品，亲油性增强，亲水性变差；经筛选分级后提钛尾渣的粒径分布更加均匀，拉伸强度在添加量为10 %、30 %时性能均大于未筛选复合体系。

关键词: 提钛尾渣, 改性, 水洗, 粒径, 力学性能

Abstract:

In this paper， a series of polypropylene （PP）⁃based composites were prepared through melt blending using titanium removal tailings as an inorganic filler and KH⁃570 （γ⁃methylacryloxy propyl trimethoxysilane） as a coupling agent. The properties of the composites were characterized by using universal testing machine， scanning electron microscope， and differential scanning calorimeter （DSC）， and the influencing factors were analyzed. The results indicated that the tensile strength of the composites was inversely proportional to the addition amount of titanium tailings. The tensile strength of the composites was effectively improved by washing titanium tailings. The modified slag has better dispersibility in the matrix， the composite samples prepared by using the modified slag exhibited higher tensile strength than the unmodified sample. Meanwhile， their lipophilicity was enhanced， but their hydrophilicity was deteriorated. After screening and grading， the titanium tailings exhibited a more uniform particle⁃size distribution， and the composites presented higher tensile strength than the unscreened system at titanium tailing loadings of 10 and 30 wt%.

Key words: titanium tailings removal, modification, washing, particle size, mechanical property

中图分类号:

TQ325.1⁺4

陈炽盛, 杨帅, 张建军, 郭齐泰, 蔡瑗, 马素德. 提钛尾渣对聚丙烯材料力学性能的影响[J]. 中国塑料, 2024, 38(3): 26-30.

CHEN Chisheng, YANG Shuai, ZHANG Jianjun, GUO Qitai, CAI Yuan, MA Sude. Effect of titanium tailings on mechanical properties of polypropylene materials[J]. China Plastics, 2024, 38(3): 26-30.

图/表 13

成分	含量/%
FeO	1.63
SiO₂	27.75
Al₂O₃	15.14
CaO	26.86
MgO	8.01
MgCl₂	3.17
CaCl₂	0.98
FeCl₃	1.09
TiC	3.14
TiO₂	4.15
C	4.7
S	0.52
V	0.06
TTi	5.3
TFe	1.6
Cl^⁃	4

表1 提钛尾渣典型化学成分

Tab.1 Typical chemical composition of titanium tailings

图1 拉伸测试采用样条标准

Fig.1 Spline standard for the tensile test

图2 提钛尾渣添加量对拉伸强度的影响

Fig.2 Influence of addition amount of titanium tailings on the tensile strength

图3 水洗前后提钛尾渣粒径分布

Fig.3 Particle size distribution of titanium tailings before and after washing

图4 水洗工艺对提钛尾渣复合体系拉伸强度的影响

Fig.4 Influence of washing process on the tensile strength of titanium tailings composite system

图5 硅烷偶联剂KH⁃570的作用机理示意图

Fig.5 Schematic diagram of the action mechanism of silane coupling agent KH⁃570

图6 改性工艺对提钛尾渣复合材料拉伸强度的影响

Fig.6 Influence of modification technology on the tensile strength of titanium tailings composite

图7 筛分前后提钛尾渣粒径分布

Fig.7 Particle size distribution of titanium tailings before and after screening

图8 筛分处理对提钛尾渣复合材料拉伸强度的影响

Fig.8 Influence of screening treatment on the tensile strength of titanium tailings composite

图9 改性前后复合材料表面接触角测试

Fig.9 Surface contact angle test of the composite materials before and after modification

样品	接触角/°
聚丙烯/提钛尾渣复合材料	73.35
聚丙烯/KH⁃570提钛尾渣复合材料	90.46

表2 复合材料样品与接触角的关系

Tab.2 Relationship between composite material sample and contact angle

图10 不同添加方式的复合材料断面SEM照片

Fig.10 Scanning electron microscopy of composite sections with different addition methods

图11 不同添加方式的复合材料的TG曲线

Fig.11 TG curves of the composites with different addition methods

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提钛尾渣对聚丙烯材料力学性能的影响

Effect of titanium tailings on mechanical properties of polypropylene materials

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