碱法水热-偶联剂强化改性粉煤灰及表面性能研究

谭 博，吴宝建，刘旭东，梁玉祥，易美桂

（四川大学化学工程学院，四川成都610065）

中国缺少石油、天然气资源，因此长久以来中国将煤炭作为发电、供暖的主要原料。据国家统计局资料， 在2019 年能源生产总量中， 原煤产量达到了68.6%。 但煤炭的大量使用也带来了巨大的环境污染问题，因为煤炭在燃烧时会产生大量悬浮颗粒物，其最终会进入空气中， 而粉煤灰则是煤炭燃烧产物中的主要部分。大量的粉煤灰不加处理，就会破坏生态环境、对人体造成危害。 目前，粉煤灰利用大多局限于生产低值建材，利用率约为70%，大量堆存会影响环境，如何实现高值利用是研发热点之一［1-5］。

粉煤灰粒度小、硬度高，常作为填料添加到塑料中，制备高性能复合材料。 杨明成等［6］将粉煤灰填充到聚氯乙烯中，制备出高强度、低摩擦系数的复合材料。 王继虎等［7］将粉煤灰添加到硅橡胶中，得到阻燃效果较好的复合材料。 粉煤灰主要成分为硅铝氧化合物，与聚合物界面相容性差，前人主要采用硅烷偶联剂、硬脂酸、钛酸酯等进行表面改性［8-12］。但粉煤灰表面活性位点少，限制了粉煤灰表面改性的效果。

本文通过碱法水热处理， 破坏粉煤灰表面的致密惰性层，形成多级结构，提高粉煤灰的比表面积，增加与硅烷偶联剂的接枝位点， 改变粉煤灰的表面性质，降低表面能，提高与聚合物基体的相容性。

1 实验方法

1.1 实验原料

本实验所用粉煤灰来自国内某电厂， 其主要成分（以质量分数计）：SiO2，55.4%；Al2O3，25.4%；同时含少量 CaO，9.8%；……