煤及其固體廢棄物改性聚合物研究進(jìn)展

白玉峰，曹新鑫，蔡國輝，侯朝陽，何小芳

(河南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，河南 焦作 454000)

0 前言

我國能源結(jié)構(gòu)具有“富煤、少氣、缺油”的特點，煤炭在我國能源需求和消費(fèi)中占主導(dǎo)地位，且這種格局在未來幾十年基本不會發(fā)生變化[1]。煤炭的開采、加工、燃燒導(dǎo)致固體廢棄物(粉煤灰、煤矸石、煤泥)高產(chǎn)出，煤及其固體廢棄物的綜合利用既可節(jié)約煤炭資源，降低環(huán)境污染，還可提高煤炭資源多級利用率，因此正在得到越來越多的關(guān)注?！睹禾可罴庸ぎa(chǎn)業(yè)示范“十三五”規(guī)劃》提出，以推動煤炭清潔高效利用為導(dǎo)向，加強(qiáng)煤炭深加工自主創(chuàng)新，提升煤炭轉(zhuǎn)化效率和效益，強(qiáng)化生態(tài)環(huán)境保護(hù)，降低工程造價和生產(chǎn)成本，將煤炭深加工產(chǎn)業(yè)培育成為我國現(xiàn)代能源體系的重要組成部分。

對于橡膠、塑料等需求量大的聚合物來說，降低成本、提高性能仍是目前材料領(lǐng)域研究的熱點。而煤及其固體廢棄物均勻分散于聚合物后，共混體系不僅在力學(xué)性能、耐熱性、物理化學(xué)穩(wěn)定性方面獲得改善，還能擴(kuò)展出良好的功能性如導(dǎo)電性、抗靜電性、防腐性、抗菌性[2]，因此煤及其固體廢棄物改性聚合物具有重要意義。煤及其固體廢棄物與聚合物創(chuàng)新性結(jié)合，不僅符合我國創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的發(fā)展理念，還滿足煤炭深加工產(chǎn)業(yè)示范“十三五”規(guī)劃的發(fā)展要求。以下將從聚合物/煤復(fù)合材料、聚合物/粉煤灰復(fù)合材料、聚合物/煤矸石復(fù)合材料以及聚合物/煤泥復(fù)合材料4方面，總結(jié)煤系材料改性聚合物的研究現(xiàn)狀。

1 聚合物/煤復(fù)合材料

圖1 煤分子結(jié)構(gòu)的Shinn模型Fig.1 Shinn model of coal molecular structure

1.1 力學(xué)性能

由于煤粉具有強(qiáng)非均質(zhì)性，在載荷作用下，煤粉粒子均勻分散負(fù)荷，降低裂紋剪短區(qū)域的應(yīng)力集中，承擔(dān)應(yīng)力在聚合物中的有效傳遞，耗散能量。Uslu等[5]研究了硬煤對環(huán)氧樹脂(EP)臨界應(yīng)變能(GIc)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，用10.68 %(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)無煙煤填充EP的性能最好，GIc值為0.489 43 kJ/m2，比不含無煙煤的材料大16.6 %，有效提高了復(fù)合材料屈服極限，且GIc隨煤含量增加而遞增。Cheng等[6]將改性煤粉與熱塑性丁苯橡膠(SBS)共混，發(fā)現(xiàn)改性后煤粉聚集被有效限制，均勻分布于橡膠，并且產(chǎn)生活性鏈與橡膠結(jié)合形成物理化學(xué)交聯(lián)結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，SBS/煤復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率均隨煤含量的增加呈先增加后降低趨勢，含量為10 %時復(fù)合材料具有最優(yōu)綜合性能(拉伸強(qiáng)度為13.66 MPa，斷裂伸長率為2 711.4 %)。

在載荷作用下，具有較高強(qiáng)度的煤粉粒子插入聚合物基體中，可吸收大部分外力，削弱應(yīng)力傳遞過程，并且少部分煤粉脫離基體形成空穴，產(chǎn)生銀紋進(jìn)一步吸收能量。本課題組研究了煤粉含量對聚烯烴力學(xué)性能的影響。對于聚氯乙烯(PVC)/煤復(fù)合材料，含7 %煤粉的復(fù)合材料力學(xué)性能最佳，其中拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度較純PVC分別增大26 %、15.3 %和16.8 %。對于聚丙烯(PP)/煤復(fù)合材料，彈性模量隨煤含量增加呈先增后減趨勢，當(dāng)煤含量為15 %時達(dá)最大值0.92 GPa。

圖2 煤轉(zhuǎn)化石墨機(jī)理圖Fig.2 Schematic representation of chemical conversion of coal into graphite

1.2 電學(xué)性能

由于共軛導(dǎo)電特性的有序相類石墨區(qū)的存在(轉(zhuǎn)化機(jī)理見圖2)[7]，煤粉本身具有一定導(dǎo)電能力，可作為導(dǎo)電顆粒替代炭黑、乙炔黑等導(dǎo)電填料。煤粉可在聚合物中形成導(dǎo)電通路，通過隧道效應(yīng)分散復(fù)合材料表面聚集的電荷。在煙煤轉(zhuǎn)化為無煙煤的過程中，揮發(fā)物質(zhì)減少以及含碳量增大，有利于提高煤對電荷的束縛能力，從而提高煤的介電常數(shù)。

氧化處理煤中的含氧官能團(tuán)具有親水性，利于離子在材料表面快速集聚，此外氧化處理煤也可連接聚合物中不相連導(dǎo)電纖維，擴(kuò)大導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)面積[8]。He等[9]研究發(fā)現(xiàn)氧化處理煤有效提高了聚丙烯腈(PAN)纖維的電導(dǎo)率。15 %煤含量PAN/煤碳納米材料的電導(dǎo)率最大值為5.56×10-2S/cm，是純PAN纖維電導(dǎo)率的2倍。張坤等[10]研究了氧化煤對聚苯胺(PANI)導(dǎo)電性能的影響，氧化煤/PANI復(fù)合材料的電導(dǎo)率大于原煤/PANI復(fù)合材料，兩者的電導(dǎo)率分別為6.91×10-1、2.04×10-2S/cm。氧化作用打通細(xì)小孔隙，改變煤的孔結(jié)構(gòu)和孔分布，通過FTIR譜圖分析發(fā)現(xiàn)，酸性官能團(tuán)增多，煤與PANI的聚合活性位點增加，煤大分子與PANI之間氫鍵作用增強(qiáng)，從而提高復(fù)合材料的電導(dǎo)率。

當(dāng)材料表面電阻率小于109Ω時，靜電荷集聚會消失，而硬煤可作為抗靜電劑加入聚合物中，促進(jìn)靜電衰減，防止靜電積聚[11]。Stabik等[12]探究煤含量對復(fù)合材料電阻的影響結(jié)果表明，煤確實有減弱靜電積聚的能力，在煤含量0～17 %范圍內(nèi)，純EP6011樹脂的表面電阻率為1016Ω，17 %煤含量復(fù)合材料表面電阻率為7×1010Ω，且隨煤粉含量增大而遞減。

1.3 熱穩(wěn)定性

煤作為天然礦物，具有獨特的熱穩(wěn)定性。煤熱穩(wěn)定性隨煤階增大而提高，原因在于煤階越高，氧化活性越低[13]。張舒潔等[14]用Fe3+過渡金屬鹽制備出活性煤粉與低密度聚乙烯(PE-LD)共混制備復(fù)合材料。計算高、低溫區(qū)熱解活化能發(fā)現(xiàn)，改性煤粉含量為10 %時，低溫區(qū)降低PE-LD熱穩(wěn)定性，高溫區(qū)提高PE-LD熱穩(wěn)定性。Hu等[15]將煤、羧甲基淀粉(CMS)、聚乙烯醇(PVA)共混，制備出新型聚合物/煤復(fù)合薄膜。通過熱失重(TG)曲線可以明顯觀察到，加入煤之后，聚合物熱分解向高溫區(qū)移動，最大失重速率溫度(Tmax)增大。原因在于煤中腐殖酸的存在，可以使水和CMS/PVA之間形成強(qiáng)力氫鍵。由于氫鍵斷裂要吸收額外的能量，所以熱穩(wěn)定性強(qiáng)弱隨氫鍵數(shù)目增多而提升。Sharma等[16]在廢棄PE-LD/煤復(fù)合材料研究中得到相似結(jié)果。升溫速率為5～25 K/min條件下，廢棄PE-LD的Tmax為732～767 ℃，而復(fù)合材料的Tmax為737～768 ℃(PE-LD與煤的質(zhì)量比為1∶1)。如圖3所示[17]，在升溫過程中，煤的片層結(jié)構(gòu)可以加快基體熱量擴(kuò)散，防止熱量累積；當(dāng)溫度持續(xù)升高時，基體熱解反應(yīng)容易引發(fā)，產(chǎn)生自由基，而煤的芳香大分子可在鏈轉(zhuǎn)移和鏈終止中占優(yōu)勢，有助于提高聚合物的熱穩(wěn)定性。

此外，作為芳香族稠環(huán)化合物，煤具有良好的炭化阻燃效果，高含碳量的煤和阻燃劑復(fù)配可協(xié)同阻燃聚合物，雖然在熱降解過程中其放熱行為降低了阻燃劑的吸熱效率，但高溫下材料表面可生成煤焦作為保護(hù)層，達(dá)到協(xié)同阻燃效果[18]。劉博等[19]以煤/水滑石類化合物(LDHs)制備了復(fù)合阻燃劑，LDHs對煤中活性官能團(tuán)—COO—具有惰化作用，延緩與氧復(fù)合的速率。在受熱分解過程中，LDHs將吸收大量的熱，降低聚合物表面溫度，從而減緩其熱分解和燃燒速率。采用錐形量熱法表征其阻燃效果，結(jié)果顯示，乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)復(fù)合材料達(dá)峰時間(200 s)滯后于純EVA達(dá)峰時間(185 s)。

2 聚合物/煤矸石復(fù)合材料

煤矸石(coal gangue，CG)是一種固體廢棄物，其中由剝離及掘進(jìn)排除的白矸占45 %，采煤進(jìn)程中選出的普矸占35 %，選煤過程中產(chǎn)生的選矸占20 %[20]。由于高莫氏硬度石英和高嶺土的存在(石英莫氏硬度為7級，高嶺土莫氏硬度為6級)，且兩者占總含量50 %以上，可達(dá)到保持材料結(jié)構(gòu)完整性，提高硬度的效果。煤矸石存在層狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)以及活性基團(tuán)硅羥基(Si—OH)、鋁羥基(Al—OH)，有利于進(jìn)行改性，與聚合物材料可形成一定黏合作用，可作為聚合物填料使用。煤矸石在橡膠中的研究最為常見，CG與天然橡膠形成穩(wěn)定的煤矸石-橡膠共價鍵，硫化后具有更統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)，在不犧牲其延展性的前提下，明顯提高了橡膠的強(qiáng)度、模量。煤矸石中Al2O3、Fe2O3金屬氧化物可作為固化催化劑，激活硫化過程，進(jìn)而降低橡膠硫化時間[21]。此外CG可以提高炭黑和碳納米管在橡膠中的分散性，可改善材料的熱衰退性，穩(wěn)定高溫摩擦系數(shù)；可降低塑料表面、體積電阻率，用于靜電逸散材料；削弱基體材料空化作用，改善力學(xué)性能；有利于結(jié)晶聚合物成核，但會影響晶粒長大速率。

Chen等[22]高溫煅燒煤矸石后，與天然橡膠(NR)共混獲得NR/CG復(fù)合材料，驗證了CG改善橡膠力學(xué)性能的可靠性。填料-橡膠氫鍵的存在，使兩者之間形成強(qiáng)界面粘結(jié)，沒有明顯的界面區(qū)。Chen等[23]將CG、炭黑(CB)、碳納米管(CNTs)作為混合填料加入NR中，發(fā)現(xiàn)三者之間具有協(xié)同補(bǔ)強(qiáng)性。NR/CG/CB/CNTs復(fù)合材料的300 %模量(M300)為7.51 MPa，明顯高于具有單一填料的橡膠(NR/CB、NR/CG、NR/CNTs復(fù)合材料的M300分別為6.65、3.54、6.5 MPa)，原因在于CG可以改善CB和CNTs在橡膠中的分散性。李彩霞等[24]認(rèn)為CG具有與CB相似的鍵枝狀、纖維狀固定碳結(jié)構(gòu)，可起到與CB相同的補(bǔ)強(qiáng)作用，并用CG部分替代CB填充丁苯橡膠(SBR)。實驗結(jié)果表明，含30 % CG的復(fù)合材料綜合性能和SBR/CB復(fù)合材料相近，而且抽出力指標(biāo)達(dá)107 N/mm(SBR/CB復(fù)合材料為98 N/mm)，高于國家標(biāo)準(zhǔn)95 N/mm，完全符合使用標(biāo)準(zhǔn)。趙鳴等[25]將未改性CG與PP混合，發(fā)現(xiàn)CG粒子在材料中形成缺陷，復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度略有下降，沖擊強(qiáng)度大幅下降。由于CG表面有機(jī)質(zhì)的存在，CG含量對材料熔體流動速率影響不大。而后周凱等[26]將改性CG作為PP填料，可以提高材料的尺寸穩(wěn)定性、力學(xué)性能。當(dāng)CG含量較低(<20 %)時，材料拉伸強(qiáng)度和缺口沖擊強(qiáng)度均隨CG含量增加而增大，在應(yīng)力作用下，對防止銀紋進(jìn)一步發(fā)展有益。黏結(jié)在CG表面的PP被拉成短而細(xì)的纖維，形成CG-PP界面層，CG粒子不易從基體中剝離，降低PP基體的空化程度，材料抵抗裂紋擴(kuò)展能力提升。李朝艷[27]使用煤矸石輕骨料，增韌改性POM樹脂，得到可觀的改性效果。當(dāng)CG含量為20 %時，改性的POM樹脂沖擊強(qiáng)度達(dá)86 J/m2，較純POM樹脂增加一倍。此結(jié)果歸功于CG大的比表面積，增大與POM大分子的接觸面積，形成成核點，結(jié)晶速度和結(jié)晶度得以提高。在受力作用下，CG與POM樹脂接觸面產(chǎn)生裂紋數(shù)增多，更多沖擊能被吸收。

CG中SiO2含量可高達(dá)40 %以上，具有優(yōu)良的耐熱性，吳鵬輝等[28]先用二甲基亞砜對CG進(jìn)行插層，而后合成了PLA/CG插層復(fù)合材料，結(jié)果表明，添加CG后的復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性有一定的提高?？赡苁且驗椋哂?∶1層狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)的CG在PLA基體中形成阻隔結(jié)構(gòu)，延緩熱量傳遞，從而起到改善熱穩(wěn)定性的效果。當(dāng)CG添加量為9 %時，其熱穩(wěn)定性最好，熱分解溫度由300～310 ℃提高為320～330 ℃。李經(jīng)寬[29]據(jù)此對PP/CG燃燒性能進(jìn)行了研究。DTG曲線顯示，隨著CG含量增加，PP熱分解向高溫區(qū)移動，有效延緩了PP熱分解過程。當(dāng)材料在高溫燃燒時，PP對煤矸石中SO2和NOx氣體的析出有明顯的抑制作用，可考慮作為環(huán)保阻燃材料使用[30]。Wang等[30]采用發(fā)泡法，以淀粉為絮凝劑制備了孔隙率可達(dá)71.8 %～88.2 %的煤矸石/Al2O3多孔保溫材料，其導(dǎo)熱系數(shù)在0.105 6～0.384 8 W/(m·K)之間。薛從強(qiáng)等[31]發(fā)現(xiàn)少量CG(<20 %)填充，對PF樹脂沖擊強(qiáng)度影響不大，反而會在PF樹脂表面形成摩擦層，增大PF樹脂的摩擦系數(shù)，摩擦系數(shù)由0.15提高至0.25，充分證明CG可作為制動材料填料使用。

3 聚合物/粉煤灰復(fù)合材料

粉煤灰(fly ash，F(xiàn)A)顆粒大多為空心微珠，表面凹凸不平，微孔尺寸較小，具有質(zhì)輕、高強(qiáng)、耐磨、耐高溫、絕緣、熱導(dǎo)率低等特點。添加聚合物中可顯著降低生產(chǎn)成本，提高材料的剛度和強(qiáng)度，而不致材料發(fā)脆，高球度使FA在聚合物中具有可觀的分散效果，是一種典型的無機(jī)剛性粒子。

王繼虎等[32]研究了改性FA添加量對硅橡膠阻燃性能和力學(xué)性能的影響。添加量為1 %改性FA的硅橡膠復(fù)合材料綜合性能最優(yōu)，其拉伸強(qiáng)度為4.1 MPa，燃燒速率為11.4 mm/min(純硅橡膠兩者分別為3.2 MPa和13.3 mm/min)。原因在于FA主要成分為SiO2和Al2O3，能夠起到很好的隔熱作用，降低熱在復(fù)合材料中的傳導(dǎo)速度；改性FA表面的有機(jī)成分，可以增大與基體分子之間的作用力。Maan等[33]研究了FA含量、粒徑對橡膠體系的影響，測試結(jié)果顯示，拉伸強(qiáng)度隨兩者增大呈下降趨勢，耐磨性隨兩者增大而上升，硬度隨FA含量增大而增大，隨粒徑增大而減小。

而在熱塑性塑料方面，隨著FA含量增加，聚烯烴共混體系沖擊韌性、熱穩(wěn)定性以及結(jié)晶性能明顯提升，但是斷裂伸長率、拉伸強(qiáng)度有所降低。此外，超細(xì)FA可提高熔體的熔體流動速率以及抗靜電性能。郭丹等[34]將FA和高密度聚乙烯(PE-HD)熔融共混后發(fā)現(xiàn)，受應(yīng)力作用，F(xiàn)A顆粒周圍產(chǎn)生空穴和微裂紋，限制基體塑性形變的張力松弛。FA含量從0增加至80 份(質(zhì)量份，下同)，復(fù)合體系的韌性、剛性均有提高，結(jié)晶度增大；斷裂伸長率下降，拉伸強(qiáng)度略微下降。在此范圍間，彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、結(jié)晶度可高達(dá)19.63 MPa、60.54 J/m2、76.65 %。范龍等[35]也發(fā)現(xiàn)，減小FA粒徑會改善復(fù)合材料韌性、熔體流動速率。當(dāng)FA粒徑為2.4 μm時，PE-HD/FA復(fù)合材料斷裂伸長率與沖擊強(qiáng)度分別為54.1 %和8.5 J/m2，比粒徑為28 μm時分別提高了42.7 %和37.1 %，熔體流動速率從4.61 g/10 min提高到5.28 g/10 min。Vander等[36]將FA和CaCO3填充PVC效果進(jìn)行對比，對比結(jié)果如表1所示。將PVC中CH—Cl看作氫鍵受體，F(xiàn)A中的—OH作為氫鍵供體，在材料中會形成氫鍵網(wǎng)絡(luò)，來彌補(bǔ)FA作為缺陷帶來的力學(xué)損失。曹新鑫等[37]發(fā)現(xiàn)FA也可作為導(dǎo)電粒子使用，F(xiàn)A粒子之間存在內(nèi)部電場，當(dāng)粒子相互靠近時， 被熱振動激活的電子會躍過樹脂界面形成的勢壘，從一個導(dǎo)電粒子躍遷到相鄰粒子上形成導(dǎo)電通道。當(dāng)FA質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10 %～15 %之間時，PP/FA復(fù)合材料表面電阻率和體積電阻率最小值分別可達(dá)到2.04×1011Ω及1.46×1011Ω·cm，較純PP降低了近8個數(shù)量級。

表1 聚氯乙烯復(fù)合材料的力學(xué)性能

4 聚合物/煤泥復(fù)合材料

經(jīng)研究，煤泥(coal slime，CS)表面經(jīng)有機(jī)化處理后，其吸油值可降低至32 g/100 g左右，接觸角可達(dá)118.30 °，表面憎水性明顯增強(qiáng)，粒徑D50可減小至1.82 μm，均符合作為聚合物填料的要求。CS除具備改善力學(xué)性能的無機(jī)填料共性之外，還可延緩聚合物熱降解，改變結(jié)晶聚合物結(jié)晶行為。

為了說明改性CS在力學(xué)性能方面的補(bǔ)強(qiáng)效果，張乾[38]和盛嘉偉等[39]分別以PE和PP為基體材料，采用改性CS進(jìn)行填充制備復(fù)合材料，并與純材料進(jìn)行力學(xué)性能對比。研究發(fā)現(xiàn)，PE/改性CS復(fù)合材料的屈服強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)度較純PE分別提高了0.9 MPa和2.9 MPa，PP/改性CS復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度較純PP分別提高了5.8 MPa和0.4 kJ/m2，具有明顯的補(bǔ)強(qiáng)效果。通過復(fù)合材料沖擊斷面的SEM圖可以驗證，經(jīng)改性后的CS表面極性降低，增強(qiáng)了與基體的相容性，提高在復(fù)合材料中的分散穩(wěn)定性。改性CS具有補(bǔ)強(qiáng)效果原因：其一，改性CS存在親油性基團(tuán)，且顆粒表面附著少量如圖4所示的凝膠狀物[40]，增大界面結(jié)合強(qiáng)度，使復(fù)合材料力學(xué)性能得到改善；其二，改性煤泥D50可降至5 μm以下，一般認(rèn)為填料粒徑越小，其補(bǔ)強(qiáng)性越強(qiáng)。

圖4 堿活化后煤泥的SEM照片F(xiàn)ig.4 SEM micrograph of coal slime after the alkali-activation

本課題組對CS也進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)CS對PP的熱穩(wěn)定性具有補(bǔ)強(qiáng)效果，延緩PP的熱降解過程。PP/CS復(fù)合材料的熱降解為單一反應(yīng)階段，當(dāng)升溫速率升高時，熱降解起始溫度(T0)和Tmax均增大，使熱降解向高溫區(qū)移動。這是由于升溫速率升高，加速PP進(jìn)入高溫階段，復(fù)合材料熱降解未完全，表現(xiàn)為熱失重滯后。通過CS的添加，復(fù)合材料的T0和Tmax最大可分別增加12.62 ℃和12.53 ℃。此外，CS可以阻礙結(jié)晶聚合物晶粒長大，降低結(jié)晶速率和晶體結(jié)構(gòu)完善度。由圖4可證，PP/EPDM復(fù)合材料成核點較少，球晶尺寸較大，而由于CS的撞擊作用，使球晶生長受限，導(dǎo)致PP/EPDM/CS復(fù)合材料成核點多，晶粒尺寸小。

5 結(jié)語

煤及煤矸石、粉煤灰、煤泥固體廢棄物表面均存在活性基團(tuán)，經(jīng)細(xì)化、改性后可成為低成本、高潛力的高分子改性粒子，在復(fù)合材料力學(xué)、電學(xué)、結(jié)晶、耐磨、熱穩(wěn)定、流變性能等方面具有可觀的改善效果。煤的片層結(jié)構(gòu)、芳香結(jié)構(gòu)可改善復(fù)合材料電性能和熱穩(wěn)定性；煤矸石的鍵枝狀、纖維狀固定碳結(jié)構(gòu)對橡膠具有可觀的補(bǔ)強(qiáng)效果；粉煤灰中的空心微珠具有高強(qiáng)、耐磨、耐高溫等優(yōu)良性能；煤泥可起到延緩聚合物降解、降低結(jié)晶聚合物晶粒尺寸的作用。但目前，關(guān)于煤及其固體廢棄物改性聚合物的研究仍處于實驗階段，在日常生活、工業(yè)生產(chǎn)方面應(yīng)用少之又少，原因在于與聚合物通過簡單機(jī)械共混后，煤及其固體廢棄物無法達(dá)到高分散的效果。因此，未來的研究方向、發(fā)展趨勢應(yīng)在以下幾點：

(1)針對粒徑、用量及分散性，應(yīng)注意煤及其固體廢棄物在加工過程中的物理化學(xué)變化，進(jìn)一步降低填料粒徑，提高與基體界面相容性;

(2)合理控制煤及其固體廢棄物在聚合物中的分布，在基體中構(gòu)建規(guī)則網(wǎng)絡(luò)通道，開發(fā)新型功能復(fù)合材料;

(3)剝離煤的片層結(jié)構(gòu)，加大對聚合物插層煤復(fù)合材料的研究;

(4)加大對材料應(yīng)用調(diào)研，擴(kuò)大復(fù)合材料的應(yīng)用范圍，提高使用率，使復(fù)合材料盡早步入工業(yè)量產(chǎn)階段。