專利名稱：：一種廢舊塑料、蒙脫土和廢舊橡膠復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料，具體涉及一種廢舊塑料、蒙脫土和廢舊橡膠復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)在社會(huì)廢舊橡膠和廢舊塑料是嚴(yán)重污染環(huán)境的廢棄物，大量利用這些廢棄物開發(fā)高附加值產(chǎn)品，使之減少污染，變廢再生，資源再生，這是一項(xiàng)具有經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的資源再利用工程。本發(fā)明復(fù)合材料是應(yīng)用廢舊塑料、蒙脫土和廢舊橡膠為主要原料，制備可全面替代木質(zhì)模板和部分替代鋼質(zhì)模板。中國(guó)發(fā)明專利"200410011364.6"公開了"木質(zhì)材料與廢舊塑料和粉煤灰制備建筑模板"的發(fā)明，該專利使用了鋸末、廢舊塑料聚乙烯或聚丙烯、粉煤灰，沒應(yīng)用廢舊橡膠粉，也未涉及到蒙脫土的利用。中國(guó)發(fā)明專利"02137033.8"公開了"一種廢舊塑料和粉煤灰的改性組合物"的發(fā)明，該專利使用了廢舊塑料、粉煤灰、納米級(jí)粉體碳酸鈣，沒有應(yīng)用廢舊橡膠粉，也未涉及到蒙脫土的利用。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種利用廢舊塑料、蒙脫土和廢舊橡膠制備成全面替代木質(zhì)模板和部分替代鋼質(zhì)模板的復(fù)合材料及其制備工藝。本發(fā)明中，廢舊聚乙烯塑料是指工業(yè)生產(chǎn)和人類生活所遺棄的聚乙烯制品，包括農(nóng)用薄膜、玩具包裝、食品袋、垃圾袋、聚乙烯管材和型材。廢舊聚丙烯塑料是指工業(yè)生產(chǎn)和人類生活所遺棄的聚丙烯制品，包括醫(yī)療器具、漁網(wǎng)、編織袋、一次性水杯、聚丙烯管材與型材和蓄電池殼。廢舊聚苯乙烯塑料是指工業(yè)生產(chǎn)和人類生活所遺棄的聚苯乙烯制品，包括泡沫包裝盤、硬質(zhì)泡沫塑料或牙刷柄。廢舊聚氯乙烯塑料是指工業(yè)生產(chǎn)和人類生活所遺棄的聚氯乙烯制品，包括管材、片材類擠出產(chǎn)品或汽車內(nèi)飾品、手袋、薄膜、標(biāo)簽、電線電纜或醫(yī)用制品。本發(fā)明目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)—種廢舊塑料、蒙脫土和廢舊橡膠復(fù)合材料，以重量份數(shù)計(jì)，其原料配方為廢舊塑料70120份，蒙脫土2050份，廢舊橡膠粉515份，硬脂酸0.12份，石蠟25份，抗氧化劑四(13_(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)季戊四醇脂0.051份；以重量份數(shù)計(jì)，每100份廢舊塑料中含廢舊聚乙烯塑料2050份、廢舊聚丙烯塑料2060份、廢舊聚苯乙烯塑料040份和廢舊聚氯乙烯塑料040份；所述的蒙脫土具有陽(yáng)離子交換總?cè)萘繛?0200meg/100g，粒徑為40100iim，并經(jīng)過有機(jī)化插層處理和脫水脫氧處理。廢舊塑料、蒙脫土和廢舊橡膠復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟和工藝條件a.蒙脫土的有機(jī)化處理按重量份計(jì)，將陽(yáng)離子交換總?cè)萘繛?0200meg/100g、粒徑為40100iim的蒙脫土0.540份，在8001200份的分散介質(zhì)存在下高速攪拌，3形成穩(wěn)定的蒙脫土懸浮液；將0.515份陽(yáng)離子改性劑季銨鹽溶于1001500份分散介質(zhì)中，加120份質(zhì)子化劑，形成陽(yáng)離子溶液；將該陽(yáng)離子溶液滴加于加熱至709(TC蒙脫土懸浮溶液中，將經(jīng)O.52小時(shí)，制得蒙脫土溶膠；將所述蒙脫土溶膠抽濾、去離子水洗滌至滴加硝酸銀溶液無(wú)白色沉淀為止；然后經(jīng)真空干燥，粉碎成有機(jī)蒙脫土粉末；所述分散介質(zhì)為水、乙醇或甲醇；所述質(zhì)子化劑為鹽酸或硫酸；b.廢舊塑料、蒙脫土和廢舊橡膠復(fù)合材料的制備以重量份數(shù)計(jì)，將廢舊塑料進(jìn)行清洗、干燥、篩選、粉碎、造粒；將已造粒的廢舊塑料70120份、廢舊橡膠515份，硬脂酸0.12份，石蠟25份，抗氧化劑四(13-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)季戊四醇脂0.051份，在8013(TC條件下捏合1020分鐘后備用；c.將步驟b所得物料與步驟a所得的有機(jī)蒙脫土粉末在8012(TC條件下捏合1020分鐘，再將捏合后的物料放入16022(TC的擠出機(jī)中擠出，即得到廢舊塑料、蒙脫土和廢舊橡膠復(fù)合材料。所述陽(yáng)離子改性劑季銨鹽為十六烷基三甲基氯化銨或十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基氯化銨或十八烷基三甲基溴化銨、十六烷基二甲基烯丙基氯化銨、對(duì)(乙烯苯甲基)十二烷基二甲基氯化銨、烯丙基三甲基氯化銨、丙烯酰胺基三甲基氯化銨和丙烯酯基三甲基氯化銨中的一種或多種。本發(fā)明具有如有優(yōu)點(diǎn)和有益效果(1)本發(fā)明中蒙脫土的加入，提高了組合物的強(qiáng)度和韌性，這樣就不必添加增韌劑來提高組合物的韌性，也不必用常規(guī)的金屬材料、化學(xué)纖維、玻璃纖維或化學(xué)補(bǔ)強(qiáng)劑等來補(bǔ)強(qiáng)，由于省掉了多種化學(xué)助劑或金屬等補(bǔ)強(qiáng)材料的添加，明顯降低了組合物的成本，這樣也明顯降低了利用改性組合物制成復(fù)合制品的成本，較大減輕了復(fù)合制品的重量。(2)本發(fā)明所制備的復(fù)合材料模板具有較小的密度(1.22.0gcm—3)，較低的冷熱膨脹率(0.50.7%)，因此該模板在減輕重量和尺寸穩(wěn)定性上優(yōu)于木質(zhì)模板和鋼質(zhì)模板；復(fù)合材料模板的靜曲模量(5075Mpa)、彈性模量(54007600Mpa)、沖擊強(qiáng)度(4565kJ*m—2)等力學(xué)性能均優(yōu)于木質(zhì)模板，但仍低于鋼質(zhì)模板，可全面替代木質(zhì)模板和部分替代鋼質(zhì)模板；另外復(fù)合材料模板的回收次數(shù)最多，其可再生性優(yōu)于木質(zhì)模板和鋼質(zhì)模板。(3)本發(fā)明充分利用通用廢舊塑料凍乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)，以及提高沖擊性能采用的廢橡膠粉。(4)本發(fā)明大量利用對(duì)環(huán)境造成污染的廢舊物，變廢再生，資源再生，保護(hù)了環(huán)境，且產(chǎn)品原材料來源比較廣泛，價(jià)格低廉。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限性于實(shí)施例表示的范圍。實(shí)施例1:—種廢舊塑料、蒙脫土和廢舊橡膠復(fù)合材料，其組成包括廢舊塑料、蒙脫土、廢舊橡膠、助劑，所述的廢舊塑料的重量為70克，其中含廢舊聚乙烯塑料35克、廢舊聚丙烯塑料14克、廢舊聚苯乙烯塑料7克和廢舊聚氯乙烯塑料14克，蒙脫土20克，廢舊橡膠粉5克，所述的助劑包括硬脂酸0.1克，石蠟2克，抗氧化劑四(13_(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)季戊四醇脂重量份數(shù)為0.05克，其制備工藝為取70克廢舊塑料進(jìn)行清洗、干燥、篩選、粉碎、造粒；將陽(yáng)離子交換總?cè)萘繛?0100meg/100g，粒徑為4060iim的蒙脫土20克，在800ml的水存在下高速攪拌，形成穩(wěn)定的蒙脫土懸浮液；將5克十六烷基三甲基溴化銨溶于500ml水中，加5ml硫酸，形成溶液；將此溶液滴加于加熱至709(TC蒙脫土懸浮溶液中，將經(jīng)1小時(shí)，制得蒙脫土溶膠，將該溶膠抽濾、去離子水洗滌至滴加硝酸銀溶液無(wú)白色沉淀為止；然后經(jīng)真空干燥，粉碎成有機(jī)蒙脫土粉末；將已造粒的廢舊塑料70克與廢舊橡膠5克，硬脂酸0.1克，石蠟2克，抗氧化劑四(13_(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)季戊四醇脂重量份數(shù)為0.05克，在8013(TC條件下捏合1020分鐘后備用，將此物料與經(jīng)處理后的蒙脫土在8012(TC條件下捏合10分鐘，再將捏合后的物料放入16022(TC的擠出機(jī)中擠出，即得到本產(chǎn)品的復(fù)合材料。復(fù)合材料建筑模板與木質(zhì)建筑模板或鋼質(zhì)建筑模板的性能比較如表l所示表1模板名稱性能指標(biāo)木質(zhì)模板鋼質(zhì)模板復(fù)合模板密度/gW1.57.21.2彈性模量/Mpa5200220005400靜曲模量Mpa23.0105,055.3沖擊強(qiáng)艦.m.230.682.745.6冷熱膨脹率/%0.90.80.7回收次f(/次4~52~35~8由表1可以看出復(fù)合材料模板的密度最小，冷熱膨脹率最小，因此該模板在減輕重量和尺寸穩(wěn)定性上優(yōu)于木質(zhì)模板和鋼質(zhì)模板；并且復(fù)合材料模板的靜曲模量、彈性模量、沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能均優(yōu)于木質(zhì)模板，但仍低于鋼質(zhì)模板，可全面替代木質(zhì)模板和部分替代鋼質(zhì)模板；另外復(fù)合材料模板的回收次數(shù)最多，其可再生性優(yōu)于木質(zhì)模板和鋼質(zhì)模板。實(shí)施例2:—種廢舊塑料、蒙脫土和廢舊橡膠復(fù)合材料，其組成包括廢舊塑料、蒙脫土、廢舊橡膠、助劑，所述的廢舊塑料的重量為100克，其中含廢舊聚乙烯塑料20克、廢舊聚丙烯塑料60克、廢舊聚苯乙烯塑料10克和廢舊聚氯乙烯塑料10克，蒙脫土40克，廢舊橡膠粉10克，所述的助劑包括硬脂酸0.5克，石蠟3克，抗氧化劑四(13_(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)季戊四醇脂重量份數(shù)為0.1克，其制備工藝為取重量份數(shù)為100克的廢舊塑料進(jìn)行清洗、干燥、篩選、粉碎、造粒；將陽(yáng)離子交換總?cè)萘繛?080meg/100g、粒徑為100150ym的蒙脫土40克，在1000ml的甲醇存在下高速攪拌，形成穩(wěn)定的蒙脫土懸浮液；將10克十八烷基三甲基氯化銨溶于800ml甲醇中，加5ml硫酸，形成溶液；將此溶液滴加于加熱至709(TC蒙脫土懸浮溶液中，將經(jīng)2小時(shí)，制得蒙脫土溶膠，將該溶膠抽濾、去離子水洗滌至滴5加硝酸銀溶液無(wú)白色沉淀為止；然后經(jīng)真空干燥，粉碎成有機(jī)蒙脫土粉末；將已造粒的廢舊塑料100克與廢舊橡膠10克，硬脂酸0.5克，石蠟3克，抗氧化劑四(13_(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)季戊四醇脂重量份數(shù)為0.1克，在8013(TC條件下捏合1020分鐘后備用，將此物料與經(jīng)處理后的蒙脫土在8012(TC條件下捏合10分鐘，再將捏合后的物料放入16022(TC的擠出機(jī)中擠出，即得到本產(chǎn)品的復(fù)合材料。復(fù)合材料建筑模板與木質(zhì)建筑模板或鋼質(zhì)建筑模板的性能比較如表2所示表2<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>由表2可以看出復(fù)合材料模板的密度最小，冷熱膨脹率最小，因此該模板在減輕重量和尺寸穩(wěn)定性上優(yōu)于木質(zhì)模板和鋼質(zhì)模板；并且復(fù)合材料模板的靜曲模量、彈性模量、沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能均優(yōu)于木質(zhì)模板，但仍低于鋼質(zhì)模板，可全面替代木質(zhì)模板和部分替代鋼質(zhì)模板；另外復(fù)合材料模板的回收次數(shù)最多，其可再生性優(yōu)于木質(zhì)模板和鋼質(zhì)模板。實(shí)施例3:—種廢舊塑料、蒙脫土和廢舊橡膠復(fù)合材料，其組成包括廢舊塑料、蒙脫土、廢舊橡膠、助劑，所述的廢舊塑料的重量為120克，其中含廢舊聚乙烯塑料36克、廢舊聚丙烯塑料36克、廢舊聚苯乙烯塑料48克，蒙脫土50克，廢舊橡膠粉15克，所述的助劑包括硬脂酸l克，石蠟5克，抗氧化劑四(|3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)季戊四醇脂重量份數(shù)為l克，其制備工藝為取重量份數(shù)為120克的廢舊塑料進(jìn)行清洗、干燥、篩選、粉碎、造粒；將陽(yáng)離子交換總?cè)萘繛?50200meg/100g、粒徑為80100iim的蒙脫土50克，在500ml的乙醇存在下高速攪拌，形成穩(wěn)定的蒙脫土懸浮液；將2克丙烯酰胺基三甲基氯化銨溶于800ml乙醇中，加lml鹽酸，形成溶液；將此溶液滴加于加熱至709(TC蒙脫土懸浮溶液中，將經(jīng)1小時(shí)，制得蒙脫土溶膠，將該溶膠抽濾、去離子水洗滌至滴加硝酸銀溶液無(wú)白色沉淀為止；然后經(jīng)真空干燥，粉碎成有機(jī)蒙脫土粉末；將已造粒的廢舊塑料120克與廢舊橡膠15克，硬脂酸1克，石蠟5克，抗氧化劑四(13-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)季戊四醇脂重量份數(shù)為1克，在8013(TC條件下捏合1020分鐘后備用，將此物料與經(jīng)處理后的蒙脫土在8012(TC條件下捏合10分鐘，再將捏合后的物料放入160220°C的擠出機(jī)中擠出，即得到本產(chǎn)品的復(fù)合材料。復(fù)合材料建筑模板與木質(zhì)建筑模板或鋼質(zhì)建筑模板的性能比較如表3所示表3性能指標(biāo)模板名稱木質(zhì)模板鋼質(zhì)模板復(fù)合模板密獻(xiàn)gW1.57.22.0彈性模獻(xiàn)Mpa5200220007600靜曲模量/Mpa23.0105.075.2沖擊強(qiáng)度/kJ-m.230.682.765冷熱膨脹執(zhí)0.90.80.75回收次敬次4~52~35~8由表3可以看出復(fù)合材料模板的密度最小，冷熱膨脹率最小，因此該模板在減輕重量和尺寸穩(wěn)定性上優(yōu)于木質(zhì)模板和鋼質(zhì)模板；并且復(fù)合材料模板的靜曲模量、彈性模量、沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能均優(yōu)于木質(zhì)模板，但仍低于鋼質(zhì)模板，可全面替代木質(zhì)模板和部分替代鋼質(zhì)模板；另外復(fù)合材料模板的回收次數(shù)最多，其可再生性優(yōu)于木質(zhì)模板和鋼質(zhì)模板。實(shí)施例4:—種廢舊塑料、蒙脫土和廢舊橡膠復(fù)合材料，其組成包括廢舊塑料、蒙脫土、廢舊橡膠、助劑，所述的廢舊塑料的重量為120克，其中含廢舊聚乙烯塑料36克、廢舊聚丙烯塑料36克、廢舊聚氯乙烯塑料48克，蒙脫土50克，廢舊橡膠粉15克，所述的助劑包括硬脂酸l克，石蠟5克，抗氧化劑四(|3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)季戊四醇脂重量份數(shù)為l克，其制備工藝為取重量份數(shù)為120克的廢舊塑料進(jìn)行清洗、干燥、篩選、粉碎、造粒；將陽(yáng)離子交換總?cè)萘繛?50200meg/100g、粒徑為80100iim的蒙脫土50克，在500ml的乙醇存在下高速攪拌，形成穩(wěn)定的蒙脫土懸浮液；將2克丙烯酰胺基三甲基氯化銨溶于800ml乙醇中，加lml鹽酸，形成溶液；將此溶液滴加于加熱至709(TC蒙脫土懸浮溶液中，將經(jīng)1小時(shí)，制得蒙脫土溶膠，將該溶膠抽濾、去離子水洗滌至滴加硝酸銀溶液無(wú)白色沉淀為止；然后經(jīng)真空干燥，粉碎成有機(jī)蒙脫土粉末；將已造粒的廢舊塑料120克與廢舊橡膠15克，硬脂酸1克，石蠟5克，抗氧化劑四(13-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)季戊四醇脂重量份數(shù)為1克，在8013(TC條件下捏合1020分鐘后備用，將此物料與經(jīng)處理后的蒙脫土在8012(TC條件下捏合10分鐘，再將捏合后的物料放入160220°C的擠出機(jī)中擠出，即得到本產(chǎn)品的復(fù)合材料。復(fù)合材料建筑模板與木質(zhì)建筑模板或鋼質(zhì)建筑模板的性能比較如表4所示表47<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由表4可以看出復(fù)合材料模板的密度最小，冷熱膨脹率最小，因此該模板在減輕重量和尺寸穩(wěn)定性上優(yōu)于木質(zhì)模板和鋼質(zhì)模板；并且復(fù)合材料模板的靜曲模量、彈性模量、沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能均優(yōu)于木質(zhì)模板，但仍低于鋼質(zhì)模板，可全面替代木質(zhì)模板和部分替代鋼質(zhì)模板；另外復(fù)合材料模板的回收次數(shù)最多，其可再生性優(yōu)于木質(zhì)模板和鋼質(zhì)模板。權(quán)利要求一種廢舊塑料、蒙脫土和廢舊橡膠復(fù)合材料，其特征在于以重量份數(shù)計(jì)，該復(fù)合材料原料配方為廢舊塑料70～120份，蒙脫土20～50份，廢舊橡膠粉5～15份，硬脂酸0.1～2份，石蠟2～5份，抗氧化劑四(β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)季戊四醇脂0.05～1份；以重量份數(shù)計(jì)，每100份廢舊塑料中含廢舊聚乙烯塑料20～50份、廢舊聚丙烯塑料20～60份、廢舊聚苯乙烯塑料0～40份和廢舊聚氯乙烯塑料0～40份；所述的蒙脫土具有陽(yáng)離子交換總?cè)萘繛?0～200meg/100g，粒徑為40～100μm，并經(jīng)過有機(jī)化插層處理和脫水脫氧處理。2.權(quán)利要求1所述廢舊塑料、蒙脫土和廢舊橡膠復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟和工藝條件a.蒙脫土的有機(jī)化處理按重量份計(jì)，將陽(yáng)離子交換總?cè)萘繛?0200meg/100g、粒徑為40100iim的蒙脫土0.540份，在8001200份的分散介質(zhì)存在下高速攪拌，形成穩(wěn)定的蒙脫土懸浮液；將0.515份陽(yáng)離子改性劑季銨鹽溶于1001500份分散介質(zhì)中，加120份質(zhì)子化劑，形成陽(yáng)離子溶液；將該陽(yáng)離子溶液滴加于加熱至709(TC蒙脫土懸浮溶液中，將經(jīng)O.52小時(shí)，制得蒙脫土溶膠；將所述蒙脫土溶膠抽濾、去離子水洗滌至滴加硝酸銀溶液無(wú)白色沉淀為止；然后經(jīng)真空干燥，粉碎成有機(jī)蒙脫土粉末；所述分散介質(zhì)為水、乙醇或甲醇；所述的質(zhì)子化劑為鹽酸或硫酸；b.廢舊塑料、蒙脫土和廢舊橡膠復(fù)合材料的制備以重量份數(shù)計(jì)，將廢舊塑料進(jìn)行清洗、干燥、篩選、粉碎、造粒；將已造粒的廢舊塑料70120份、廢舊橡膠515份，硬脂酸0.12份，石蠟25份，抗氧化劑四(13_(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)季戊四醇脂0.051份，在80130。C條件下捏合1020分鐘后備用；c.將步驟b所得物料與步驟a所得的有機(jī)蒙脫土粉末在8012(TC條件下捏合1020分鐘，再將捏合后的物料放入16022(TC的擠出機(jī)中擠出，即得到廢舊塑料、蒙脫土和廢舊橡膠復(fù)合材料。3.根據(jù)權(quán)利要求2的所述廢舊塑料、蒙脫土和廢舊橡膠復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述陽(yáng)離子改性劑季銨鹽為十六烷基三甲基氯化銨或十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基氯化銨或十八烷基三甲基溴化銨、十六烷基二甲基烯丙基氯化銨、對(duì)(乙烯苯甲基)十二烷基二甲基氯化銨、烯丙基三甲基氯化銨、丙烯酰胺基三甲基氯化銨和丙烯酯基三甲基氯化銨中的一種或多種。全文摘要本發(fā)明公開了一種廢舊塑料、蒙脫土和廢舊橡膠復(fù)合材料及其制備方法，以重量份數(shù)計(jì)，該復(fù)合材料原料配方為廢舊塑料70～120份，蒙脫土20～50份，廢舊橡膠粉5～15份，硬脂酸0.1～2份，石蠟2～5份，抗氧化劑四(β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)季戊四醇脂0.05～1份；蒙脫土具有陽(yáng)離子交換總?cè)萘繛?0～200meg/100g，粒徑為40～100μm，并經(jīng)過有機(jī)化插層處理和脫水脫氧處理。本發(fā)明利用廢舊塑料和廢舊橡膠，添加少量蒙脫土開發(fā)高附加值產(chǎn)品，使之減少污染，實(shí)現(xiàn)資源的再生利用，產(chǎn)品可全面替代木質(zhì)模板和部分替代鋼質(zhì)模板。文檔編號(hào)C08L27/06GK101717536SQ200910194048公開日2010年6月2日申請(qǐng)日期2009年11月20日優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日發(fā)明者周少奇,陳際帆申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)