CN102061041B - 利用纤维类废弃物生产的改性工程塑料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用纤维类废弃物生产的改性工程塑料，以重量份数计，包括以下组分：纤维类废弃物60-90份，树脂原料10-40份，专用增容剂5-30份，添加剂0.1-3份。所述纤维类废弃物包括三大类废弃物，其中，第一类为工业类废弃物，第二类为生活消费类废弃物，第三类为产业用纺织品废弃物。本发明实现了纤维类废弃物的绿色环保型循环再利用，并且由于这种材料的原料60％以上都是最普通的废弃物，所以其成本比同类产品低。并且本发明的改性工程塑料的新制备工艺还可以避免高分子材料因多次加工热降解对材料性能的损害。
Description
技术领域
本发明涉及固体废弃物再利用技术领域，具体涉及一种利用纤维类废弃物生产的改性工程塑料。
背景技术
以石油为原料的化纤和塑料产品已经浸透在我们生活和产业的所有领域，这类废弃物已严重地危害着生态环境，成为全球公害。因此将其资源化是解决废弃物环境问题今后发展的大趋势，可以充分利用资源和减少环境污染，在世界能源日趋紧张的情况下，循环利用就显得更为重要。
实践证明，单种固体废弃物回收利用，成本高，再生品质量低，无竞争力。而根据复合材料的概念，可以通过不同的搭配，把多种不同的固体废弃物制成各种类型的废弃物复合材料。这些材料既保持各组分原有的主要性能，又往往具有原组分中所没有的新特性，在材料性能上的扬长避短。目前，该方法已经是固体废弃物增值的最佳途径。
现有公开的技术文献，主要都是局限于废旧塑料类的再利用。但是，目前的再利用水平还比较低，尤其是利用废旧塑料破碎后制成木塑类复合材料工艺，极其复杂而且产品档次较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种利用纤维类废弃物生产的改性工程塑料。利用各种纤维类废弃物的特性，以化纤、纺织、服装工厂产生的废弃物(如各种纤维下脚料、织物边角料等)，或产业用纺织品废弃物(如PVC/玻璃纤维涂层织物、渔网)等作为主要原料，经过特殊改性工艺制成低成本高性能的工程塑料类复合材料，实现纤维类废弃物的绿色环保型循环再利用。由于这些纤维类废弃物60％以上都是最普通的废弃物，所以其成本比同类产品都要低。并且本发明的新制备工艺还可以避免高分子材料因多次加工热降解对材料性能的损害。
所述的利用纤维类废弃物生产的改性工程塑料，以重量份数计，包括以下组分：
纤维类废弃物 60-90份，
树脂原料 10-40份，
专用增容剂 5-30份，
添加剂 0.1-3份。
所述纤维类废弃物，包括以下三个大类：
第一类为工业类废弃物，包括各种化纤厂、纺织厂、非织造厂、服装厂各工序的回丝、回花、纱线、布边等下脚料。这类废弃物由于来源比较明确，成份清楚，回收比较容易，一般再利用率比较高。但是随着纺织品向高性能和多功能的方向发展，含有多种成分原料的复合纤维和混纺织品越来越多，过去传统的回收再利用方法已经难以适应。
第二类为生活消费类废弃物，包括衣着用纺织品和装饰用纺织品。所述衣着用纺织品包括各种服装、鞋帽、袜子、手套等；所述装饰用纺织品包括室内用品(如窗帘、门帘、贴墙布、地毯、绣品、台布、餐巾、毛巾、浴巾、沙发套等)、床上用品(如床罩、被面、床单、被套、枕套、枕巾、毛毯、蚊帐、棉絮等)和户外用品(如人造草坪、帐篷、太阳伞、太阳椅等)。这类废弃物来源涉及家庭、宾馆饭店、公共场所、交通工具等，种类繁多，成份复杂。
第三类为产业用纺织品废弃物，包括篷盖布、帐篷、土工布、船帆、滤布、筛网、鱼网、轮胎帘子布、水龙带、麻袋、造纸毛毯、打字色带、降落伞、枪炮衣等。这类纺织品由于主要以功能性为主，产品供其它产业部门专用，所以在循环再利用技术方面有一定的难度。
所述树脂原料与纤维类废弃物的种类相对应，包括尼龙、聚酯、聚丙烯、聚苯乙烯等。
所述专用增容剂是通过引入两种不同功能性基团制备而成的，一种为PE-PP-g-(MAH-CO-CALA)类(参看中国发明专利申请200710156171.3)，另一种为异丁烯-马来酸酐共聚物，根据纤维类废弃物的种类任选一种或二种并用。
所述添加剂包括偶联剂、抗氧化剂、润滑剂，均为本行业公知产品，重量份数为0.1-3份。其中，所述偶联剂可选550、560或570其中一种；重量份数为0.1-1份；所述抗氧化剂可选225、928其中一种；重量份数为0.1-1份；所述润滑剂可选EBS、TAF其中一种；重量份数为0.1-1份。三者的添加量可根据废弃物的种类及产品性能要求适当调节。
所述纤维类废弃物的重量份数为60-90份，其含量达到60份以上时，体现了本发明的主体是利用纤维类废弃物制造复合材料；若含量超过90份，其性能则会太低。
所述树脂原料的重量份数为10-40份，其含量达到10份以上是为了保证材料的高性能化；若含量超过40份，则不能实现本发明以纤维类废弃物作为主要原料的目的，而且会增加成本。
所述专用增容剂的重量份数为5-30份；若含量达不到5份，则各种材料的相容性不好，其机械性能不易达到要求；若含量超过30份，其成本会太高且性能改善不明显。其为通过引入两种不同功能性基团制备的专用增容剂，一种是PE-PP-g-(MAH-CO-CALA)类，另一种是异丁烯-马来酸酐共聚物。根据纤维类废弃物的种类可任选一种或者二种以上并用均可。
所述添加剂的重量份数为0.1-3份，包括偶联剂、抗氧化剂、润滑剂等，可根据废弃物的种类及产品性能要求适当调节。
本发明的利用纤维类废弃物生产的改性工程塑料，可以选用以下任一方法制备而成。其中，下述任一方法都对含有异种材料混合物的纤维类废弃物不进行分离，而是作为复合材料的原料直接再利用。
方法一
主要原料包括：各种纤维、纱线、织物类废弃物，这些材料能够整理成为具有定量的连续形态。
配方确定：根据纤维类废弃物的种类，选择匹配的树脂原料、增容剂及各种添加剂，并根据产品要求确定相应的配合比例。
具体步骤如下：
1)按配方先将树脂原料、增容剂及各种添加剂按比例加入高速混料机混合均匀。
2)使用双螺杆挤出机，将以上混合料从第一加料口按一定比例加入，将整理好的连续状纤维类废弃物从第二加料口按一定比例加入。
3)双螺杆挤出机按照设定工艺经过混炼、排气、造粒，即制得本发明的改性工程塑料料粒。
上述制得的改性工程塑料料粒，可以通过注塑成型、热压成型、平板挤出成型、异型挤出成型、真空成型等常规成型方法，制成各种注塑件、板材、异型材等制品，广泛应用于车辆零部件、家电制品、办公机器、卫浴洁具等领域。
方法二
利用原料包括：各种织物、服装类、产业用纺织品废弃物，这些材料应具有一定的平方米克重。
配方确定：根据纤维类废弃物的种类，选择匹配的树脂原料、增容剂及各种添加剂，并根据产品要求确定相应的配合比例。
具体步骤如下：
1)按配方先将树脂原料、增容剂及各种添加剂按比例加入高速混料机混合均匀。
2)使用模具热压机，将所选纤维类废弃物裁成一定形状大小，与以上混合料在模具内交替铺层，然后按设定工艺进行热压成型，即制得本发明的改性工程塑料片材。
上述制得的改性工程塑料片材，可以通过热压成型、真空成型等常规成型方法，制成各种板材、型材等制品，可广泛应用于建筑材料、捆包材料、绝热材料、日用品等领域。
进一步的，当制备本发明的利用纤维类废弃物生产的改性工程塑料时，在不损害机械性能的前提下，可以添加适量的本行业常规公认的抗静电剂、阻燃助剂、防滴剂、抗菌剂、抗老化剂、颜料等，以改善材料的其他性能。
本发明的利用纤维类废弃物生产的改性工程塑料，具有以下特点：
1)对含有异种材料混合物的纤维类废弃物不进行分离而是作为复合材料的原料直接再利用。
2)根据纤维类废弃物的种类可选择通过双螺杆挤出机进行熔融混炼挤出成型，或者运用热压成型或注塑成型进行直接成型加工，制成纤维增强复合材料。
3)在复合成型过程中，天然纤维(棉、毛、丝、麻)和无机纤维(玻璃纤维、碳纤维)作为增强材料，各种热塑性合成纤维成为基体成分；对于熔点不同的两种合成纤维，高熔点的作为增强材料，低熔点的成为基体成分；
4)运用差别化改性技术对废弃物材料进行改性，实现复合材料的高性能化。
具体实施方式
以下结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案。
实施例1
一、配方(以重量份数计)：
1)纤维类废弃物：60份，包括：
a.聚氯乙烯涂层的玻璃纤维织物(PVCG)边角料，具体是规格为130g/m2的玻璃纤维布，PVC涂层量300g/m2，50份。
b.聚丙烯(PP)，非织造布生产工厂的边角料，10份。
2)树脂原料：聚丙烯(PP)，40份。
3)专用增容剂：PE-PP-g-(MAH-CO-CALA)，8份；以及异丁烯-马来酸酐共聚物，2份。
4)添加剂：抗氧剂225，0.5份；润滑剂TAF，0.5份；抗老化剂770，0.2份。
二、制备：
将上述原料加入高速混料机，混合均匀。然后利用双螺杆挤出机挤出成型。其中，上述玻璃纤维织物(PVCG)中的玻璃纤维含有率控制在30wt％左右，因此各种废弃物未经过裁断粉碎等预处理，而是直接喂给双螺杆挤出机混炼造粒，检测产品性能，结果见表1。
表1
实施例2
一、配方(以重量份数计)：
1)纤维类废弃物：90份
编织渔网用尼龙6下脚料，规格为2500tex
2)树脂原料：尼龙6，10份。
3)专用增容剂：PE-PP-g-(MAH-CO-CALA)，5份；异丁烯-马来酸酐共聚物，5份。
4)添加剂：抗氧剂928，0.3份；润滑剂EBS，0.5份。
二、制备：
利用双螺杆挤出机，将上述2)3)4)原料加入高速混料机，混合均匀，从第一加料口按比例加入；将整理好的连续状纤维类废弃物从第二加料口按比例加入。其中，上述编织渔网用尼龙6下脚料不经过裁断粉碎等预处理，而是直接喂给双螺杆挤出机混炼造粒，检测产品性能，结果见表2。
表2
实施例3
一、配方(以重量份数计)：
1)纤维类废弃物：75份，包括：
a.废弃的玻璃纤维织物，具体是规格为150g/m2的玻璃纤维布，40份；
b.聚丙烯(PP)，非织造布生产工厂的边角料，具体是规格为200g/m2，30份。
2)树脂原料：聚丙烯(PP)薄膜，具体是规格为200g/m2，30份。
3)专用增容剂：PE-PP-g-(MAH-CO-CALA)，5份。
4)添加剂：偶联剂550，0.1份。
二、制备：
上述玻璃纤维织物用偶联剂涂敷烘干，然后将各种材料裁成一定形状大小，在模具内按比例交替铺层，使用模具热压机，然后按设定工艺进行热压成型，即制得本发明的改性玻璃纤维增强聚丙烯片材。检测产品性能，结果见表3。
表3
从上述表1-3可以看出：本发明的改性工程塑料具有和常规改性工程塑料复合材料相近的机械性能，其制品在汽车、电子电器、办公家电、日常用品等领域具有广阔的应用前景。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (1)
1.一种利用纤维类废弃物生产的改性工程塑料，其特征在于，以重量份数计，包括以下组分：
纤维类废弃物 60-90份，
树脂原料 10-40份，
专用增容剂 5-30份，
添加剂 0.1-3份；
其中，所述纤维类废弃物为工业类废弃物，包括各种化纤厂、非织造厂各工序的回丝、回花、纱线；
所述树脂原料为尼龙、聚酯、聚丙烯、聚苯乙烯中的一种或多种；
所述专用增容剂是通过引入两种不同功能性基团制备而成的，一种为PE-PP-g-(MAH-CO-CALA)类，另一种为异丁烯-马来酸酐共聚物，根据纤维类废弃物的种类二种并用。
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2010
- 2010-05-20 CN CN2010101799140A patent/CN102061041B/zh active Active
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|---|
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