CN102627804A - 利用废打印/复印纸和废旧塑料制备木塑复合材料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种利用废打印/复印纸和废旧塑料制备木塑复合材料的方法，采用每天都大量产生的废打印、复印纸/废旧塑料作为原材料，通过将废打印纸、复印纸进行预处理制成改性废纸纤维，然后将改性废纸纤维、相容剂和废旧塑料放入混合机中充分混合，将混合好的物质放入开放式双辊混炼机中进行混炼，最后将混炼产物用型模压制，冷却，脱模，制成木塑复合材料。本发明的方法有效的解决了废打印纸、废复印纸的回收、循环利用问题，同时有效提高包装废旧塑料资源化利用率，节约资源，变废为宝。利用本发明方法制备的木塑复合材料具有良好的加工性，力学性能优良，吸水性低，回用性能优良，具有广阔的应用前景。

Description

利用废打印/复印纸和废旧塑料制备木塑复合材料的方法

技术领域

本发明属于废弃印刷材料资源化利用与循环再利用技术领域，具体涉及一种利用废打印/复印纸和废旧塑料制备木塑复合材料的方法。

背景技术

近年来，随着数字印刷技术的进步以及办公自动化程度的不断提高，办公用废纸的数量也日益增多，这其中的主要成分就是激光打印废纸和静电复印废纸，在办公废纸中的比例高达80％以上。在造纸业中，普通废纸通常在经过脱墨处理后用来抄造新闻纸、中低档次文化用纸或是生活用纸，但由于激光打印油墨是由热塑性树脂(如聚乙烯-聚苯乙烯、丙烯酸树脂)和颜料(如炭黑)等组成，印刷时借助热熔方法将油墨转移到纸张上；静电复印纸油墨(即调色剂)也是由热塑性树脂胶粘剂、彩色颜料(如炭黑)等组成。通常调色剂是干性的，有时含有少量硬脂酸锌作干湿润剂。液体调色剂是调色剂颗粒悬浮在绝缘液体中的一种悬浮液，树脂和油作为电荷控制剂加入，印刷时通过加热熔化在纸页表面上。这些废纸的油墨粒子可从几μm～300μm不等，通过常规脱墨方法难以将其完全脱除，大大影响脱墨浆质量，使得这类废纸在造纸业废纸制浆中的利用率极低。可以认为，目前激光打印废纸和静电复印废纸是大量的、尚未大批循环利用的高质量植物纤维原料来源。由于打印纸和复印纸原纸通常是采用高质量的化学木浆抄造而成，其废纸纤维结构和性质与天然植物纤维(木材纤维)极为相似，其具备的相对低廉的价格、较小的密度、较高的弹性模量，尤其是其自身的生物降解性和可再生性等优点，使其在新型材料的研发方面备受国内外关注。拓展激光打印废纸和静电复印废纸的利用途径在废弃物资源化与循环利用、绿色环保及节能减排等领域都具有十分重要的现实意义。

在塑料应用方面，自上世纪合成塑料问世以来，塑料因其具有抗腐蚀、耐冲击、质轻等优点逐渐被广泛应用于工农业生产各个方面，但随着塑料制品消费量的不断增大，废旧塑料也在不断增多。常见的废旧塑料的主要种类包括：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)和聚氯乙烯(PVC)等四大类，其他还有如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氨酯(PU)和ABS塑料等。如今，废旧塑料已成为污染和危害人类的生存环境的主要威胁物之一。目前，对于废旧塑料的处理主要有以下几种方式：掩埋、焚烧、直接再利用或者是再生利用。填埋法具有建设投资少、运行费用低和可回收沼气等优点，但填埋处理同时也存在着严重弊端，如由于废旧塑料密度小，体积大，占用空间面积较大，塑料废弃物难以降解，填埋后将成为永久垃圾，严重妨碍水的渗透和地下水流通，而且塑料中的添加剂如增塑剂或色料溶出还会造成二次污染。采用焚烧处理，则因为塑料燃烧时释放出大量有害气体而造成大气污染以及温室效应。因此，对于废旧塑料的处理总的发展趋势是加强废旧塑料的回收再生利用，其中以改性以及与采用纤维填充或是增强等方法生产高附加值新型材料备受关注，这也是当前废旧塑料回收技术研究的热门领域。

木塑复合材料是国内外近年兴起的一类新型复合材料，指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，代替通常的树脂胶粘剂，与超过50％以上的木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合成新的木质材料，再经挤压、模压、注射成型等塑料加工工艺，生产出的板材或型材。木塑复合材料是一种新型的环保绿色建材，具有体积轻、强重比大、耐水性能好、可循环利用等优点，具有代木代塑的优良品质，能广泛应用于轿车内衬件、家具构件、建筑及包装材料等领域，并为解决白色污染和木材资料质量下降开辟新的途径。

本发明采用每天都大量产生的废打印、复印纸/废旧塑料作为原材料生产木塑复合材料，具有诱人的应用前景，在资源节约及保护、废弃物循环利用以及资源化利用、绿色环保及节能减排等方面都具有极其重要的现实意义。

发明内容

本发明目的是提供一种利用废打印/复印纸和废旧塑料制备木塑复合材料的工艺和制备方法，解决了现有技术无法有效对废打印/复印纸和废旧塑料进行回收利用的问题，同时制备出力学性能良好的木塑复合材料。

本发明采用的技术方案是，一种利用废打印/复印纸和废旧塑料制备木塑复合材料的方法，具体按以下步骤实施：

步骤1，称取原料：

称取废打印纸、废复印纸，并按两种废纸的总质量与偶联剂质量比为100∶8～12的比例称取偶联剂，按偶联剂与无水乙醇的质量比为1∶18～22称取无水乙醇；

步骤2，预处理，制备改性废纸纤维：

(1)将废打印纸和废复印纸撕成碎片，混合均匀，倒入偶联剂与无水乙醇的混合液中，将废纸碎片完全浸没在混合液中并浸泡0.5～2小时；

(2)取出浸泡好的废纸碎片，用蒸馏水清洗10～20次，阴干后，在50℃～80℃的温度下在烘箱中烘干4～6小时；

(3)将烘干后得到的废纸碎片进行粉碎，即得改性废纸纤维；

步骤3，称取改性废纸纤维和马来酸酐接枝聚丙烯(相容剂)：

按照质量比为20～50∶48～78∶1～5的比例，称取改性废纸纤维、废旧塑料和马来酸酐接枝聚丙烯；

步骤4，将改性废纸纤维、废旧塑料和马来酸酐接枝聚丙烯(相容剂)，放入混合机中充分混合，混合温度为60～80℃；

步骤5，混炼，

将混合好的混合物放入开放式双辊混炼机中进行混炼，混炼温度为150～200℃，混炼时间为10～30min；

步骤6，成型，

将混炼产物用型模压制，冷却，脱模，即制成木塑复合材料。

本发明的特点还在于，

其中偶联剂为KH550硅烷偶联剂或KH570硅烷偶联剂。

其中废旧塑料为废旧聚丙烯、废旧聚乙烯、废旧聚苯乙烯和废旧聚氯乙烯。

本发明方法的有益效果是：为废打印纸、废复印纸的回收、循环利用开辟新领域，同时有效提高包装废旧聚丙烯资源化利用率，节约资源，变废为宝。本发明原材料成本低，投资少，工艺简单，对原料的利用率高；制备的木塑复合材料具有良好的加工性，力学性能优良，吸水性低，回用性能优良，符合循环利用等资源可持续发展规律，是印刷包装废弃物资源化利用与循环利用领域重要的、必然的发展方向之一，具有良好的应用前景。

具体实施方式

实施例1

称取100kg废纸，其中废打印纸50kg，废复印纸50kg，8kgKH550硅烷偶联剂，144kg无水乙醇，将废纸撕成2cm×2cm的碎片，充分混合均匀，倒入盛有KH550硅烷偶联剂与无水乙醇的混合液中，将废纸碎片完全浸没在混合液中浸泡0.5小时，取出浸泡好的废纸碎片，用蒸馏水清洗10次，阴干后，在50℃的温度下在烘箱中烘干4小时；然后粉碎得到改性废纸纤维。称取20kg改性废纸纤维，48kg废旧聚丙烯和1kg马来酸酐接枝聚丙烯，将它们放入混合机中充分混合，混合温度为60℃；然后将充分混合好的物质放入开放式双辊混炼机中在150℃的温度下进行混炼10min；然后将混炼产物用型模压制，冷却，脱模，即制成木塑复合材料(样品A)。

实施例2

称取100kg废纸，其中废打印纸50kg，废复印纸50kg，12kgKH570硅烷偶联剂，264kg无水乙醇，将废纸撕成2cm×2cm的碎片，充分混合均匀，倒入盛有KH570硅烷偶联剂与无水乙醇的混合液中，将废纸碎片完全浸没在混合液中浸泡2小时，取出浸泡好的废纸碎片，用蒸馏水清洗20次，阴干后，在80℃的温度下在烘箱中烘干6小时；然后粉碎得到改性废纸纤维。称取50kg改性废纸纤维，78kg废旧聚丙烯和5kg马来酸酐接枝聚丙烯，将它们放入混合机中充分混合，混合温度为80℃；然后将充分混合好的物质放入开放式双辊混炼机中在200℃的温度下进行混炼30min；然后将混炼产物用型模压制，冷却，脱模，即制成木塑复合材料(样品B)。

实施例3

称取100kg废纸，其中废打印纸50kg，废复印纸50kg，10kgKH570硅烷偶联剂，200kg无水乙醇，将废纸撕成2cm×2cm的碎片，充分混合均匀，倒入盛有KH570偶联剂与无水乙醇的混合液中，将废纸碎片完全浸没在混合液中浸泡1小时，取出浸泡好的废纸碎片，用蒸馏水清洗15次，阴干后，在70℃的温度下在烘箱中烘干5小时；然后粉碎得到改性废纸纤维。称取30kg改性废纸纤维，63kg废旧聚丙烯和3kg马来酸酐接枝聚丙烯，将它们放入混合机中充分混合，混合温度为70℃；然后将充分混合好的物质放入开放式双辊混炼机中在180℃的温度下进行混炼20min；然后将混炼产物用型模压制，冷却，脱模，即制成木塑复合材料(样品C)。

实施例4

称取100kg废纸，其中废打印纸50kg，废复印纸50kg，12kg KH550硅烷偶联剂，264kg无水乙醇，将废纸撕成2cm×2cm的碎片，充分混合均匀，倒入盛有偶联剂与无水乙醇的混合液中，将废纸碎片完全浸没在混合液中浸泡2小时，取出浸泡好的废纸碎片，用蒸馏水清洗10次，阴干后，在60℃的温度下在烘箱中烘干5小时；然后粉碎得到改性废纸纤维。称取40kg改性废纸纤维，68kg废旧聚丙烯和4kg马来酸酐接枝聚丙烯，将它们放入混合机中充分混合，混合温度为65℃；然后将充分混合好的物质放入开放式双辊混炼机中在170℃的温度下进行混炼25min；然后将混炼产物用型模压制，冷却，脱模，即制成木塑复合材料(样品D)。

实施例5

称取100kg废纸，其中废打印纸50kg，废复印纸50kg，10KH570硅烷偶联剂，180kg无水乙醇，将废纸撕成2cm×2cm的碎片，充分混合均匀，倒入盛有偶联剂与无水乙醇的混合液中，将废纸碎片完全浸没在混合液中浸泡1.5小时，取出浸泡好的废纸碎片，用蒸馏水清洗20次，阴干后，在65℃的温度下在烘箱中烘干5小时；然后粉碎得到改性废纸纤维。称取45kg改性废纸纤维，70kg废旧聚丙烯和4.8kg马来酸酐接枝聚丙烯，将它们放入混合机中充分混合，混合温度为80℃；然后将充分混合好的物质放入开放式双辊混炼机中在180℃的温度下进行混炼25min；然后将混炼产物用型模压制，冷却，脱模，即制成木塑复合材料(样品E)。

实施例6

称取100kg废纸，其中废打印纸50kg，废复印纸50kg，8kg KH550硅烷偶联剂，160kg无水乙醇，将废纸撕成2cm×2cm的碎片，充分混合均匀，倒入盛有偶联剂与无水乙醇的混合液中，将废纸碎片完全浸没在混合液中浸泡2小时，取出浸泡好的废纸碎片，用蒸馏水清洗15次，阴干后，在70℃的温度下在烘箱中烘干6小时；然后粉碎得到改性废纸纤维。称取35kg改性废纸纤维，55kg废旧聚丙烯和3.5kg马来酸酐接枝聚丙烯，将它们放入混合机中充分混合，混合温度为75℃；然后将充分混合好的物质放入开放式双辊混炼机中在185℃的温度下进行混炼30min；然后将混炼产物用型模压制，冷却，脱模，即制成木塑复合材料(样品F)。

实施例7

称取100kg废纸，其中废打印纸50kg，废复印纸50kg，8kgKH550硅烷偶联剂，144kg无水乙醇，将废纸撕成2cm×2cm的碎片，充分混合均匀，倒入盛有KH550硅烷偶联剂与无水乙醇的混合液中，将废纸碎片完全浸没在混合液中浸泡1.5小时，取出浸泡好的废纸碎片，用蒸馏水清洗10次，阴干后，在50℃的温度下在烘箱中烘干5小时；然后粉碎得到改性废纸纤维。称取20kg改性废纸纤维，48kg废旧聚乙烯和1kg马来酸酐接枝聚丙烯，将它们放入混合机中充分混合，混合温度为65℃；然后将充分混合好的物质放入开放式双辊混炼机中在150℃的温度下进行混炼10min；然后将混炼产物用型模压制，冷却，脱模，即制成木塑复合材料(样品G)。

现有的木塑复合材料主要为木粉、稻壳粉、秸秆粉等填充/增强热塑性树脂基复合材料，而本发明使用的原材料为废打印/复印纸和废旧塑料(主要为废聚丙烯)，这些材料成本低，来源广泛，设备投资少，工艺简单，对原料的利用率高，本发明采用的方法简单实用，充分利用废打印纸、废复印纸和包装废旧聚丙烯等废弃资源。利用本方法制得的木塑复合材料具有良好的加工性，吸水性低，力学性能优良，可实现100％回收再生产。

以下为采用本发明生产的废旧报纸/废旧塑料复合材料与废聚丙烯进行性能对比，具体实验对比情况如下表：

由表中数据可知，利用本方法制得的木塑复合材料具有良好的加工性，吸水性低，力学性能优良，可实现100％回收再生产。

Claims (3)

1.一种利用废打印/复印纸和废旧塑料制备木塑复合材料的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1，称取原料：

称取废打印纸、废复印纸，并按两种废纸的总质量与偶联剂质量比为100∶8～12的比例称取偶联剂，按偶联剂与无水乙醇的质量比为1∶18～22称取无水乙醇；

步骤2，预处理，制备改性废纸纤维：

(1)将废打印纸和废复印纸撕成碎片，混合均匀，倒入偶联剂与无水乙醇的混合液中，将废纸碎片完全浸没在混合液中并浸泡0.5～2小时；

(2)取出浸泡好的废纸碎片，用蒸馏水清洗10～20次，阴干后，在50℃～80℃的温度下在烘箱中烘干4～6小时；

(3)将烘干后得到的废纸碎片进行粉碎，即得改性废纸纤维；

步骤3，称取改性废纸纤维和马来酸酐接枝聚丙烯：

按照质量比为20～50∶48～78∶1～5，称取改性废纸纤维、废旧塑料和马来酸酐接枝聚丙烯；

步骤4，将改性废纸纤维、废旧塑料和马来酸酐接枝聚丙烯，放入混合机中充分混合，混合温度为60～80℃；

步骤5，混炼，

将混合好的混合物放入开放式双辊混炼机中进行混炼，混炼温度为150～200℃，混炼时间为10～30min；

步骤6，成型，

将混炼产物用型模压制，冷却，脱模，即制成木塑复合材料。

2.根据权利要求1所述的制备木塑复合材料的方法，其特征在于，步骤1中所述的偶联剂为KH550硅烷偶联剂或KH570硅烷偶联剂。

3.根据权利要求1所述的制备木塑复合材料的方法，其特征在于，步骤3中所述的废旧塑料为废旧聚丙烯、废旧聚乙烯。