CN102924939B - 一种废旧轮胎橡胶粉填充塑木型材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及复合材料，具体涉及一种废旧轮胎橡胶粉填充塑木型材及其制备方法。本发明的废旧轮胎橡胶粉填充塑木型材，由含以下质量百分比组分的原料制得：塑料15％～75％、木质纤维10％～70％、废旧轮胎橡胶粉5％～40％、阻燃剂5％～45％、增容剂1％～10％、润滑剂0.1％～3％、增塑剂0.5％～3％、抗氧剂0.05％～4％、硫化剂0.05％～2％。本发明利用废旧轮胎橡胶粉填充塑木型材，不但提高废旧轮胎橡胶粉的资源利用率、开发胶粉新的应用技术，扩大胶粉的应用范围，同时所制备的塑木型材仍具有良好的力学性能，并极大降低塑木型材的生产成本，以期能进一步扩大塑木型材的应用领域。

Description

一种废旧轮胎橡胶粉填充塑木型材及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料，具体涉及一种废旧轮胎橡胶粉填充塑木型材及其制备方法。
背景技术
塑木复合材料是一种新型环保复合材料，它利用废弃的各种天然木质纤维和塑料进行复配，添加特种助剂，经挤出制成的既似木材又优于木材的新型环保复合材料。该种材料具有尺寸稳定性好、强度高、可反复回收利用等优点，已被广泛用于室内外建筑、运输、包装等领域。
近年来，废旧轮胎橡胶的回收和利用已成为一个紧迫的问题。大量废旧轮胎橡胶的堆积不仅造成了资源的浪费，而且为老鼠、蚊子的繁殖提供了场所。堆积的废旧轮胎橡胶很容易引起火灾，并且不完全燃烧会放出碳氢化合物和有毒气体，其火焰很难扑灭。近年来，国内外对废旧轮胎橡胶进行了回收利用，如热分解回收液体燃料和化学品、燃料利用、再生胶利用、胶粉利用等等。其中制成胶粉利用因其工艺简单、节能、节水、减少环境污染、产品性能较好等优点已经得到越来越广泛的应用。胶粉添加到橡胶、沥青、混凝土中，可以制成橡胶制品、铺路材料和建筑材料等等。
另外，废旧塑料是我国环境污染的重大污染源之一，每年有上千万吨的废旧塑料被作为垃圾丢弃，而塑料本身又是难以降解的物质，因此对环境造成长久的污染。农作物秸秆尤其是棉花秆目前主要被焚烧当作肥料来用或者被直接废弃，完全被当作垃圾来处理，没有得到有效利用。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有废旧轮胎橡胶、废旧塑料、天然木质纤维等零污染资源化困难等问题，提供一种利用废旧轮胎橡胶粉、废旧塑料及天然木质纤维生产外观酷似木材而性能又优于木材的塑木型材及其制备方法。
本发明为解决上述技术问题所提供的方案为：一种废旧轮胎橡胶粉填充塑木型材，由含以下质量百分比组分的原料制得：
塑料15％～75％、木质纤维10％～70％、废旧轮胎橡胶粉5％～40％、阻燃剂5％～45％、增容剂1％～10％、润滑剂0.1％～3％、增塑剂0.5％～3％、抗氧剂0.05％～4％、硫化剂0.05％～2％。
优选地，
所述塑料是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯(PC)中的一种或几种的组合；可以是回收的塑料，也可以为新料。
所述的阻燃剂为四苯基(双酚-A)二磷酸酯(BDP)、间苯二酚双(二苯基)磷酸酯(RDP)、聚磷酸铵(APP)、磷酸三苯酯(TPP)等磷氮系阻燃剂或它们中几种的混合物；
所述增容剂为聚乙烯接枝马来酸酐、聚丙烯接枝马来酸酐、ABS接枝马来酸酐、聚苯乙烯接枝马来酸酐、钛酸酯、铝酸酯、异氰酸酯、硅烷偶联剂中的一种或几种的组合，所述的硅烷偶联剂优选为六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧烷、乙烯基三(甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷；
所述的润滑剂为硬脂酸、硬脂酸金属盐、乙撑双硬脂酰胺、脂肪烃蜡、氧化聚乙烯；硬脂酸金属盐优选为硬脂酸钠、硬脂酸钙或硬脂酸锌；
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸二丁酯；
其中所述的抗氧剂为2，2′-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)(抗氧剂1010)、抗氧剂168、抗氧剂264、抗氧剂DLTP、抗紫外剂UV531中的一种或几种的组合，所述的着色剂为二氧化钛、炭黑、铁红、铁黄、钛青绿或钛青蓝。
所述废旧轮胎橡胶粉为废旧轮胎拆解、破碎而得，粒径范围为60～300目。
所述硫化剂为硫磺、过氧化二异丙苯、双叔丁基过氧化异丙苯、过氧化苯甲酰中的一种或几种的组合。
本发明还提供上述废旧轮胎橡胶粉填充塑木型材的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：将回收的废旧塑料进行分拣、破碎、清洗、干燥处理后，加入到高速混合机中充分混匀备用，混合时间控制在5～10分钟；如果是新塑料，则直接通过高速混合机充分混匀备用，混合时间控制在5～10分钟；
步骤二：将经过步骤一处理的塑料与废旧轮胎橡胶粉、木质纤维和其它加工助剂，在高速混合机中充分混匀，混合时间控制在10～20分钟；
步骤三：将经过步骤二混匀后的混合料用双螺杆挤出机熔融共混，挤出造粒，加工温度为150～230℃，转速为160～200转/分钟；
步骤四：将经过步骤三制得的粒料，加入挤出机中挤出成型。
优选地，步骤四的加工温度为180～220℃，转速为170～190转/分钟。
本发明的有益效果：
(1)本发明利用废旧轮胎橡胶粉改性塑木型材，在增强塑木型材力学性能的同时，达到废旧轮胎橡胶粉的无害化资源化利用，该制备方法具有价廉、环保、经济效益高、原材料供应广泛等优点；
(2)本发明在生产工艺中加入适量硫化剂，可增加废旧轮胎橡胶粉的填充量，降低废旧塑料的加入量，达到降低生产成本的目的；
(3)本发明采用挤出成型，将废旧轮胎橡胶粉直接与废旧塑料、木质纤维等混合，无需进行预处理，能显著减少成型工艺时间，降低生产成本。
本发明利用废旧轮胎橡胶粉填充塑木型材，不但提高废旧轮胎橡胶粉的资源利用率、开发胶粉新的应用技术，扩大胶粉的应用范围，同时所制备的塑木型材仍具有良好的力学性能，并极大降低塑木型材的生产成本，以期能进一步扩大塑木型材的应用领域。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不仅限于这些实施例。
实施例1
原料组分按重量计
高密度聚乙烯(HDPE)29份、木粉32份、乙烯基三(甲氧基乙氧基)硅烷3份、废旧轮胎橡胶粉15份、PE接枝马来酸酐5份、聚磷酸铵12份、硬脂酸锌2份、1.8份抗氧剂1010、0.2份硫化剂DCP。
将废旧轮胎橡胶粉、木粉、乙烯基三(甲氧基乙氧基)硅烷、HDPE、PE接枝马来酸酐、聚磷酸铵、硬脂酸锌、抗氧剂1010、硫化剂DCP等分别加入到高速混合机至混合均匀，然后将混合物料在双螺杆挤出机中反应挤出制成粒料，螺杆熔融温度190℃，转速180转/分钟，挤出物料冷却后，经切粒机切粒，得到粒料。
将所得粒料加入挤出机中进行挤出成型，制得性能优异的废旧轮胎橡胶粉填充塑木型材，弯曲强度达到25MPa，缺口冲击强度7J/m。
实施例2
原料组分按重量计
聚丙烯(PP)27份、稻糠29份、乙烯基三甲氧基硅烷3份、废旧轮胎橡胶粉21份、PP接枝马来酸酐4份、聚磷酸铵12份、硬脂酸锌1.8份、0.9份抗氧剂1010、0.9份抗氧剂168和0.4份硫化剂DCP。
将废旧轮胎橡胶粉、稻糠、乙烯基三甲氧基硅烷、PP、PP接枝马来酸酐、聚磷酸铵、硬脂酸锌、抗氧剂1010、抗氧剂168和硫化剂DCP等分别加入到高速混合机至混合均匀，然后将混合物料在双螺杆挤出机中反应挤出制成粒料，螺杆熔融温度200℃，转速180转/分钟，挤出物料冷却后，经切粒机切粒，得到粒料。
将所得粒料加入挤出机中进行挤出成型，制得性能优异的废旧轮胎橡胶粉填充塑木型材，弯曲强度达到49MPa，缺口冲击强度14J/m。
实施例3
原料组分按重量计
聚丙烯(PP)28份、木粉29份、六甲基二硅氧烷3份、废旧轮胎橡胶粉24份、PP接枝马来酸酐4份、聚磷酸铵8份、硬脂酸锌1.8份、0.9份抗氧剂1010、0.9份抗氧剂168和0.4份硫化剂BPO。
将废旧轮胎橡胶粉、木粉、六甲基二硅氧烷、PP、PP接枝马来酸酐、聚磷酸铵、硬脂酸锌、抗氧剂1010、抗氧剂168和硫化剂BPO等分别加入到高速混合机至混合均匀，然后将混合物料在双螺杆挤出机中反应挤出制成粒料，螺杆熔融温度200℃，转速180转/分钟，挤出物料冷却后，经切粒机切粒，得到粒料。
将所得粒料加入挤出机中进行挤出成型，制得性能优异的废旧轮胎橡胶粉填充塑木型材，弯曲强度达到45MPa，缺口冲击强度12J/m。
实施例4
原料组分按重量计
聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)混合物26份、竹粉30份、乙烯基三(甲氧基乙氧基)硅烷3份、废旧轮胎橡胶粉25份、PE接枝马来酸酐5份、聚磷酸铵7份、硬脂酸锌1.6份、2.2份抗氧剂264、0.2份硫化剂DCP。
将废旧轮胎橡胶粉、竹粉、乙烯基三(甲氧基乙氧基)硅烷、HDPE/PP混合物、PE接枝马来酸酐、聚磷酸铵、硬脂酸锌、抗氧剂1010、硫化剂DCP等分别加入到高速混合机至混合均匀，然后将混合物料在双螺杆挤出机中反应挤出制成粒料，螺杆熔融温度190℃，转速190转/分钟，挤出物料冷却后，经切粒机切粒，得到粒料。
将所得粒料加入挤出机中进行挤出成型，制得性能优异的废旧轮胎橡胶粉填充塑木型材，弯曲强度达到39MPa，缺口冲击强度11J/m。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种废旧轮胎橡胶粉填充塑木型材，其特征是，由以下质量份的原料制得：聚丙烯(PP)27份、稻糠29份、乙烯基三甲氧基硅烷3份、废旧轮胎橡胶粉21份、PP接枝马来酸酐4份、聚磷酸铵12份、硬脂酸锌1.8份、0.9份抗氧剂1010、0.9份抗氧剂168和0.4份硫化剂DCP。
2.根据权利要求1所述的废旧轮胎橡胶粉填充塑木型材的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
将废旧轮胎橡胶粉、稻糠、乙烯基三甲氧基硅烷、PP、PP接枝马来酸酐、聚磷酸铵、硬脂酸锌、抗氧剂1010、抗氧剂168和硫化剂DCP分别加入到高速混合机至混合均匀，然后将混合物料在双螺杆挤出机中反应挤出制成粒料，螺杆熔融温度200℃，转速180转/分钟，挤出物料冷却后，经切粒机切粒，得到粒料。
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