CN103540199A - 一种利用废弃物制备纳米阻燃涂料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用废弃物制备纳米阻燃涂料的方法，其特征在于，其工艺步骤为：（1）选择原料：按重量百分比，聚苯乙烯泡沫、酚醛泡沫塑料、废橡胶和硝基纤维占65%，工业酒精、煤焦油、丙酮和水溶剂占15%，颜料和填料占15%，湿润分散剂、消泡剂、消光剂、增塑剂助剂占5%；（2）熔融提炼；（3）前练；（4）分散；（5）调和调色；（6）过滤；（7）包装；本发明工艺合理、简洁，大大缩短工艺流程，涂料原料来源广，属废物再利用型，降低了生产成本，同时根据原料配比，便于制备各中功能的涂料，适于其生产工艺的需要，投料量及配比准确，偏差小、产品质量有保证，有效提高企业产量。

Description

一种利用废弃物制备纳米阻燃涂料的方法

技术领域

本发明涉及化学工艺领域，特别是涉及一种利用废弃物制备纳米阻燃涂料的方法。 

背景技术

目前，涂料已广泛应用于建筑业、包装材料、家庭日用品及汽车等领域。涂料是一种能牢固覆盖在物体表面，起保护、装饰、标志和其他特殊用途的化学混合物。随着工业化大生产的不断扩大，人们生活水平的不断提高，一些生活垃圾和工业废弃物不断增加，给社会带来了严重的环境污染，废旧的泡沫塑料、废橡胶和煤焦油等，已造成严重的“白色污染”和“黑色污染”，危害人民生活质量和制约国民经济的发展，已成为世界性公害。因此，对废泡沫塑料、煤焦油等进行回收利用，实现资源再生循环是不可忽视的。 

废物的再生利用长期以来是人类的一个重要努力方向，但在涂料制备领域运用很少。现在大多数利用废弃物制备纳米阻燃涂料的方法虽简单，但过程却具有极大的模糊性，所以生产出的产品涂料，污染性大，同时原料成本也高，如申请号为CN200610015827.5公开了一种利用废弃物制备纳米阻燃涂料的方法，将无水煤焦油、无水酚油投入到加热釜内，搅拌后，加入聚氯乙烯粉、邻苯二甲酸二辛酯、硬脂酸钡，搅拌后，加热，加入滑石粉，保温，停止加热，冷却，停止搅拌，本发明的优点：具有耐候性和弹性、延伸性、粘结性，低温时涂膜不脆裂、不龟裂，高温时不流淌，但却没有条理分明的工艺流程，清楚的原料配比，于此种工艺，只能生产一种涂料，不适于企业的发展及提高企业效益。 

发明内容

为克服现有技术上的不足，本发明目的是提供一种合理地利用生活废弃物(泡沫、塑料等)进行有效、合理的处理生产的再生复合材料，即利用废弃物制备纳米阻燃涂料的方法，其操作简单、配比稳定，以工业、生活垃圾橡胶、塑料等废弃物为原料制作而成。 

为实现本发明的目的，本发明的技术方案如下： 

一种利用废弃物制备纳米阻燃涂料的方法，其特征在于，其工艺步骤如下：

（1）选择原料：按重量百分比，聚苯乙烯泡沫、酚醛泡沫塑料、废橡胶和硝基纤维占60%，工业酒精、煤焦油、丙酮和水溶剂占10%，颜料和填料占15%，湿润分散剂、消泡剂、消光剂、增塑剂助剂占5%，纳米阻燃复合物     10%;所述的纳米阻燃复合剂的制备方法为：

（a）将硅羟基磷灰石、红磷、凹凸棒、水滑石、蒙脱土、钛白粉、方解石、高岭土按照25-35：15-20：10-15 ：10-15：8-10：8-10：7-8：5-7的质量份数配比混合，加入到200份二甲亚砜(DMSO)和50份甲醇的混合溶液中，于65℃搅拌60小时，过滤，并用60℃温度的热乙醇洗3次除去过量的二甲亚砜(DMSO)，放入真空干燥箱，在60℃温度干燥24小时，研磨过筛，得一次改性阻燃复合物；（b）、将1份一次改性阻燃复合物、10份醋酸钾和25份蒸馏水混合，于温度50℃搅拌10小时以上，于温度30℃，先在超声电功率350W条件下分散2.5小时，然后再在超声电功率250W条件下分散3小时。过滤，并用蒸馏水洗3次，80℃真空干燥24小时，研磨过筛，得二次改性阻燃复合物；（c）、将上述1份二次改性阻燃复合物在600W功率超声波分散40min，用恒温加热装 置加热到90℃，并用机械搅拌器搅拌(1200r/min)60分钟；得纳米阻燃复合物;

（2）熔融提炼：将上述聚苯乙烯泡沫塑料、酚醛泡沫塑料、废橡胶和硝基纤维混合熔融，温度控制在120℃～150℃，经过滤，提炼出纯度高的基料树脂；

（3）前练：在前练槽中将颜料、基料树脂和工业酒精、煤焦油、丙酮和水溶剂通过高速搅拌达到均匀交换、充分湿润的混合状态，得到颜料浆；

（4）分散：将步骤（3）中得到的颜料浆，通过湿润分散剂的研磨达到颜料均匀分散且分散细度达到涂料要求的状态；

（5）调和调色：在调和槽中，通过成膜物质和填料，消泡剂、消光剂、增塑剂和纳米阻燃复合物的投入，赋予涂料各种机械性能和其它机能，并通过原色浆的投入，调整涂料的色差；

（6）过滤：经过滤芯和绢布的过滤，过滤掉涂料中的杂质；

（7）包装：将上述过滤后的涂料经灌装机包装于涂料桶。

本发明通过上述利用废弃物制备纳米阻燃涂料的方法，根据原料合理的不同配比，可以生产出不同的高标准、高质量的涂料，最主要的是，对生活中的白色污染等废弃物进行了再利用。而且其工艺合理、明了，大大提高了生产效率，因其原料来源广，且大部分均是废物的再利用，极大的降低了生产成本，适于其生产工艺的需要，投料量及配比准确，偏差小、产品质量有保证，有效提高企业产量。 

  本发明采用生活中的白色垃圾，工业中的煤焦油等废弃物，通过相关的环保设施，减少环境污染，有利于生态平衡，实现了废物的回收再利用，促进了资源的可持续发展，其产品相对于市面上的涂料，更具优越性；为进一步达到环保的要求，最终产品在包装时，在涂料桶内部设置了一层吸附层，可用于吸附一部分从涂料中散发出来的挥发性物质，在一定程度上抑制了气体的扩散，保护人们的身体健康。本发明制备的阻燃剂不含卤素、有机物，无毒环保，应用前景广阔；本发明进行二次改性，这样的好处是：增加反应活性点，提高改性效果；改性的同时又能蒸除体系中的水分，干燥与改性同时进行，提高了工作效率；纳米级硅羟基磷灰石、凹凸棒、蒙脱土、高岭土等自身微孔中存在大量的物理和化学吸附水，在高温下产生水蒸汽，阻断氧气，吸收热量，达到多重阻燃的功效；强大吸附性能可以有效改善几种阻燃剂的协同作用，阻止被阻燃物质温度升高，提高了阻燃效率；硅羟基磷灰石、凹凸棒、蒙脱土、高岭土等资源丰富，大大降低了阻燃剂的工业成本，也为凹凸棒土的开发应用提供了一条新途径；本发明采用溶液法超声波分散及机械高速搅拌器搅拌，使得阻燃剂各自组分在溶液中达到了纳米级分散，有效避免了对复合材料的自然氧化，从而使复合材料具有更好的力学性能，复合材料的氧指数为41。 

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。 

实施例1： 

一种利用废弃物制备纳米阻燃涂料的方法，其特征在于，其工艺步骤如下：

（1）选择原料：按重量百分比，聚苯乙烯泡沫、酚醛泡沫塑料、废橡胶和硝基纤维占60%，工业酒精、煤焦油、丙酮和水溶剂占10%，颜料和填料占15%，湿润分散剂、消泡剂、消光剂、增塑剂助剂占5%，纳米阻燃复合物     10%;所述的纳米阻燃复合剂的制备方法为：

（a）将硅羟基磷灰石、红磷、凹凸棒、水滑石、蒙脱土、钛白粉、方解石、高岭土按照25-35：15-20：10-15 ：10-15：8-10：8-10：7-8：5-7的质量份数配比混合，加入到200份二甲亚砜(DMSO)和50份甲醇的混合溶液中，于65℃搅拌60小时，过滤，并用60℃温度的热乙醇洗3次除去过量的二甲亚砜(DMSO)，放入真空干燥箱，在60℃温度干燥24小时，研磨过筛，得一次改性阻燃复合物；（b）、将1份一次改性阻燃复合物、10份醋酸钾和25份蒸馏水混合，于温度50℃搅拌10小时以上，于温度30℃，先在超声电功率350W条件下分散2.5小时，然后再在超声电功率250W条件下分散3小时。过滤，并用蒸馏水洗3次，80℃真空干燥24小时，研磨过筛，得二次改性阻燃复合物；（c）、将上述1份二次改性阻燃复合物在600W功率超声波分散40min，用恒温加热装 置加热到90℃，并用机械搅拌器搅拌(1200r/min)60分钟；得纳米阻燃复合物;

（2）熔融提炼：将上述聚苯乙烯泡沫塑料、酚醛泡沫塑料、废橡胶和硝基纤维混合熔融，温度控制在120℃～150℃，经过滤，提炼出纯度高的基料树脂；

（3）前练：在前练槽中将颜料、基料树脂和工业酒精、煤焦油、丙酮和水溶剂通过高速搅拌达到均匀交换、充分湿润的混合状态，得到颜料浆；

（4）分散：将步骤（3）中得到的颜料浆，通过湿润分散剂的研磨达到颜料均匀分散且分散细度达到涂料要求的状态；

（5）调和调色：在调和槽中，通过成膜物质和填料，消泡剂、消光剂、增塑剂和纳米阻燃复合物的投入，赋予涂料各种机械性能和其它机能，并通过原色浆的投入，调整涂料的色差；

（6）过滤：经过滤芯和绢布的过滤，过滤掉涂料中的杂质；

（7）包装：将上述过滤后的涂料经灌装机包装于涂料桶。

在本实施例案中，原材料中的基料树脂部分均从白色垃圾中获取，可充分利用资源，进行废物再利用，减少了白色垃圾对环境的污染，同时涂料桶内部表层设有吸附膜，可吸附桶内的挥发性气体，一定程度上避免了气体进入大气而对空气造成污染。 

实施例2：其余与所述实施例1相同，不同之处在于，步骤（2）中熔融温度控制在180℃～240℃，本实施例中，熔融的成本比实施例1中要高，但充分熔融率却比实施例1高，废物利用率更高。 

实施例3：其余与所述实施例1相同，不同之处在于，将步骤（6）中的过滤和步骤（7）中的灌装进行组合，在一台设备上完成过滤和灌装，本实施例案中，采用滤芯过滤灌装机，过滤效果不高，但相比于实施例1，操作要方便得多，节约劳动力。 

经实验测得，通过上述利用废弃物制备纳米阻燃涂料的方法，根据原料合理的不同配比，可以生产出不同的高标准、高质量的涂料，最主要的是，对生活中的白色污染等废弃物进行了再利用。而且其工艺合理、明了，大大提高了生产效率，因其原料来源广，且大部分均是废物的再利用，极大的降低了生产成本，适于其生产工艺的需要，投料量及配比准确，偏差小、产品质量有保证，有效提高企业产量。 

  本发明采用生活中的白色垃圾，工业中的煤焦油等废弃物，通过相关的环保设施，减少环境污染，有利于生态平衡，实现了废物的回收再利用，促进了资源的可持续发展，其产品相对于市面上的涂料，更具优越性；为进一步达到环保的要求，最终产品在包装时，在涂料桶内部设置了一层吸附层，可用于吸附一部分从涂料中散发出来的挥发性物质，在一定程度上抑制了气体的扩散，保护人们的身体健康。 

本发明制备的阻燃剂不含卤素、有机物，无毒环保，应用前景广阔；本发明进行二次改性，这样的好处是：增加反应活性点，提高改性效果；改性的同时又能蒸除体系中的水分，干燥与改性同时进行，提高了工作效率；纳米级硅羟基磷灰石、凹凸棒、蒙脱土、高岭土等自身微孔中存在大量的物理和化学吸附水，在高温下产生水蒸汽，阻断氧气，吸收热量，达到多重阻燃的功效；强大吸附性能可以有效改善几种阻燃剂的协同作用，阻止被阻燃物质温度升高，提高了阻燃效率；硅羟基磷灰石、凹凸棒、蒙脱土、高岭土等资源丰富，大大降低了阻燃剂的工业成本，也为凹凸棒土的开发应用提供了一条新途径；本发明采用溶液法超声波分散及机械高速搅拌器搅拌，使得阻燃剂各自组分在溶液中达到了纳米级分散，有效避免了对复合材料的自然氧化，从而使复合材料具有更好的力学性能，复合材料的氧指数为41。 

由于合理的配方以及合理的制备工艺使本发明的制备方法具有良好的工艺性能，因此能适应大批量生产，生产成本低，能广泛地推广应用。 

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。 

Claims (5)

1.一种利用废弃物制备纳米阻燃涂料的方法，其特征在于，其工艺步骤如下：

（1）选择原料：按重量百分比，聚苯乙烯泡沫、酚醛泡沫塑料、废橡胶和硝基纤维占60%，工业酒精、煤焦油、丙酮和水溶剂占10%，颜料和填料占15%，湿润分散剂、消泡剂、消光剂、增塑剂助剂占5%，纳米阻燃复合物     10%;所述的纳米阻燃复合剂的制备方法为：

（a）将硅羟基磷灰石、红磷、凹凸棒、水滑石、蒙脱土、钛白粉、方解石、高岭土按照25-35：15-20：10-15 ：10-15：8-10：8-10：7-8：5-7的质量份数配比混合，加入到200份二甲亚砜(DMSO)和50份甲醇的混合溶液中，于65℃搅拌60小时，过滤，并用60℃温度的热乙醇洗3次除去过量的二甲亚砜(DMSO)，放入真空干燥箱，在60℃温度干燥24小时，研磨过筛，得一次改性阻燃复合物；（b）、将1份一次改性阻燃复合物、10份醋酸钾和25份蒸馏水混合，于温度50℃搅拌10小时以上，于温度30℃，先在超声电功率350W条件下分散2.5小时，然后再在超声电功率250W条件下分散3小时。

2.过滤，并用蒸馏水洗3次，80℃真空干燥24小时，研磨过筛，得二次改性阻燃复合物；（c）、将上述1份二次改性阻燃复合物在600W功率超声波分散40min，用恒温加热装 置加热到90℃，并用机械搅拌器搅拌(1200r/min)60分钟；得纳米阻燃复合物;

（2）熔融提炼：将上述聚苯乙烯泡沫塑料、酚醛泡沫塑料、废橡胶和硝基纤维混合熔融，温度控制在120℃～150℃，经过滤，提炼出纯度高的基料树脂；

（3）前练：在前练槽中将颜料、基料树脂和工业酒精、煤焦油、丙酮和水溶剂通过高速搅拌达到均匀交换、充分湿润的混合状态，得到颜料浆；

（4）分散：将步骤（3）中得到的颜料浆，通过湿润分散剂的研磨达到颜料均匀分散且分散细度达到涂料要求的状态；

（5）调和调色：在调和槽中，通过成膜物质和填料，消泡剂、消光剂、增塑剂和纳米阻燃复合物的投入，赋予涂料各种机械性能和其它机能，并通过原色浆的投入，调整涂料的色差；

（6）过滤：经过滤芯和绢布的过滤，过滤掉涂料中的杂质；

（7）包装：将上述过滤后的涂料经灌装机包装于涂料桶。

3.根据权利要求1所述的利用废弃物制备纳米阻燃涂料的方法，其特征在于，所述步骤（4）中所用设备为RS-16型双筒砂磨机。

4.根据权利要求1所述的利用废弃物制备纳米阻燃涂料的方法，其特征在于，所述步骤（1）中聚苯乙烯泡沫塑料、酚醛泡沫塑料和废橡胶均从白色垃圾中获取。

5.根据权利要求1所述的利用废弃物制备纳米阻燃涂料的方法，其特征在于，所述步骤（7）中，涂料桶内部表层设有吸附膜。