CN104211041A - 一种聚氯乙烯木塑材料废弃物回收再利用的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚氯乙烯木塑材料废弃物回收再利用的方法，将粉碎后的聚氯乙烯木塑材料废弃物，碱金属碳酸化合物和增塑剂按一定重量份数，在一定转速下搅拌混合后，在170～200℃温度下挤出得到造粒料；再将造粒料在惰性气体氛围内，以两级升温速率由25℃升温至700～750℃进行炭化，再以5～10℃/min的降温速率降温至25℃，得到炭化材料；再将炭化材料浸入芳香族化合物中0.1～1h后取出，在惰性气体氛围内，以两级升温速率由25℃升温至850～950℃，恒温1～2h，再以15～20℃/min的降温速率降至25℃，得到多孔碳材料。本发明工艺简单、绿色环保、成本低，经济效益好。

Description

一种聚氯乙烯木塑材料废弃物回收再利用的方法
技术领域
本发明涉及废弃物回收再利用的方法，具体涉及一种聚氯乙烯木塑材料废弃物回收再利用的方法。
背景技术
木塑，即木塑复合材料，是国内外近年蓬勃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35％-70％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。木塑复合材料主要用于建材、家具、物流包装等行业。聚氯乙烯木塑材料为聚氯乙烯与生物质如木粉、竹粉、苹果渣、甘蔗渣、棉杆粉、果壳的一种或几种通过挤出加工制备的木塑材料，聚氯乙烯木塑材料广泛用作园林工艺、门板等建筑材料。在木塑材料加工过程中和应用过程中不可避免会产生大量的边角料、废料、使用后的丢弃物等。由于聚氯乙烯易分解，导致聚氯乙烯木塑废弃物回收再次加工困难；采用直接焚烧污染环境，且耗能高。
多孔碳材料是20世纪60年代发展起来的一种新型非极性碳素吸附剂材料。多孔碳材料平均孔径分布均匀，具有很高的化学稳定性和气体选择性，目前多孔碳材料已广泛应用于环境保护、化学工业、石油工业、食品加工、湿法冶金、药物精制、军事化防护等各个领域。
制备多孔碳材料的原料广泛，主要包括有机高分子聚合物(Saran树脂(聚偏二氯乙烯)、酚醛树脂等)、各种煤及煤基衍生物(褐煤、烟煤、无烟煤等)、生物质(木材、果壳、甘蔗渣等)、石油副产物(石油残渣、石油焦、石油沥青等)，原料的不同使得制备多孔碳材料工艺不同，所获得的多孔碳材料的性能也不同，因此寻找一种分子结构相对稳定的聚合物以及聚合物混合物成为稳定制备多孔碳材料的一个趋势。
聚氯乙烯在一定条件下，脱氯，形成双键，发生Diels-Alder反应成环，可获得多孔碳材料产品。但单纯使用聚氯乙烯制备多孔碳材料中，一般含有未反应的氯原子，且易产生闭孔现象，孔径分布较宽，孔结构复杂且难以控制，进而导致多孔碳材料的性能和稳定性受到影响。而木塑材料中含有生物质，生物质含有纤维素和木质素，在一定条件下也可获得多孔碳材料产品。因此，聚氯乙烯木塑材料中聚氯乙烯和生物质在一定条件下，可同时生成多孔碳材料。为解决实现聚氯乙烯木塑材料的综合利用，获得一种工艺简单，易工业化，经济效益好的制备多孔碳材料的方法，成为目前需要解决的一个关键问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种工艺简单、绿色环保、成本低，经济效益好的聚氯乙烯木塑材料废弃物回收再利用的方法。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种聚氯乙烯木塑材料废弃物回收再利用的方法，包括以下步骤：
(a)按重量份数，将粉碎后的聚氯乙烯木塑材料废弃物90～98份，碱金属碳酸化合物1～5份，增塑剂1～5份，在200～400rpm转速下搅拌混合后，在170～200℃温度下经双螺杆挤出机挤出造粒，得到造粒料；
(b)将步骤(a)得到的造粒料在惰性气体氛围内，以升温速率2.5～5℃/min由25℃升温至300～400℃，恒温0.1～1h，再以升温速率5～10℃/min升温至700～750℃，恒温1～1.5h进行炭化，然后以5～10℃/min的降温速率降温至25℃，得到炭化材料；
(c)步骤(b)得到的炭化材料浸入芳香族化合物中0.1～1h后取出，在惰性气体氛围内，以升温速率5～10℃/min由25℃升温至400～600℃，恒温0.1～1h，再以升温速率2.5～5℃/min升温至850～950℃，恒温1～2h，然后以15～20℃/min的降温速率降至25℃，得到多孔碳材料。
作为本发明的优选实施方式，步骤(a)中所述的碱金属碳酸化合物为Na2CO3或NaHCO3或两种的混合物。
作为本发明的优选实施方式，步骤(a)中所述的增塑剂为甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯的共聚物、甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯的共聚物或两种共聚物的混合物。
作为本发明的优选实施方式，步骤(a)中所述的挤出造粒时物料在双螺杆挤出机中的停留时间为25-35分钟。
作为本发明的优选实施方式，步骤(c)中所述的芳香族化合物为苯、甲苯、二甲苯中的一种或几种的混合物。
作为本发明的优选实施方式，所述的多孔碳材料平均孔径为25-100nm，比表面积在1000-2000m2/g。
本发明所述的聚氯乙烯木塑材料为聚氯乙烯与木粉、竹粉、苹果渣、甘蔗渣、棉杆粉、果壳的一种或几种加工制备的木塑材料。本发明所述的聚氯乙烯木塑材料废弃物为聚氯乙烯木塑材料加工过程中或使用所产生的边角料、废料、使用后的丢弃物等，将聚氯乙烯木塑材料废弃物粉粹后作为原料备用。
本发明中通过步骤(a)使一定比例的聚氯乙烯木塑材料废弃物、碱金属碳酸化合物和增塑剂混合均匀，同时在熔融过程中，聚氯乙烯木塑材料废弃物发生初步分解，进而获得步骤(b)所需的造粒料。
原料的配比对多孔碳材料的力学性能和制备条件和步骤有较大影响，合理配制原料的配比是获得高性能的多孔碳材料的关键步骤。聚氯乙烯木塑材料在制备过程中已添加多种加工助剂，如增塑剂、润滑剂、抗氧剂等，聚氯乙烯木塑材料废弃物在再加工过程中，仅需再加入较为少量的增塑剂以便在双螺杆挤出过程中顺利挤出成型，为降低多孔碳材料制备成本，本发明中所使用的增塑剂用量优选为1～5份。为保证加入的增塑剂与聚氯乙烯木塑材料废弃物具有很好的相容性，避免原料混合物中产生分相，进而影响多孔碳材料的孔径均匀性，增塑剂为甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯的共聚物、甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯的共聚物或两种共聚物的混合物，优选甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯的共聚物。
碱金属碳酸化合物与聚氯乙烯木塑材料废弃物混合，能提高聚氯乙烯木塑材料废弃物的脱氯速率，减少步骤(b)和步骤(c)中预分解和炭化时间；同时吸收聚氯乙烯木塑材料受热时产生的HCl并生成水，生成的水在高温下气化后在炭化材料中产生微小气泡，形成微孔发泡的炭化材料，而形成的微孔发泡的结构提高了吸收聚氯乙烯木塑材料废弃物受热所产生的HCl的效率，促进了聚氯乙烯木塑材料废弃物的脱氯速率，减少了HCl对环境污染和设备的腐蚀。因此，本发明所述的碱金属碳酸化合物为Na2CO3或NaHCO3或两种的混合物，优选为NaHCO3，碱金属碳酸化合物用量为1-5份。
双螺杆挤出过程中，一方面将各组分材料混合均匀，另一方面将混合物进行预分解，因此需要一定的挤出温度和物料停留时间，挤出温度应满足聚氯乙烯木塑材料废弃物与增塑剂可充分的熔融塑化和混合，但温度太高会导致大量的HCl产生，进而腐蚀双螺杆挤出机，因此所述的双螺杆挤出温度为170～200℃，物料停留时间也是保证聚氯乙烯木塑材料废弃物与增塑剂、碱金属碳酸化合物可充分的熔融塑化和混合的一个重要因素，而碱金属碳酸化合物在物料中的分散性也决定了其吸收步骤(b)所产生HCl的能力。停留时间太短，聚氯乙烯木塑材料废弃物与增塑剂、碱金属碳酸化合物不能充分熔融塑化和混合，停留时间太长，能耗高，效率低。因此本发明中物料在双螺杆挤出机中的停留时间为25-35分钟。
步骤(b)的目的是将步骤(a)所形成的造粒料进行碳化。该步骤是在在惰性气体条件下，进行两步热分解反应。其中第一步热分解主要是将聚氯乙烯木塑材料废弃物中的聚氯乙烯和木粉材料进行初步的热分解，并将步骤(a)中添加的增塑剂进行热分解去除；第二步热分解将进一步分解聚氯乙烯和木粉材料，进而使得聚氯乙烯木塑材料废弃物中聚氯乙烯和生物质各基团、桥键、自由基和芳环发生复杂的分解缩聚反应，并在一定降温速率下形成炭化材料结构。
本发明步骤(b)中，在热解条件下，聚氯乙烯木塑材料废弃物中聚氯乙烯和生物质各基团、桥键、自由基和芳环发生复杂的分解缩聚反应，而聚氯乙烯和生物质分解过程中，分解温度不同，进而可以形成部分多孔碳材料，作为模板剂，从而导致炭化物孔隙的形成、孔径的扩大和收缩。影响炭化效果的主要因素是升温速率、炭化温度与恒温时间。升温过程中聚氯乙烯木塑材料废弃物进行脱氯分解、形成双键，发生Diels-Alder反应，形成苯环骨架结构，本发明中所述的步骤(a)制得的造粒料中，由于以聚氯乙烯木塑材料废弃物为主要原料，含有大量的易降解的生物质，因此需要在惰性气体N2或/和Ar氛围内进行初步升温，此过程中，升温速率过快，会导致裂解反应太迅速，温度太高，时间太长，均易使得造粒料在降解过程中形成闭孔，进而使得碳化材料产率下降，影响多孔碳材料的平均孔径和比表面积大小，导致多孔碳材料性能不佳，因此第一步升温选择以升温速率2.5～5℃/min由25℃下开始升温至300～400℃进行，恒温0.1～1h。
由于上一步升温已初步形成碳化材料骨架，为节约能源，去除聚氯乙烯木塑材料废弃物中添加的增塑剂、润滑剂、抗氧化剂等添加剂以及步骤(a)中添加的增塑剂，同时使得造粒料更好的碳化，因此在第二步升温过程中，提高反应速率，增加反应温度，升温速率为5～10℃/min，并将温度升至700～750℃，恒温1～1.5h。
炭化材料在降温过程中，会形成部分孔径收缩，降温速率过快，使得炭化材料骨架形成较快，不利于制备出高比表面积的炭化材料，也不利于炭化材料下一步碳沉积的进行；而降温速率太慢，会使得炭化材料骨架形成太慢，容易导致炭化材料形成闭孔现象，也不利于制备出高比表面积的炭化材料，因此本发明选取降温速率为5～10℃/min。
步骤(c)将步骤(b)所形成的孔径大、孔径分布不均的炭化材料浸入可与之反应的芳香族化合物，进而调节多孔碳材料的孔径和孔径分布，主要通过在惰性气体条件下，进行两步热分解过程，其中第一步热分解主要将炭化材料与芳香族化合物进行Diels-Alder初步反应，并在一定降温速率下初步形成多孔碳材料结构，分解挥发不与炭化材料反应的杂质；第二步热分解将进一步进行Diels-Alder反应，形成稳定分子结构，并在一定降温速率下形成多孔碳材料结构。
炭化后的多孔碳材料具有孔径较大，且孔径分布较宽等问题，影响多孔碳材料的性能和应用。为控制多孔碳材料的孔径以及孔径分布均匀，保证多孔碳材料的性能稳定，本发明将炭化后的材料进行调控，选取易与炭化材料浸润的芳香族化合物，所述的芳香族化合物为苯、甲苯、二甲苯中的一种或几种的混合物，优选苯，浸润时间为0.1～1h。因步骤(b)中的多孔材料在聚氯乙烯和生物质的协同分解和适当的降温速率下，已基本形成骨架，因此，本步骤中的第一步升温速率选取为5～10℃/min，由25℃下开始升温至400～600℃，恒温0.1～1h，使得芳香族化合物与步骤(b)制得的炭化材料进行初步的反应。在第二次升温过程中，为使芳香族化合物与步骤(b)制得的炭化材料进一步的发生反应，而不形成大量的小分子脱落，升温速率选为2.5～5℃/min；为使分子形成热稳定的结构，无不稳定端基存在，避免影响多孔碳材料的应用，选择升温至850～950℃，恒温1～2h；为降低多孔碳材料的孔径，增加比表面积，选择15～20℃/min的降温速度降温至25℃，形成多孔碳材料。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、成本低，经济效益好，本发明利用聚氯乙烯木塑材料废弃物回收再利用制备附加值高的多孔碳材料，制得的多孔碳材料性能优良，稳定好，多孔碳材料平均孔径为25-100nm，比表面积为1000-2000m2/g，可用于空分分离、储氢、气体分离、CO2捕捉等领域，经济效益十分显著；
2、通过原料配方、处理步骤及参数的优化，解决了现有技术使用聚氯乙烯制备得到的多孔碳材料结构中存有不稳定氯原子，易产生闭孔现象，难以控制孔径及比表面积，进而导致多孔碳材料的性能和稳定性受到影响的问题；
3、工艺简单、绿色环保，本发明的处理方法有效提高了聚氯乙烯木塑材料废弃物的处理效率，减少了处理过程中有毒有害气体HCl对工作环境的污染和设备的腐蚀，降低了热分解温度和热处理时间，降低了能耗，解决了采用直接焚烧处理导致的环境污染和耗能高的问题。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明进行进一步的说明，但本发明并不局限于所述的实施例。
本发明实施例中制得的多孔碳材料的性能参数按以下方法测定：
平均孔径和比表面积采用Micromeritics公司的ASAP2010C型氮气吸附——脱附分析仪测定，以氮气为吸附质，在液氮温度(77K)下测定。
实施例1
按质量比90:5:5，称取粉碎后的聚氯乙烯木塑材料废弃物45kg，NaHCO32.5kg，甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物2.5kg，在200rpm转速下混合25min后，经长径比35:1的双螺杆挤出机(厂家：青岛科创塑料机械有限公司)挤出造粒，设定双螺杆挤出机的混合段温度为170℃，塑化段温度为190℃，压缩段温度为200℃，机头温度为180℃，控制物料的进料速度，使物料在双螺杆挤出机中的停留时间为25分钟，得到造粒料。将得到的造粒料放入烘箱中，在惰性气体N2氛围内，以升温速率2.5℃/min由25℃开始升温至300℃，恒温0.1h，再以升温速率5℃/min升温至700℃，恒温1h进行炭化，然后以降温速率5℃/min降温至25℃，形成炭化材料。将形成的炭化材料浸入苯中0.1h后取出，放入烘箱中，在惰性气体N2氛围内，以升温速率5℃/min由25℃开始升温至400℃，恒温0.1h，再以升温速率2.5℃/min升温至850℃，恒温1h，然后以降温速率15℃/min降温至25℃，形成多孔碳材料。多孔碳材料平均孔径为50nm，比表面积为1800m2/g。
实施例2
按质量比95:2:3，称取粉碎后的聚氯乙烯木塑材料废弃物47.5kg，Na2CO31kg，甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物1.5kg，在300rpm转速下混合15min后，经长径比35:1的双螺杆挤出机(厂家：青岛科创塑料机械有限公司)挤出造粒，设定双螺杆挤出机的混合段温度为170℃，塑化段温度为190℃，压缩段温度为200℃，机头温度为185℃，控制物料的进料速度，使物料在双螺杆挤出机中的停留时间为26分钟，得到造粒料。将得到的造粒料放入烘箱中，在惰性气体Ar氛围内，以升温速率3.5℃/min由25℃开始升温至350℃，恒温0.5h，再以升温速7.5℃/min升温至725℃，恒温1.25h进行炭化，然后以降温速率7.5℃/min降温至25℃，形成炭化材料。将形成的炭化材料浸入甲苯中0.5h后取出，放入烘箱中，在惰性气体Ar氛围内，以升温速率7.5℃/min由25℃开始升温至500℃，恒温0.5h，再以升温速率3.5℃/min升温至875℃，恒温1.5h，然后以降温速率17.5℃/min降温至25℃，形成多孔碳材料。多孔碳材料平均孔径为25nm，比表面积为2000m2/g。
实施例3
按质量比98:1:1，称取粉碎后的聚氯乙烯木塑材料废弃物49kg，NaHCO30.5kg，甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物0.5kg，在400rpm转速下混合5min后，经长径比35:1的双螺杆挤出机(厂家：青岛科创塑料机械有限公司)挤出造粒，设定双螺杆挤出机的混合段温度为170℃，塑化段温度为190℃，压缩段温度为200℃，机头温度为190℃，控制物料的进料速度，使物料在双螺杆挤出机中的停留时间为27分钟，得到造粒料。将得到的造粒料放入烘箱中，在惰性气体N2/Ar混合气体氛围内，以升温速率5℃/min由25℃开始升温至400℃，恒温1h，再以升温速率10℃/min升温至750℃，恒温1.5h进行炭化，然后以降温速率10℃/min降温至25℃，形成炭化材料。将形成的炭化材料浸入二甲苯中1h后取出，放入烘箱中，在惰性气体N2/Ar混合气体氛围内，以升温速率10℃/min由25℃开始升温至600℃，恒温1h，再以升温速率5℃/min升温至900℃，恒温2h，然后以降温速率20℃/min降温至25℃，形成多孔碳材料。多孔碳材料平均孔径为100nm，比表面积为1000m2/g。
实施例4
按质量比92:4:4，称取粉碎后的聚氯乙烯木塑材料废弃物46kg，NaHCO32kg，甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物2kg，在200rpm转速下混合28min后，经长径比35:1的双螺杆挤出机(厂家：青岛科创塑料机械有限公司)挤出造粒，设定双螺杆挤出机的混合段温度为170℃，塑化段温度为190℃，压缩段温度为200℃，机头温度为180℃，控制物料的进料速度，使物料在双螺杆挤出机中的停留时间为30分钟，得到造粒料。将得到的造粒料放入烘箱中，在惰性气体N2/Ar混合气体氛围内，以升温速率3.5℃/min由25℃开始升温至300℃，恒温0.5h，再以升温速率10℃/min升温至725℃，恒温1h进行炭化，然后以降温速率7.5℃/min降温至25℃，形成炭化材料。将形成的炭化材料浸入苯中1h后取出，放入烘箱中，在惰性气体N2/Ar混合气体氛围内，以升温速率5℃/min由25℃开始升温至500℃，恒温1h，再以升温速率3.5℃/min升温至850℃，恒温1.5h，然后以降温速率20℃/min降温至25℃，形成多孔碳材料。多孔碳材料平均孔径为88nm，比表面积为1200m2/g。
实施例5
按质量比97:1:2，称取粉碎后的聚氯乙烯木塑材料废弃物48.5kg，Na2CO30.5kg，甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物1kg，在300rpm转速下混合20min后，经长径比35:1的双螺杆挤出机(厂家：青岛科创塑料机械有限公司)挤出造粒，设定双螺杆挤出机的混合段温度为170℃，塑化段温度为190℃，压缩段温度为200℃，机头温度为180℃，控制物料的进料速度，使物料在双螺杆挤出机中的停留时间为31分钟，得到造粒料。将得到的造粒料放入烘箱中，在惰性气体Ar氛围内，以升温速率2.5℃/min由25℃开始升温至350℃，恒温1h，再以升温速7.5℃/min升温至700℃，恒温1.25h进行炭化，然后以降温速率10℃/min降温至25℃，形成炭化材料。将形成的炭化材料浸入甲苯中0.5h后取出，放入烘箱中，在惰性气体Ar氛围内，以升温速率7.5℃/min由25℃开始升温至600℃，恒温0.5h，再以升温速率2.5℃/min升温至875℃，恒温2h，然后以降温速率17.5℃/min降温至25℃，形成多孔碳材料。多孔碳材料平均孔径为25nm，比表面积为2000m2/g。
实施例6
按质量比94:3:3，称取粉碎后的聚氯乙烯木塑材料废弃物47kg，NaHCO31.5kg，甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物1.5kg，在400rpm转速下混合15min后，经长径比35:1的双螺杆挤出机(厂家：青岛科创塑料机械有限公司)挤出造粒，设定双螺杆挤出机的混合段温度为170℃，塑化段温度为190℃，压缩段温度为200℃，机头温度为180℃，控制物料的进料速度，使物料在双螺杆挤出机中的停留时间为28分钟，得到造粒料。将得到的造粒料放入烘箱中，在惰性气体N2氛围内，以升温速率5℃/min由25℃开始升温至400℃，恒温0.1h，再以升温速率5℃/min升温至750℃，恒温1.5h进行炭化，然后以降温速率5℃/min降温至25℃，形成炭化材料。将形成的炭化材料浸入二甲苯中0.1h后取出，放入烘箱中，在惰性气体N2氛围内，以升温速率10℃/min由25℃开始升温至400℃，恒温0.1h，再以升温速率5℃/min升温至950℃，恒温1h，然后以降温速率15℃/min降温至25℃，形成多孔碳材料。多孔碳材料平均孔径为38nm，比表面积为1630m2/g。
实施例7
按质量比92:4:4，称取粉碎后的聚氯乙烯木塑材料废弃物46kg，Na2CO3和NaHCO3混合物(Na2CO3与NaHCO3的质量比为1:1)2kg，甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物和甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物的混合物(甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物与甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物的质量比为1:1)2kg，在200rpm转速下混合30min后，经长径比35:1的双螺杆挤出机(厂家：青岛科创塑料机械有限公司)挤出造粒，设定双螺杆挤出机的混合段温度为170℃，塑化段温度为190℃，压缩段温度为200℃，机头温度为180℃，控制物料的进料速度，使物料在双螺杆挤出机中的停留时间为29分钟，得到造粒料。将得到的造粒料放入烘箱中，在惰性气体Ar氛围内，以升温速率3.5℃/min由25℃开始升温至350℃，恒温0.5h，再以升温速7.5℃/min升温至725℃，恒温1.25h进行炭化，然后以降温速率7.5℃/min降温至25℃，形成炭化材料。将形成的炭化材料浸入甲苯中0.5h后取出，放入烘箱中，在惰性气体Ar氛围内，以升温速率7.5℃/min由25℃开始升温至500℃，恒温0.5h，再以升温速率3.5℃/min升温至900℃，恒温1.5h，然后以降温速率17.5℃/min降温至25℃，形成多孔碳材料。多孔碳材料平均孔径为77nm，比表面积为1300m2/g。
实施例8
按质量比97:1:2，称取粉碎后的聚氯乙烯木塑材料废弃物48.5kg，Na2CO3和NaHCO3混合物(Na2CO3与NaHCO3的质量比为1:4)0.5kg，甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物和甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物混合物(甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物与甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物的质量比为4:1)1kg，在300rpm转速下混合20min后，经长径比35:1的双螺杆挤出机(厂家：青岛科创塑料机械有限公司)挤出造粒，设定双螺杆挤出机的混合段温度为175℃，塑化段温度为190℃，压缩段温度为200℃，机头温度为180℃控制物料的进料速度，使物料在双螺杆挤出机中的停留时间为32分钟，得到造粒料。将得到的造粒料放入烘箱中，在惰性气体Ar氛围内，以升温速率3.5℃/min由25℃开始升温至350℃，恒温0.5h，再以升温速7.5℃/min升温至725℃，恒温1.25h进行炭化，然后以降温速率7.5℃/min降温至25℃，形成炭化材料。将形成的炭化材料浸入苯、甲苯和二甲苯混合液(苯、甲苯和二甲苯的摩尔比为1：1：1)中0.5h后取出，放入烘箱中，在惰性气体Ar氛围内，以升温速率7.5℃/min由25℃开始升温至500℃，恒温0.5h，再以升温速率3.5℃/min升温至875℃，恒温1.5h，然后以降温速率17.5℃/min降温至25℃，形成多孔碳材料。多孔碳材料平均孔径为56nm，比表面积为1680m2/g。
实施例9
按质量比94:3:3，称取粉碎后的聚氯乙烯木塑材料废弃物47kg，Na2CO3和NaHCO3混合物(Na2CO3与NaHCO3的质量比为1:2)1.5kg，甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物和甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物混合物(甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物与甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物的质量比为1:2)1.5kg，在400rpm转速下混合3min后，经长径比35:1的双螺杆挤出机(厂家：青岛科创塑料机械有限公司)挤出造粒，设定双螺杆挤出机的混合段温度为170℃，塑化段温度为185℃，压缩段温度为200℃，机头温度为180℃，控制物料的进料速度，使物料在双螺杆挤出机中的停留时间为35分钟，得到造粒料。将得到的造粒料放入烘箱中，在惰性气体N2/Ar混合气体氛围内，以升温速率5℃/min由25℃开始升温至400℃，恒温1h，再以升温速率10℃/min升温至750℃，恒温1.5h进行炭化，然后以降温速率10℃/min降温至25℃，形成炭化材料。将形成的炭化材料浸入苯和二甲苯混合物(苯和二甲苯的摩尔比为1：1)中1h后取出，放入烘箱中，在惰性气体N2/Ar混合气体氛围内，以升温速率10℃/min由25℃开始升温至600℃，恒温1h，再以升温速率5℃/min升温至900℃，恒温2h，然后以降温速率20℃/min降温至25℃，形成多孔碳材料。多孔碳材料平均孔径为68nm，比表面积为1480m2/g。
实施例10
按质量比95:2:3，称取粉碎后的聚氯乙烯木塑材料废弃物47.5kg，Na2CO31kg，甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物1.5kg，在300rpm转速下混合5min后，经长径比35:1的双螺杆挤出机(厂家：青岛科创塑料机械有限公司)挤出造粒，设定双螺杆挤出机的混合段温度为170℃，塑化段温度为190℃，压缩段温度为200℃，机头温度为185℃，控制物料的进料速度，使物料在双螺杆挤出机中的停留时间为33分钟，得到造粒料。将得到的造粒料放入烘箱中，在惰性气体N2氛围内，以升温速率5℃/min由25℃开始升温至400℃，恒温0.1h，再以升温速率5℃/min升温至750℃，恒温1.5h进行炭化，然后以降温速率5℃/min降温至25℃，形成炭化材料。将形成的炭化材料浸入甲苯和甲苯混合物(甲苯和甲苯的摩尔比为1：1)中0.1h后取出，放入烘箱中，在惰性气体N2氛围内，以升温速率10℃/min由25℃开始升温至400℃，恒温0.1h，再以升温速率5℃/min升温至950℃，恒温1h，然后以降温速率15℃/min降温至25℃，形成多孔碳材料。多孔碳材料平均孔径为94nm，比表面积为1120m2/g。

Claims (6)

1.一种聚氯乙烯木塑材料废弃物回收再利用的方法，其特征在于包括以下步骤：
(a)按重量份数，将粉碎后的聚氯乙烯木塑材料废弃物90～98份，碱金属碳酸化合物1～5份，增塑剂1～5份，在200～400rpm转速下搅拌混合后，在170～200℃温度下经双螺杆挤出机挤出造粒，得到造粒料；
(b)将步骤(a)得到的造粒料在惰性气体氛围内，以升温速率2.5～5℃/min由25℃升温至300～400℃，恒温0.1～1h，再以升温速率5～10℃/min升温至700～750℃，恒温1～1.5h进行炭化，然后以5～10℃/min的降温速率降温至25℃，得到炭化材料；
(c)将步骤(b)得到的炭化材料浸入芳香族化合物中0.1～1h后取出，在惰性气体氛围内，以升温速率5～10℃/min由25℃升温至400～600℃，恒温0.1～1h，再以升温速率2.5～5℃/min升温至850～950℃，恒温1～2h，然后以15～20℃/min的降温速率降至25℃，得到多孔碳材料。
2.根据权利要求1所述的聚氯乙烯木塑材料废弃物回收再利用的方法，其特征在于步骤(a)中所述的碱金属碳酸化合物为Na2CO3或NaHCO3或两种的混合物。
3.根据权利要求1所述的聚氯乙烯木塑材料废弃物回收再利用的方法，其特征在于步骤(a)中所述的增塑剂为甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯的共聚物、甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯的共聚物或两种共聚物的混合物。
4.根据权利要求1所述的聚氯乙烯木塑材料废弃物回收再利用的方法，其特征在于步骤(a)中所述的挤出造粒时物料在双螺杆挤出机中的停留时间为25-35分钟。
5.根据权利要求1所述的聚氯乙烯木塑材料废弃物回收再利用的方法，其特征在于步骤(c)中所述的芳香族化合物为苯、甲苯、二甲苯中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的聚氯乙烯木塑材料废弃物回收再利用的方法，其特征在于所述的多孔碳材料平均孔径为25-100nm，比表面积为1000-2000m2/g。
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