CN105440414A - 一种复合隔音材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合隔音材料及其制备方法。所述的复合隔音材料由以下组分按质量分数构成：65%～75%回收钢渣粉，10%～20%回收聚乙烯，5%～10%线性低密度聚乙烯，2.5%～5%高分子相容剂，1%～2%稀释剂，1%～2%偶联剂，0.5%～1%抗氧剂。其制备方法包括计量备料、顺序投料和高速分散、密炼塑化、挤出压延等步骤。本发明回收利用废钢渣和废塑料，实现了废旧资源的循环再利用。所述复合隔音材料具备成本低、可施工性强、易二次加工，可适用于不规则物体的隔声处理等优点。

Description

一种复合隔音材料及其制备方法

技术领域

本发明属于隔音材料技术领域，具体涉及一种利用回收钢渣粉填充制备乙烯基隔音复合材料及制备方法。

背景技术

随着人们对自然环境的开发利用，地球上的各种资源都存在着或多或少的缺乏。传统的依赖资源消耗以达到经济发展的方式在以后的日子里会变得步履维艰。这时，把废弃物再次变成资源以减少最终处理量，即我们通常所说的废品的回收利用和废物的综合利用，也可以说成是“循环再利用”，成为了人们研究的热点之一。

钢渣是炼钢时产生的一种工业废渣，其数量一般为粗钢产量的10%～20%，产生量巨大。2014年，全国钢渣累积堆存近10亿t，钢渣的大量堆存，给钢铁企业所在地的环境带来了大量的扬尘污染，同时也大量占用了宝贵的土地资源。目前，我国回收钢渣主要应用于建材、水泥、道路等领域，但综合利用率仅为10%。根据资料统计，我国的转炉钢渣由于含铁量较高，因此密度较高，基本能够达到3.1～3.6g/cm³左右，达到重质要求。

塑料由聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)等高分子化合物制成。由于其具有良好的成膜性、绝缘性、成型性、耐酸碱、耐腐蚀、重量轻、价格低廉、经济实用等特点，各种塑料制品应运而生。随着石油化工的迅速发展，塑料产量不断增大，成本越来越低。大量农用薄膜、包装塑料袋和一次性塑料餐具使用后被抛弃于环境中，很难分解或自然降解，不能回归自然，严重污染了我们赖以生存的环境，威胁和破坏着生态系统平衡。“白色污染”已成为全世界关注的重要环保课题。

因此，实现钢渣微粉的有效循环利用和废旧塑料的回收，一直是钢铁行业和科学界追求的目标。同时，研究开发加工性能好、薄型、柔软、低成本、高填充的隔音材料一直以来都是人们十分关注的话题。材料的隔音性能与材料本身的面密度、刚性、阻尼性能、入射声波的频率、声源的性质等有很大的关系。为了有效地阻隔噪音，传统的隔音材料大都采用增加面密度和厚度来解决，十分笨重厚实，加工程序复杂、成本高昂，限制了其应用范围。

为此，研发一种用回收钢渣粉填充制备乙烯基隔音复合材料及制备方法。

发明内容

本发明第一目的在于提供一种复合隔音材料；第二目的在于提供一种所述复合隔音材料的制备方法。

本发明第一目的这样实现的，所述复合隔音材料由以下组分按质量分数构成：

回收钢渣粉：65%～75%；

回收聚乙烯：10%～20%；

线性低密度聚乙烯：5%～10%；

高分子相容剂：2.5%～5%；

稀释剂：1%～2%；

偶联剂：1%～2%；

抗氧剂：0.5%～1%。

本发明第二目的这样实现的，所述复合隔音材料的制备方法包括如下步骤：

（1）计量备料：按质量分数分别称取各组分，将所述回收钢渣粉和偶联剂在高混机中搅拌5～10min，搅拌温度控制在90～110℃，完成对钢渣粉表面的活化处理；

（2）顺序投料和高速分散：先将回收聚乙烯、线性低密度聚乙烯和高分子相容剂加入步骤（1）混合好的物料中，高速搅拌3～5min，控制搅拌温度在70～80℃；再加入稀释剂和抗氧剂，高速搅拌3～5min，控制搅拌温度在70～90℃；

（3）密炼塑化：将步骤（2）混合好的物料加入密炼机中搓揉15～20min，密炼温度≤160℃，进一步塑化；

（4）挤出压延：将步骤（3）塑化好的物料送入单/双螺杆片材机挤出、压延，挤出机温度≤200℃，得到所述的复合隔音材料。

附图说明

图1为所述复合隔音材料的制备流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换，均落入本发明保护范围。

本发明所述的复合隔音材料由以下组分按质量分数构成：

回收钢渣粉：65%～75%；

回收聚乙烯：10%～20%；

线性低密度聚乙烯：5%～10%；

高分子相容剂：2.5%～5%；

稀释剂：1%～2%；

偶联剂：1%～2%；

抗氧剂：0.5%～1%。

其中，所述的回收钢渣粉粒径为100～200目，密度为3.535g/cm³，含水率小于1%。在190℃，5.0kg的测试条件下：所述回收聚乙烯熔体流动速率≥1g/10min，所述线性低密度聚乙烯的熔体流动速率为0.7～2.3g/10min。

所述高分子相容剂为马来酸酐接枝相容剂。

作为本发明的一种优选，所述马来酸酐接枝相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、或者马来酸酐接枝乙烯－醋酸乙烯共聚物、或者马来酸酐接枝聚丙烯。

所述的稀释剂为氯化石蜡。

作为本发明的一种优选，所述的氯化石蜡为氯化石蜡42、氯化石蜡52、氯化石蜡70中的一种或两种以上的混合物。

所述偶联剂为硅烷偶联剂、或者钛酸酯偶联剂、或者铝酸酯偶联剂。

所述的抗氧剂由抗氧剂1010和辅助抗氧剂168按质量比（1～3）:1配制而成。

如图1所示：所述复合隔音材料的制备方法包括如下步骤：

（1）计量备料：按质量分数分别称取各组分，将所述回收钢渣粉和偶联剂在高混机中搅拌5～10min，搅拌温度控制在90～110℃，完成对钢渣粉表面的活化处理；

（2）顺序投料和高速分散：先将回收聚乙烯、线性低密度聚乙烯和高分子相容剂加入步骤（1）混合好的物料中，高速搅拌3～5min，控制搅拌温度在70～80℃；再加入稀释剂和抗氧剂，高速搅拌3～5min，控制搅拌温度在70～90℃；

（3）密炼塑化：将步骤（2）混合好的物料加入密炼机中搓揉15～20min，密炼温度≤160℃，进一步塑化；

（4）挤出压延：将步骤（3）塑化好的物料送入单/双螺杆片材机挤出、压延，挤出机温度≤200℃，得到所述的复合隔音材料。

本发明将废钢渣粉加入基体后，使得材料的粘弹性和面密度发生了很大的改变；同时改善了聚合物的动态力学性能，增加其损耗因子，调节其玻璃态转变温度，扩展其适用湿度范围。废钢渣粉的主要作用是能增加材料的应变及损耗能量能力，能限制分子的运动，增加应变、应力之间的相对滞后，扩大阻尼温度范围所需要的玻璃态转变温度，增加材料的内摩擦以损耗能量，限制分子长链相互转换过程中的运动，从而增加了能量的转换。其次，由于基体和废钢渣粉是不同的物质，其弹性模量也不同。当承受相同的交变应力时，将产生不同的应变而形成不同材料之间相对应变，从而产生附加的耗能。所以，当声波入射时，因基体与废钢渣粉产生不同的应变而大大增加了声能的损耗。

本发明的特点为：

1、本发明的废钢渣粉填充聚乙烯隔音复合材料，以钢铁行业堆积如山的废钢渣和市场回收的废旧聚乙烯为主要原料，不但消耗了大量的废钢渣和聚乙烯回料，避免了环境污染。

2、本发明废钢渣粉作为填充剂，填充比例高达65%～75%，降低了材料成本，提高了材料的耐热性、力学强度、刚性，减少了制品的尺寸收缩率，提高了尺寸稳定性。

3、线性低密度聚乙烯（LLDPE）的加入，提高了制品柔软性，增强了复合隔音材料的抗张强度、断裂伸长率等力学性能。

4、稀释剂除具有增塑作用外，还对偶联剂具有稀释作用，同时使得复合隔音材料具有阻燃效果。

5、当本发明所述的钢渣填充复合隔音材料厚度为1.0mm时，其面密度可达1.90kg/m²，平均隔音量可达8db。

综上所述，本发明所述的复合隔音材料具有优异的隔音性能和延展性，还具有阻燃、防水、防腐蚀、无毒、防老化等特点，适合于做都市高架轨道交通、航空和港口的隔声材料，以及建筑行业轻质墙板夹层的隔声处理。使用此种复合隔声材料可以有效地降低噪声，改善工作和生活环境。

实施例1：

组分按表1备料。

表1各组分质量分数

制备步骤如下：

（1）将75%钢渣粉和1%的硅烷偶联剂在高混机中搅拌10min，搅拌温度控制在110℃，完成对钢渣粉表面的活化处理。

（2）将15%回收聚乙烯、5%线性低密度聚乙烯和2.5%马来酸酐接枝聚乙烯放入步骤（1）混合好的物料中高速搅拌5min，搅拌温度控制在80℃；然后加入1%氯化石蜡42、0.3%抗氧化剂1010和0.2%的抗氧化剂168，高速搅拌5min，搅拌温度控制在90℃。

（3）将步骤（2）混合好的物料加入密炼机中搓揉20min，密炼机各段温度≤160℃，进行进一步塑化。

（4）将步骤（3）塑化好的物料送入单/双螺杆片材机挤出、压延，挤出机各段温度≤200℃，制得1mm的软质薄片。

对制得的复合隔音材料进行性能测试，结果见表2。

表2隔音膜性能检测结果

实施例2

组分按表3备料。

表3各组分质量分数

制备步骤如下：

（1）将65%钢渣粉和1.2%的钛酸酯偶联剂在高混机中搅拌8min，搅拌温度控制在100℃，完成对钢渣粉表面的活化处理。

（2）将18%回收聚乙烯、8%线性低密度聚乙烯和5%马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物放入步骤（1）混合好的物料中高速搅拌4min，搅拌温度控制在75℃；然后加入2%氯化石蜡52、0.5%抗氧化剂1010和0.3%的抗氧化剂168，高速搅拌4min，搅拌温度控制在80℃。

（3）将步骤（2）混合好的物料加入密炼机中搓揉18min，密炼机各段温度≤160℃，进行进一步塑化。

（4）将步骤（3）塑化好的物料送入单/双螺杆片材机挤出、压延，挤出机各段温度≤200℃以内，制得1mm的软质薄片。

对制得的复合隔音材料进行性能测试，结果见表4。

表4隔音膜性能检测结果

实施例3

组分按表5备料。

表5各组分质量分数

制备步骤如下：

（1）将70%钢渣粉和2%的铝酸酯偶联剂在高混机中搅拌5min，搅拌温度控制在70℃，完成对钢渣粉表面的活化处理。

（2）将10%回收聚乙烯、10%线性低密度聚乙烯和5%高分子相容剂放入步骤（1）混合好的物料中高速搅拌3min，搅拌温度控制在70℃；然后加入2%剂氯化石蜡70、0.5%抗氧化剂1010和0.5%的抗氧化剂168，高速搅拌3min，搅拌温度控制在70℃。

（3）将步骤（2）混合好的物料加入密炼机中搓揉15min，密炼机各段温度≤160℃，进行进一步塑化。

（4）将步骤（3）塑化好的物料送入单/双螺杆片材机挤出、压延，挤出机各段温度≤200℃以内，制得1mm的软质薄片。

对制得的复合隔音材料进行性能测试，结果见表6。

表6隔音膜性能检测结果

综上所述，本发明利用可回收的废钢渣粉和相应组份的添加料通过混炼－挤出－压延等工艺而制得的一种新型复合材料。由于废钢渣粉的应用，改善了聚合物的动态力学性能，增加其损耗因子，当声波入射时，因基体与废钢渣粉产生不同的应变而大大增加了声能的损耗，从而赋与了复合材料的隔音性能；同时，本发明应用了能够回收利用的废钢渣和废塑料，保护环境，且制备的隔音复合材料具备成本低、可施工性强、易二次加工，可适用于不规则物体的隔声处理等优点。

Claims (10)

1.一种复合隔音材料，其特征在于由以下组分按质量分数构成：

回收钢渣粉：65%～75%；

回收聚乙烯：10%～20%；

线性低密度聚乙烯：5%～10%；

高分子相容剂：2.5%～5%；

稀释剂：1%～2%；

偶联剂：1%～2%；

抗氧剂：0.5%～1%。

2.根据权利要求1所述的一种复合隔音材料，其特征在于所述的回收钢渣粉粒径为100～200目，密度为3.535g/cm³，含水率小于1%。

3.根据权利要求1所述的一种复合隔音材料，其特征在于在190℃，5.0kg的测试条件下：所述回收聚乙烯的熔体流动速率≥1g/10min，所述线性低密度聚乙烯的熔体流动速率为0.7～2.3g/10min。

4.根据权利要求1所述的一种复合隔音材料，其特征在于所述高分子相容剂为马来酸酐接枝相容剂。

5.根据权利要求4所述的一种复合隔音材料，其特征在于所述马来酸酐接枝相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、或马来酸酐接枝乙烯－醋酸乙烯共聚物、或马来酸酐接枝聚丙烯。

6.根据权利要求1所述的一种复合隔音材料，其特征在于所述的稀释剂为氯化石蜡。

7.根据权利要求6所述的一种复合隔音材料，其特征在于所述的氯化石蜡为氯化石蜡42、氯化石蜡52、氯化石蜡70中的一种或两种以上的混合物。

8.根据权利要求1所述的一种复合隔音材料，其特征在于所述偶联剂为硅烷偶联剂、或钛酸酯偶联剂、或铝酸酯偶联剂。

9.根据权利要求1所述的一种复合隔音材料，其特征在于所述的抗氧剂由抗氧剂1010和辅助抗氧剂168按质量比（1～3）:1配制而成。

10.根据权利要求1～9任一所述的一种复合隔音材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）计量备料：按质量分数分别称取各组分，将所述回收钢渣粉和偶联剂在高混机中搅拌5～10min，搅拌温度控制在90～110℃，完成对钢渣粉表面的活化处理；

（2）顺序投料和高速分散：先将回收聚乙烯、线性低密度聚乙烯和高分子相容剂加入步骤（1）混合好的物料中，高速搅拌3～5min，控制搅拌温度在70～80℃；再加入稀释剂和抗氧剂，高速搅拌3～5min，控制搅拌温度在70～90℃；

（3）密炼塑化：将步骤（2）混合好的物料加入密炼机中搓揉15～20min，密炼温度≤160℃，进一步塑化；

（4）挤出压延：将步骤（3）塑化好的物料送入单/双螺杆片材机挤出、压延，挤出机温度≤200℃，得到所述的复合隔音材料。