CN105731900B - 环保纸土复合材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及环保复合材料技术领域，公开了一种环保纸土复合材料及其制备方法。本发明提供的环保纸土复合材料的成分包括：废纸浆、碳泥、泥土、水性胶；其中废纸浆、碳泥和泥土的体积份数比为：30‑50:5‑20:40‑60。所述的纸土复合材料组成物料少，环保可降解，机械强度高，耐水性好，不燃烧，可用于各种不同的领域，如制作容器、旅游纪念品、工艺装饰品、建筑材料等。本发明提供的环保纸土复合材料的制备方法，其具体步骤包括：(1)废纸浆的制备；(2)泥土的预处理；(3)原料共混；(4)成型；操作条件温和，制备过程简单，且能耗较低。

Description

环保纸土复合材料

技术领域

本发明涉及环保复合材料技术领域，具体涉及一种环保纸土复合材料及其制备方法。

背景技术

循环经济主要包括两大体系的内容：清洁生产和再生材料产业(以再生材料为主要内容)，而我国的再生材料产业比较薄弱。进行材料再生加工，发展再生材料产业是我国进行循环经济建设的重要内容和主要突破口。随着经济社会的发展，纸的使用量快速上升，废纸大量产生，不仅造成了资源的浪费，还污染了环境。利用废弃的纸壳、废纸制造环保材料，随着生态循环复合材料市场的快速扩张，这一新型生态循环复合材料的发展必将对我国的循环经济做出重要的贡献。但我国的废纸利用率较低，产业化水平较低，回收的废纸大量被加工成纸板、卫生纸等产品，没有充分发挥废纸的资源价值，还带来严重的二次污染。

专利CN201110200924.2公开了一种废纸浆成型木塑复合材料及其制备方法，所述废纸浆成型木塑复合材料由废瓦楞纸浆与相容剂马来酸酐接枝聚乙烯、抗氧化剂1010和润滑剂硬脂酸的混合物与高密度聚乙烯树脂组成，其混合物与高密度聚乙烯的重量百分比为55-85:15-45。制得的复合材料物理机械强度高，是一种绿色环保的代木代塑新产品。专利KR20020024517A公开了一种环保废纸复合板，可用于建筑材料和汽车用品，所述的废纸复合板包括通过黏结剂黏结的废纸粉末，所述的废纸取由废旧报纸、废瓦楞纸和废纸浆；所述的复合板还包括粘合剂、硬化剂和阻燃剂。上述专利公开的复合材料使用了废纸作为原料，降低生产成本的同时具有较高的环保意义，提高了资源的利用率，但同时也使用了多种其他试剂作为原料，占生产成本的比例较大，生产工艺相对复杂。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的一方面提供一种环保纸土复合材料，其特征在于，所述的环保纸土复合材料成分包括：废纸浆、碳泥、泥土、水性胶。

所述的废纸浆是由废纸原料经过加工制成的浆料，含水量为10-50％；所述的废纸原料可选自但不限于：废旧书写纸如废旧报纸、杂志纸、书刊纸、打印纸等；废旧生活用纸如废旧面巾纸等；废旧医疗用纸；废旧包装用纸如废旧瓦楞纸箱、纸袋纸；印刷厂的白色印刷废料；纸箱厂的废料等。

所述的碳泥为含植物腐殖质的泥土，呈黑色或褐色，含水量为25-85％；碳泥含碳量较高，可起到提高复合材料成品强度的作用；

所述的泥土为经过预处理后的土壤，优选粒径小于25μm的泥土；所述的土壤为黏土和壤土，优选为黏土；

所述的水性胶为建筑高强胶，可选择市售产品，也可现场制备；

优选的，所述的现场制备的水性胶包括：预糊化木薯淀粉、聚乙烯醇、纤维素及其衍生物、再分散乳胶粉、增稠剂、高活性氧化锌；

优选的，所述的纤维素衍生物为羟丙基甲基纤维素；

优选的，所述的增稠剂为聚丙烯酰胺；

优选的，所述的预糊化木薯淀粉、聚乙烯醇、纤维素及其衍生物、再分散乳胶粉、增稠剂、高活性氧化锌的重量百分为：30-60:15-20:10-30:0-20:0.1-1.0:0.1-1.0；

优选的，所述的环保纸土复合材料还包括水泥增强剂、乳化剂、阻燃剂、热稳定剂、润滑剂、抗氧化剂等添加剂。

在本发明提供的环保纸土复合材料中，除水性胶用作黏结剂外，废纸浆和泥土可分别作为纤维类黏结剂和无机黏结剂起黏结作用，也可添加其他黏结剂，如焦油、沥青、树脂、淀粉、水泥、水解木纤维素及其混合物等常规黏结剂，本发明对此不做限定。

本发明提供的环保纸土复合材料，其特征在于，所述原料组分的体积份数比为：

废纸浆：30-50，优选为35-45；

碳泥：5-20，优选为10-15；

泥土：40-60，优选为45-55。

水性胶填充上述原料空隙，直至通过搅拌等手段使废纸浆、碳泥、泥土成为均匀的流体状混合物即可，本领域技术人员可以理解，水性胶的用量对其应用材料的黏结强度有较大影响，如水性胶的用量过高会因原材料形成的流体粘度过高影响材料制备的操作过程，且干燥时间较长，如水性胶的用量过低可能会使原料流体混合不均匀，所制成的材料黏结强度较低，因此可根据复合材料制备时原料混合的均匀程度和混合后流体的黏度确定水性胶的用量，本发明对制备环保纸土复合材料时水性胶的用量不作限定。

本发明的另一方面提供一种环保纸土复合材料的制备方法，其具体步骤如下：

(1)废纸浆的制备；

(2)泥土的预处理；

(3)原料共混：分别将步骤(1)和(2)得到的废纸浆和泥土以及碳泥混合，加入水性胶，同时不断搅拌均匀，得到原料流体；

(4)成型：将步骤(3)得到的原料流体送入成型模具中成型；

优选的，所述的环保纸土复合材料的制备方法还包括：干燥和脱模步骤；

优选的，所述的干燥为自然条件下干燥。

所述的废纸浆的制备，其具体步骤包括：将废纸原料与溶剂混合，浸泡，搅拌打碎并与溶剂混匀，然后沥除溶剂得到废纸浆；

优选的，所述的溶剂选自：水、有机碱或无机碱溶液、有机酸或无机酸溶液、乙醇溶液、三聚氰胺水溶液等中的一种或多种；更优选的，所述溶剂为：水、氢氧化钠溶液、盐酸溶液、乙醇溶液中的一种或多种；最优选的，所述溶剂为水；

优选的，废纸原料与溶剂混合后可进行加热加速废纸原料的分散，加热温度范围为30-100℃；

优选的，所得的废纸浆的含量为10-50％(重量百分数)；

所述溶剂的用量根据废纸原料的加入量确定，使其在处理容器中的液位高度超过废纸原料的堆积高度即可以淹没容器中的废纸原料，本发明对溶剂的用量不作限定。

所述的泥土的预处理，其具体步骤包括：取泥土原料浸入水中，震荡后静置，待泥土原料分层后，分离，保留上层泥土，干燥，研磨，过筛，备用；

优选的，所述的经过预处理泥土的粒径小于25μm。优选的，原料共混时可进行加热，促进原料的混合和泥土的发酵，加热温度范围为50-120℃；

所述的共混可间歇式操作，也可使用机械泵送的连续式操作。

本发明的另一方面提供一种上述环保纸土复合材料在容器、工艺品装饰品、建筑材料等制作领域中的应用。

本发明使用农林废弃物和造纸厂废弃物等原材料来源广泛，成本较低，且对上述废弃物进行了回收利用，既保护了环境又节省了资源，具有非常好的环保意义。本发明提供的环保纸土复合材料组成物料少，废弃后纸浆降解、泥土脱胶后松散，环保可降解，机械强度高，耐水性好，不燃烧，可替代大部分水泥、陶瓷、玻璃等高能耗不可降解的制品用于各种不同的领域，如制作容器、旅游纪念品、工艺装饰品、建筑材料等。本发明提供的环保纸土复合材料的制备方法操作条件温和，制备过程简单，且能耗较低。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的环保纸土复合材料的制备工艺流程图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

按图1的工艺步骤进行环保纸土复合材料的制备。

(1)将废纸原料与水混合，浸泡，搅拌打碎并与溶剂混匀，然后沥除水分得到废纸浆，所得的废纸浆的含量为10％；

(2)取泥土原料浸入水中，震荡后静置，待泥土原料分层确定后，分离上层泥土，干燥，研磨，取过600目筛的泥土原料，备用；

(3)共混：取步骤(1)废纸浆30份，步骤(2)得到的泥土60份，及含水量为25％的碳泥5份，混合，加入市售的水性胶，同时不断搅拌均匀，得到原料流体；

(4)成型：将步骤(3)得到的原料流体送入成型模具中成型产品；

(5)将步骤(4)得到成型产品在自然条件下风干干燥后脱模，得到成品1。

实施例2

在本实施例中，废纸浆的含水量为50％，碳泥的含水量为85％，原料混合的体积份数比为：废纸浆，50份；碳泥，20份；泥土，40份。其余步骤同实施例1，得到成品2。

实施例3

在本实施例中，废纸浆的含水量为20％，碳泥的含水量为40％，原料混合的体积份数比为：废纸浆，40份；碳泥，12份；泥土，50份。其余步骤同实施例1，得到成品3。

实施例4

取实施例3制备的环保纸土复合材料成品3，在不隔绝氧气的情况下，进行测试，结果表明在15年上述材料才有风化出现。

实施例5

取实施例3制备的环保纸土复合材料成品3，深埋地下3年，材料中纸浆自然降解，碳泥和泥土脱胶松散，整个材料在自然条件下实现降解。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种环保纸土复合材料，其特征在于，所述的环保纸土复合材料成分包括：废纸浆、碳泥、泥土、水性胶，所述的废纸浆是由废纸原料经过加工制成的浆料，含水量为10-50％；所述的碳泥为含植物腐殖质的泥土，含水量为25-85％；所述的泥土为经过预处理后的土壤，粒径小于25μm；所述的水性胶为建筑高强胶，所述的环保纸土复合材料还包括水泥增强剂，所述废纸浆、碳泥、泥土的体积份数比为：废纸浆：30-50；碳泥：5-20；泥土：40-60。

2.如权利要求1所述的环保纸土复合材料，其特征在于，所述废纸浆、碳泥、泥土的体积份数比为：废纸浆：35-45；和/或，碳泥：10-15；和/或，泥土：45-55。

3.一种如权利要求1-2任一项所述的环保纸土复合材料的制备方法，其具体步骤如下：

(1)废纸浆的制备；

(2)泥土的预处理；

(3)共混：分别将步骤(1)和(2)得到的废纸浆和泥土以及碳泥混合，加入水性胶，搅拌均匀，得到原料流体；

(4)成型：将步骤(3)得到的原料流体送入成型模具中成型。

4.如权利要求3所述的环保纸土复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的废纸浆的制备的步骤包括：将废纸原料与溶剂混合，浸泡，搅拌打碎并与溶剂混匀，然后沥除溶剂得到废纸浆；和/或，步骤(2)中所述的泥土的预处理的步骤包括：取泥土原料浸入水中，震荡后静置，待泥土原料分层确定后，分离上层泥土，干燥，研磨，过筛。

5.如权利要求4所述的环保纸土复合材料的制备方法，其特征在于，所述的溶剂选自：水、有机碱或无机碱溶液、有机酸或无机酸溶液、乙醇溶液、三聚氰胺水溶液中的一种或多种。

6.如权利要求3所述的环保纸土复合材料的制备方法，其特征在于，所述的废纸浆制备中进行加热，加热温度范围为30-100℃；和/或，原料共混时进行加热，加热温度范围为50-120℃。

7.一种如权利要求1-2任一项所述的环保纸土复合材料在容器、工艺品装饰品、建筑材料制作领域中的应用。