CN107057151A - 一种利用废旧橡塑制成的生态海绵砖 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用废旧橡塑制成的生态海绵砖，所述生态海绵砖包括面层、底层，所述面层由细粒径废旧橡胶颗粒、细粒径废旧塑料颗粒、纳米二氧化钛、稀土、碳酸钙份、膨润土、活性氧化铝、聚四氟乙烯烧结粉末、嵌段共聚物、木质素磺酸钙、异构13醇聚醚、聚氧乙烯失水山梨醇三硬脂酸酯、复合助剂制成；所述底层由粗粒径废旧橡胶颗粒份、粗粒径废旧塑料颗粒、废旧玻璃、膨润土、砂石、硅酸钙、嵌段共聚物、聚丙烯酰胺、异构13醇聚醚、聚氧乙烯失水山梨醇三硬脂酸酯、复合助剂制得，本发明具有强大的透水功能，很高的孔隙率，特别是有较多的连通孔，具有良好的保水性和防滑性和抗污性，实现废旧橡胶、废旧塑料的高值化综合利用。

Description

一种利用废旧橡塑制成的生态海绵砖

技术领域

本发明涉及市政道路透水砖的制备技术领域，特别涉及利用废旧橡塑制成的生态海绵砖。

背景技术

目前，城市广场、商业街、人行道及社区活动场地等场合的地面主要用花岗石、大理石陶瓷砖等透水性很差的材质铺设，加重了城市排水设施的负担，导致近几年每当遭遇强暴雨袭击时，城市非常容易发生内涝，其根本原因在于：一方面是由于城市地下排水系统落后于城市建设，另一方面，城市的建设和建筑改变了地表径流量，增加了地下管网的负担。但地面的径流量得到有效控制时，强暴雨所带来的雨水对地下管网的要求相应变低，由此可见，要从根本上解决城市改造难度较大的老旧城区的内涝问题，必须增加地表径流量。随后海绵城市的概念就被越来越多的人关注。海绵城市指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，换句话来说即为下雨时吸水、蓄水、渗水及净水，而一旦需要时可将蓄存的水释放并加以利用。海绵城市建设应遵循生态优先的原则，在海绵城市建设过程中，应统筹自然降水、地表水、地下水的系统性，协调给水、排水等水循环利用各个环节，并考虑其复杂性和长期性，将自然途径与人工措施相结合，在确保城市排水防涝安全的前提下，最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态环境的保护。

当前橡胶和塑料工业飞速发展，随着人们生活水平和经济的发展，人们对橡塑制品的要求越来越高，并且更换周期越来越短，这就使得废旧橡塑的数量越来越多，然而，我国目前废弃塑胶的再回首利用率不到30%，“白色污染”成为日益严重的环境问题，目前对废弃塑胶的处理方法主要是焚烧和填埋，但这种方法存在较大的缺点，在这样的情况下，回收废旧橡塑，再对其进行再加工能缓解世界能源压力，节约资源，同时减少废旧橡塑对环境造成的污染。随着国家对海绵城市的大力倡导，如何高值化利利用大量废弃的橡胶和塑料，将废弃的橡胶和塑料进行回收，用于制备适用于海绵城市建设的渗水快、蓄水量大的海绵地砖成为行业研究的重点。公开号为CN105442405A的专利提供了一种方收缩海绵地砖，该地砖包括表层和底层，表层和底层之间设有纤维网层，所述表层和底层均由废旧橡胶颗粒压制而成，其中表层的颗粒平均粒径小于底层的颗粒平均粒径，在底层与地面接触的一面交错设置导水槽，在导水槽交错节点处设置蓄水槽，雨水可从表层快速渗透，经过底层的快速疏散疏导，设置在表层与底层之间的纤维网层提高了砖块的耐变型性。公告号为CN1569432A的专利提供了一种利用回收塑料制备植草砖及透水砖的方法，其以环保回收塑料为原料，经粉碎成合适的颗粒形状后，依不同用途需要的硬度、韧度等材质要求，添加适合比例的色料，经搅拌均匀后，加热至流体状，分别浇铸于各种图案、造型、功能设计的模具中，经冷却脱模后得到成品，具有施工技术简易快捷的效果。

然而，在现有技术中，利用回收塑料、回收橡胶制备植草砖及透水砖在其蓄水、渗水过程中，存在着表面能过高导致雨水流经砖面时不易分散、快速渗透的问题，同时存在着砖体粘结力或内聚力低的问题，导致砖体一旦受压即可断裂甚至粉碎的问题，严重影响使用效果和使用年限；此外，存在着易渗污，且不易清污的问题，大大影响了城市道路的美观和使用效果。

发明内容

本发明的目的就是为克服现有技术利用回收塑料、回收橡胶制备砖体存在着在其蓄水、渗水过程中，存在着表面能过高导致雨水流经砖面时不易分散、快速渗透的问题，同时存在着砖体粘结力或内聚力低的问题，导致砖体一旦受压即可断裂甚至粉碎的问题，存在着易渗污，且不易清污的问题，提供一种利用废旧橡塑制成的生态海绵砖。

为了实现上述目标，本发明所述的一种利用废旧橡塑制成的生态海绵砖，其采用的技术方案为：所述利用废旧橡塑制成的生态海绵砖，所述生态海绵砖包括面层、底层，所述面层由下列重量份的原料制得：细粒径废旧橡胶颗粒20-40份、细粒径废旧塑料颗粒30-40份、纳米二氧化钛2-15份、稀土1-10份、碳酸钙20-30份、膨润土20-30份、活性氧化铝5-12份、聚四氟乙烯10-25份、嵌段共聚物5-10份、木质素磺酸钙0.5-1.5份、异构13醇聚醚0.5-1.5份、聚氧乙烯失水山梨醇三硬脂酸酯0.4-1.0份、复合助剂1-10份。其中，所述纳米二氧化钛负载于活性氧化铝的孔隙内。所述底层由下列重量份的原料制得：粗粒径废旧橡胶颗粒30-60份、粗粒径废旧塑料颗粒50-70份、废旧玻璃10-20份、膨润土20-30份、砂石10-30份、硅酸钙10-20、嵌段共聚物5-10份、聚丙烯酰胺1-5份、异构13醇聚醚0.5-1.5份、聚氧乙烯失水山梨醇三硬脂酸酯0.4-1.0份、复合助剂1-10份。其中，所述复合助剂由偶联剂、增塑剂、抗氧化剂、聚乙烯蜡按质量比为5:1:0.5:3.5的比例混合而成；

按照前述的组分及其重量份数，所述利用废旧橡塑制成的生态海绵砖的制备过程包括备料过程、功能混合物处理过程、面料与底料的制备及生态海绵砖成型过程，其具体步骤如下所示：

（一）备料过程：

步骤一：将废旧塑料、废旧橡胶洗涤干净、脱水及烘干处理，然后通过粉碎机进行粉碎，过筛分选为颗粒粒径约为1～3mm 和3～5mm的废旧塑料颗粒、废旧橡胶颗粒，备用；

步骤二：将废旧玻璃洗涤干净、脱水及烘干处理，然后同样通过粉碎机粉碎为颗粒径约为0.5～2mm的废旧玻璃颗粒物，备用。

步骤三：按质量比为5:1:0.5:3.5的比例称取偶联剂、增塑剂、抗氧化剂、聚乙烯蜡，并搅拌混合均匀，备用。

（二）功能混合物处理过程：

步骤四： 将碳酸钙、膨润土、稀土、木质素磺酸钙、异构13醇聚醚、聚氧乙烯失水山梨醇三硬脂酸酯依次加入到高速捏合机中混合3-5min，然后加入负载有纳米二氧化钛的活性氧化铝后继续混合1-2min，随后加入复合助剂继续捏合2-3min，得到面层功能混合物，面层备用；

步骤五：将膨润土、硅酸钙、异构13醇聚醚、聚氧乙烯失水山梨醇三硬脂酸酯加入到高速捏合机中混合3-5min，随后加入复合助剂继续捏合2-3min，得到底层功能混合物，底层备用；

（三）面料与底料的制备：

步骤六：将细粒径废旧橡胶颗粒、细粒径废旧塑料颗粒、聚四氟乙烯烧结粉末、嵌段共聚物混合均匀，然后加入步骤（四）制得的面层功能混合物继续搅拌均匀，得到面料；

步骤七：粗粒径废旧橡胶颗粒、粗粒径废旧塑料颗粒、废旧玻璃、砂石、聚丙烯酰胺、嵌段共聚物混合均匀，然后加入步骤（五）制得的底层功能混合物继续搅拌均匀，得到底料；

（四）生态海绵砖成型过程：

步骤八：生态海绵砖成型模具具有震动机构，在模具的底部金属板及模框内壁上涂设耐温脱模剂，将步骤（六）制得的面料装入模具中，振荡均匀，形成生态海绵砖面层坯料；

步骤九：将步骤（七）制得的底料装入所述模具中的生态海绵砖面层坯料上，底料的高度高于模框高度后利用所述的震动机构进行震动使其密实并继续再刮平，在所述生态海绵砖面层坯料之上形成生态海绵砖底层坯料，获得生态海绵砖坯料；

步骤十：将步骤（九）获得的生态海绵砖坯料连同模具送入温度为140-240℃的加热箱中进行加热或热风穿透处理，使得废旧橡胶颗粒、废旧塑料颗粒熔融或软化；

步骤十一：将经步骤（十）加热处理的生态海绵砖坯料送入热压机中进行热压处理，压力为0.2-2.0MPa，脱模，获得所述的生态海绵砖。

作为进一步的优选方案，所述面层与底层中还包括环氧树脂，在所述步骤（四）或步骤（五）中加入粉状环氧树脂、所述环氧树脂的重量份数为3-10份，进一步提高砖体的强度，为了更快地促进砖体的固化速度，还可以进一步加入环氧树脂固化剂，所述环氧树脂固化剂为所述环氧树脂的重量份数的5%-10%；所述环氧树脂固化剂包括有乙二胺、二乙烯（撑）三胺、间苯二胺、间苯二甲胺、聚酰胺。

作为进一步的优选方案，所述细粒径废旧橡胶颗粒、细粒径废旧塑料颗粒的粒径为1～3mm的颗粒；所述细粒径废旧橡胶颗粒、细粒径废旧塑料颗粒的粒径为3～5mm的颗粒。

作为进一步的优选方案，所述嵌段共聚物为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或两种。

作为进一步的优选方案，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或两种以上的组合物；所述增塑剂为领苯二甲酸酯类、环氧大豆油、脂肪酸酯类中的一种或两种以上的组合物；所述抗氧化剂采用抗氧化剂1076、抗氧化剂1010或抗氧化剂168。

作为进一步的优选方案，所述稀土为硬脂酸铈、硬脂酸镧中的一种或两种组合物。

作为进一步的优选方案，所述生态海绵砖的面层设置有贯穿所述面层的上表层与下表层的锥形渗水孔隙；所述生态海绵砖的底层设置竖向垂直贯穿所述底层的上表层与下表层的透水孔隙，所述透水孔隙与所述锥形渗水孔隙连通。在所述生态海绵砖的底层的下表层设置有在所述透水孔隙出口处形成纵向、横向交错点的纵向扩散槽与横向扩散槽，所述纵向扩散槽与横向扩散槽在纵向、横向交错点处与所述透水孔隙连通。

作为进一步的优选方案，所述聚四氟乙烯为聚四氟乙烯烧结粉末、未经烧结处理的聚四氟乙烯树脂粉末以及聚四氟乙烯乳液。所述聚四氟乙烯乳液在前述步骤（四）中加入，与碳酸钙、膨润土、稀土、木质素磺酸钙、异构13醇聚醚、聚氧乙烯失水山梨醇三硬脂酸酯通过高速捏合机包覆复配处理，所述聚四氟乙烯烧结粉末、未经烧结处理的聚四氟乙烯树脂粉末在步骤（六）中加入，优选聚四氟乙烯烧结粉末，并在步骤（六）中加入与其他材料进行混料、均匀混合处理。

作为进一步的优选方案，所述面层还包括颜料，所述颜料的重量份数为0.5-15份，所述颜料采用有机颜料或无机颜料，无机颜料在高温或紫外线照射下易分解褪色，颜料优选为无机颜料，包括钴蓝、钴绿、钛镍黄、钛铬棕、铬铜黑、锰铁黑、锌铁黄等。

本发明实现的有益效果：本发明在透水性方面，具有强大的透水功能，很高的孔隙率，特别是有较多的连通孔，是国内同类产品标准的两倍以上，即使下暴雨，雨水也能迅速透过地表渗入地下，既减轻城市排水系统的负担，也减轻对公共水域的污染；恢复大地自然地蓄水能力，留住宝贵的地下淡水资源，极大地改善了城市的生态和生活环境；在保水性方面，在雨天大量吸收并保存水份，在太阳的照射下，可以慢慢蒸发，以达到降低地表温度之功能，因此让植被得到充分水份，让植物生长更茂盛。在城市建设中，可以节省部分路面排水设施，减少市政建设中的工程费用；在防滑性方面，表面粗糙，具有良好的防滑性，雨天路面无积水，避免行人因路滑而摔倒，以人为本；在耐久性方面，产品具有良好的耐磨耐风化性，抗冻融性能强，使用年限远远超过其他类型的路面材料；此外，本发明具有光催化自洁功能，能够自己分解和清楚砖体表面的有机污渍，美化城市环境。因此，本发明广泛适用于生态公园、广场、人行道、停车场、住宅区等，营造出格调高雅、绚丽多彩的城市景观，实现废旧橡胶、废旧塑料的高值化综合利用。

附图说明

图1是利用废旧橡塑制成的生态海绵砖的结构示意图。

图2是生态海绵砖的透水孔隙与锥形渗水孔隙的结构示意图。

图3是纵向扩散槽与横向扩散槽的结构示意图。

图中，1是生态海绵砖，2是面层，3是底层，4是锥形渗水孔隙，5是透水孔隙，6是横向扩散槽，7是纵向扩散槽，8是底层下表层。

具体实施方式

本发明所述的利用废旧橡塑制成的生态海绵砖包括面层、底层，其中，面层由下列重量份的原料制得：细粒径废旧橡胶颗粒20-40份、细粒径废旧塑料颗粒30-40份、纳米二氧化钛2-15份、稀土1-10份、碳酸钙20-30份、膨润土20-30份、活性氧化铝5-12份、聚四氟乙烯烧结粉末10-25份、嵌段共聚物5-10份、木质素磺酸钙0.5-1.5份、异构13醇聚醚0.5-1.5份、聚氧乙烯失水山梨醇三硬脂酸酯0.4-1.0份、复合助剂1-10份。所述纳米二氧化钛负载于活性氧化铝的孔隙内，负载方法采用现有技术“负载型光催化剂TiO2/AlO3的制备与研究”（王奎，Vol.33,N0.6,Dec.200）进行。

由于户外使用的生态海绵砖容易受到油污的污染，负载于活性氧化铝的纳米二氧化钛赋予生态海绵砖的自清污自清洁的功能，而所述稀土为硬脂酸铈、硬脂酸镧中的一种或两种组合物，可促进纳米二氧化钛自清污的能力。同时，由于多数橡胶类、塑料类具有疏水性，其影响了对水体的铺展与渗透、流动，而木质素磺酸钙、异构13醇聚醚、聚氧乙烯失水山梨醇三硬脂酸酯等可大大降低生态海绵砖面层的表面能，扩散表面张力，促进雨水流经生态海绵砖面层时的铺展、扩散，使之更快速地向下渗透、扩散。

总所周知，聚四氟乙烯具有优异的抗酸性、抗碱性及抗污性，利用烧结后聚四氟乙烯粉末与橡胶、塑料的协同作用，提高生态海绵砖的耐老化性能和抗污性能以及阻燃性能；同时，本发明所述的生态海绵砖内既包含有橡胶类材料，也包含有塑胶类材料，而嵌段共聚物不但包含硬链段段即塑料链段，同时包含有软链段即橡胶链段，因此嵌段共聚物有利于橡胶类材料、塑胶类材料之间的作用力和相容力，提高生态海绵砖的内聚力和强度，避免了各组分间因不相容造成的分离、聚集或迁移的问题，扩大生态海绵砖的使用领域和使用效果。所述嵌段共聚物为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或两种。

本发明所述的底层由下列重量份的原料制得：粗粒径废旧橡胶颗粒30-60份、粗粒径废旧塑料颗粒50-70份、废旧玻璃10-20份、膨润土20-30份、砂石10-30份、硅酸钙10-20、嵌段共聚物5-10份、聚丙烯酰胺1-5份、异构13醇聚醚0.5-1.5份、聚氧乙烯失水山梨醇三硬脂酸酯0.4-1.0份、复合助剂1-10份。

本发明所述的所述复合助剂由偶联剂、增塑剂、抗氧化剂、聚乙烯蜡按质量比为5:1:0.5:3.5的比例混合而成。由于制备本发明的生态海绵砖综合利用了无机材料、有机材料，二者无法实现相容，因此必须通过偶联剂实现无机材料、有机材料的相容性问题，解决生态海绵砖中无机材料的相分离和迁移、聚集的问题，同时，聚乙烯蜡不但增加生态海绵砖内各种材料间的粘结力和生态海绵砖的内聚力，赋予生态海绵砖的强度，同时使得在砖体成型过程中生态海绵砖易于脱模。而抗氧化剂用于提高生态海绵砖的户外环境使用的耐老化性问题。所述偶联剂为铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或两种以上的组合物；所述增塑剂为领苯二甲酸酯类、环氧大豆油、脂肪酸酯类中的一种或两种以上的组合物；所述抗氧化剂采用抗氧化剂1076、抗氧化剂1010或抗氧化剂168。

按照前述的组分及其重量份数，所述利用废旧橡塑制成的生态海绵砖的制备过程包括备料过程、功能混合物处理过程、面料与底料的制备及生态海绵砖成型过程，其具体步骤如下所示：

（一）备料过程：

步骤一：将废旧塑料、废旧橡胶洗涤干净、脱水及烘干处理，然后通过粉碎机进行粉碎，过筛分选为颗粒粒径约为1～3mm 和3～5mm的废旧塑料颗粒、废旧橡胶颗粒，备用；

步骤二：将废旧玻璃洗涤干净、脱水及烘干处理，然后同样通过粉碎机粉碎为颗粒径约为0.5～2mm的废旧玻璃颗粒物，备用。

步骤三：按质量比为5:1:0.5:3.5的比例称取偶联剂、增塑剂、抗氧化剂、聚乙烯蜡，并搅拌混合均匀，备用。

（二）功能混合物处理过程：

步骤四： 将碳酸钙、膨润土、稀土、木质素磺酸钙、异构13醇聚醚、聚氧乙烯失水山梨醇三硬脂酸酯依次加入到高速捏合机中混合3-5min，然后加入负载有纳米二氧化钛的活性氧化铝后继续混合1-2min，随后加入复合助剂继续捏合2-3min，得到面层功能混合物，面层备用。

步骤五：将膨润土、硅酸钙、异构13醇聚醚、聚氧乙烯失水山梨醇三硬脂酸酯加入到高速捏合机中混合3-5min，随后加入复合助剂继续捏合2-3min，得到底层功能混合物，底层备用。

（三）面料与底料的制备：

步骤六：将细粒径废旧橡胶颗粒、细粒径废旧塑料颗粒、聚四氟乙烯烧结粉末、嵌段共聚物混合均匀，然后加入步骤（四）制得的面层功能混合物继续搅拌均匀，得到面料。

步骤七：粗粒径废旧橡胶颗粒、粗粒径废旧塑料颗粒、废旧玻璃、砂石、聚丙烯酰胺、嵌段共聚物混合均匀，然后加入步骤（五）制得的底层功能混合物继续搅拌均匀，得到底料。

（四）生态海绵砖成型过程：

步骤八：生态海绵砖成型模具具有震动机构，在模具的底部金属板及模框内壁上涂设耐温脱模剂，将步骤（六）制得的面料装入模具中，振荡均匀，形成生态海绵砖面层坯料。

步骤九：将步骤（七）制得的底料装入所述模具中的生态海绵砖面层坯料上，底料的高度高于模框高度后利用所述的震动机构进行震动使其密实并继续再刮平，在所述生态海绵砖面层坯料之上形成生态海绵砖底层坯料，获得生态海绵砖坯料。

步骤十：将步骤（九）获得的生态海绵砖坯料连同模具送入温度为140-240℃的加热箱中进行加热或热风穿透处理，使得废旧橡胶颗粒、废旧塑料颗粒熔融或软化；

步骤十一：将经步骤（十）加热处理的生态海绵砖坯料送入热压机中进行热压处理，压力为0.2-2.0MPa，脱模，获得所述的生态海绵砖。

作为本发明进一步的优选实施方案，所述生态海绵砖的面层设置有贯穿所述面层的上表层与下表层的锥形渗水孔隙；所述生态海绵砖的底层设置竖向垂直贯穿所述底层的上表层与下表层的透水孔隙，所述透水孔隙与所述锥形渗水孔隙连通。在所述生态海绵砖的底层的下表层设置有在所述透水孔隙出口处形成纵向、横向交错点的纵向扩散槽与横向扩散槽，所述纵向扩散槽与横向扩散槽在纵向、横向交错点处与所述透水孔隙连通。

为了对本发明作进一步的了解，现结合附图对其作具体的说明。

实施例1

在本实施例中，首先分拣出废旧天然橡胶、废旧氯丁橡胶、废旧丁腈橡胶，以及废旧聚乙烯、废弃聚丙烯、废旧聚酯、废旧聚苯乙烯等组成的混杂塑料，将废旧塑料、废旧橡胶洗涤干净、脱水及烘干处理，然后通过粉碎机进行粉碎，或进行粉碎后在进行洗涤、脱水及烘干处理，形成废旧塑料、废旧橡胶粉碎料，将粉碎料过筛分选为颗粒粒径约为1～3mm的细粒径废旧塑料颗粒和3～5mm的粗粒径废旧橡胶颗粒。同时，将废旧玻璃洗涤干净、脱水及烘干处理，然后同样通过粉碎机粉碎为颗粒径约为0.5～2mm的废旧玻璃颗粒物，备用。

在本实施例，按下列组分及重量份数对面层进行配料：细粒径废旧橡胶颗粒20份、细粒径废旧塑料颗粒30份、纳米二氧化钛2份、稀土1份、碳酸钙20份、膨润土20份、活性氧化铝5份、聚四氟乙烯烧结粉末10份、嵌段共聚物5份、木质素磺酸钙0.5份、异构13醇聚醚0.5份、聚氧乙烯失水山梨醇三硬脂酸酯0.4份、复合助剂1份。将所述纳米二氧化钛负载于活性氧化铝的孔隙内。

在本实施例，按下列组分及重量份数对底层进行配料：粗粒径废旧橡胶颗粒30份、粗粒径废旧塑料颗粒50份、废旧玻璃10份、膨润土20份、砂石10份、硅酸钙10份、嵌段共聚物5份、聚丙烯酰胺1份、异构13醇聚醚0.5份、聚氧乙烯失水山梨醇三硬脂酸酯0.4份、复合助剂1份。

在本实施例中，将硅烷偶联剂偶联剂、邻苯二甲酸酯二辛酯、抗氧化剂1010、聚乙烯蜡按质量比为5:1:0.5:3.5的比例称取，并搅拌混合均匀，备用。

在功能混合物处理过程中，将碳酸钙、膨润土、稀土、木质素磺酸钙、异构13醇聚醚、聚氧乙烯失水山梨醇三硬脂酸酯依次加入到高速捏合机中混合4min，然后加入负载有纳米二氧化钛的活性氧化铝后继续混合2min，随后加入复合助剂继续捏合2min，得到面层功能混合物，面层备用。随后，将膨润土、硅酸钙、异构13醇聚醚、聚氧乙烯失水山梨醇三硬脂酸酯加入到高速捏合机中混合4min，随后加入复合助剂继续捏合2min，得到底层功能混合物，底层备用。

在功能混合物制备完成后进行面料与底料的制备，将细粒径废旧橡胶颗粒、细粒径废旧塑料颗粒、聚四氟乙烯烧结粉末、嵌段共聚物混合均匀，然后加入制得的面层功能混合物继续搅拌均匀，得到面料；粗粒径废旧橡胶颗粒、粗粒径废旧塑料颗粒、废旧玻璃、砂石、聚丙烯酰胺、嵌段共聚物混合均匀，然后加入制得的底层功能混合物继续搅拌均匀，得到底料。

在面料与底料的制备完成后进行生态海绵砖成型，成型的过程包括如下工序：

首先，生态海绵砖成型模具具有震动机构，在模具的底部金属板及模框内壁上涂设耐温脱模剂，将前述制得的面料装入模具中，振荡均匀，形成生态海绵砖面层坯料。

其次，将前述制得的底料装入所述模具中的生态海绵砖面层坯料上，底料的高度高于模框高度后利用所述的震动机构进行震动使其密实并继续再刮平，在所述生态海绵砖面层坯料之上形成生态海绵砖底层坯料，获得生态海绵砖坯料。

再次，将生态海绵砖坯料连同模具送入温度为160℃的加热箱中进行加热处理，使得废旧橡胶颗粒、废旧塑料颗粒熔融或软化，其中的橡胶与塑料颗粒、塑料与塑料颗粒之间产生粘结作用。

最后，在废旧橡胶颗粒、废旧塑料颗粒熔融或软化后，将经加热处理的生态海绵砖坯料送入热压机中进行热压处理，压板压力为0.5MPa以提高粘结强度，脱模，冷却养护，获得如附图1所示的生态海绵砖1，本实施例所述的生态海绵砖1包括包括面层2、底层3。

本实施例的生态海绵砖可根据使用环境和要求形成系列不同边长和厚度的砖体，如下所示：

类别	规格尺寸（mm）
		边长	100，150，200，250，300，400，500
厚度	40，50，60，80，100，120

实施例2

在本实施例中，首先分拣出废旧乙丙橡胶、废旧硅橡胶、废旧氟橡胶，以及废旧聚乙烯、废旧聚丙烯、废旧聚酯、废旧聚氯乙烯等组成的混杂塑料等，按照实施例1的方法和步骤对废旧橡胶、废旧塑料及废旧玻璃进行洗涤、脱水及烘干处理，过筛分选细粒径废旧塑料颗粒、粗粒径废旧橡胶颗粒和废旧玻璃颗粒物。

在本实施例中，按下列组分及重量份数对面层进行配料：细粒径废旧橡胶颗粒40份、细粒径废旧塑料颗粒40份、纳米二氧化钛15份、稀土10份、碳酸钙30份、膨润土30份、活性氧化铝12份、聚四氟乙烯烧结粉末25份、嵌段共聚物10份、木质素磺酸钙1.5份、异构13醇聚醚1.5份、聚氧乙烯失水山梨醇三硬脂酸酯1.0份、复合助剂10份。其中，所述纳米二氧化钛负载于活性氧化铝的孔隙内。

在本实施例中，按下列组分及重量份数对底层进行配料：粗粒径废旧橡胶颗粒60份、粗粒径废旧塑料颗粒70份、废旧玻璃20份、膨润土30份、砂石30份、硅酸钙20、嵌段共聚物10份、聚丙烯酰胺5份、异构13醇聚醚1.5份、聚氧乙烯失水山梨醇三硬脂酸酯1.0份、复合助剂10份。

在本实施例中，将铝酸酯偶联剂、邻苯二甲酸酯丁二酯、抗氧化剂1010、聚乙烯蜡按质量比为5:1:0.5:3.5的比例称取，并搅拌混合均匀，备用。

在本实施例的生态海绵砖成型过程中采用的模具压板上设置有矩阵型分布的钻孔针，所述钻孔针的末端呈锥形结构，同时在钻孔针的根部设置有以钻孔针为交错点的纵向凸棱和横向凸棱，其余按照实施例1的工艺参数和步骤，将上述的面层配料和底层配料进行热处理、加压处理，制得如附图1所示的生态海绵砖1，本实施例所述的生态海绵砖1包括包括面层2、底层3。

如附图2、图3所示，本实施例面层2设置有贯穿所述面层2的上表层与下表层的锥形渗水孔隙4；所述生态海绵砖的底层3设置竖向垂直贯穿所述底层3的上表层与下表层的透水孔隙5，所述透水孔隙5与所述锥形渗水孔隙4连通。所制得态海绵砖的底层4的下表层8设置有在透水孔隙5出口处形成纵向、横向交错点的纵向扩散槽7与横向扩散槽6，所述纵向扩散槽7与横向扩散槽6在纵向、横向交错点处与所述透水孔隙5连通。

在本实施例中，在面层或底层的配料中可加入具有耐老化、耐高温及耐污性良好的颜料，优选无机颜料，该无机颜料所添加的重量份数为0.5-15份，无机颜料可根据使用要求配置，包括钴蓝、钴绿、钛镍黄、钛铬棕、铬铜黑、锰铁黑、锌铁黄等。

实施例3

在本实施例中，首先分拣出废弃天然橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶，以及废旧聚乙烯、废旧聚丙烯、废旧聚酯、废旧聚苯乙烯等组成的混杂塑料，将废旧塑料、废旧橡胶洗涤干净、脱水及烘干处理，然后通过粉碎机进行粉碎，或进行粉碎后在进行洗涤、脱水及烘干处理，形成废旧塑料、废旧橡胶粉碎料，将粉碎料过筛分选为颗粒粒径约为1～3mm的细粒径废旧塑料颗粒和3～5mm的粗粒径废旧橡胶颗粒。同时，将废旧玻璃洗涤干净、脱水及烘干处理，然后同样通过粉碎机粉碎为颗粒径约为0.5～2mm的废旧玻璃颗粒物。然后按照实施例1的工艺参数及成型步骤，制得只含废旧橡胶颗粒、废旧塑料颗粒组分的海绵砖对比样1。

在本实施例中，首先分拣出废旧乙丙橡胶、废旧硅橡胶、废旧氟橡胶，以及废旧聚乙烯、废旧聚丙烯、废旧聚酯、废旧聚氯乙烯等组成的混杂塑料等，按照实施例1的方法和步骤对废旧橡胶、废旧塑料及废旧玻璃进行洗涤、脱水及烘干处理，过筛分选细粒径废旧塑料颗粒、粗粒径废旧橡胶颗粒和废旧玻璃颗粒物。按照实施例2的工艺参数及成型步骤，制得只含废旧橡胶颗粒、废旧塑料颗粒组分且具有实施例2制得的生态海绵砖同样内部孔隙结构的海绵砖对比样2。

采用实施例1、实施例2、海绵砖对比样1、海绵砖对比样2、普通透水砖（市售）为试验样品，砖体的尺寸均为边长200mm，厚度为60mm。采用JC/T 945-2005《透水砖》测试试验样品的抗压强度、透水系数、保水性、抗冻性能、耐磨性。砖体自清洁清污能力测试方法为：将10ml的黑色废机油采用喷雾瓶喷洒在砖体的表层，并置于室外温度为25-30℃的阳光下暴晒72h，测试结果如下：

由此可见，本发明所述的利用废旧橡塑制成的生态海绵砖，具有如下产品特点：

（1）透水性：具有强大的透水功能，很高的孔隙率，特别是有较多的连通孔，是国内同类产品标准的两倍以上，能应付60-80mm/h的降雨量。即使下暴雨，雨水也能迅速透过地表渗入地下，既减轻城市排水系统的负担，也减轻对公共水域的污染；恢复大地自然地蓄水能力，留住宝贵的地下淡水资源，极大地改善了城市的生态和生活环境。

（2）保水性：在雨天大量吸收并保存水份，在太阳的照射下，可以慢慢蒸发，以达到降低地表温度之功能，因此让植被得到充分水份，让植物生长更茂盛。在城市建设中，可以节省部分路面排水设施，减少市政建设中的工程费用。

（3）防滑性：表面粗糙，具有良好的防滑性，雨天路面无积水，避免行人因路滑而摔倒，以人为本。

（4）耐久性：产品具有良好的耐磨耐风化性，抗冻融性能强，使用年限远远超过其他类型的路面材料。

（5）具有光催化自洁功能，能够自己分解和清楚砖体表面的有机污渍，美化城市环境。

（6）景观性：广泛适用于生态公园、广场、人行道、停车场、住宅区等，营造出格调高雅、绚丽多彩的城市景观，实现废旧橡胶、废旧塑料的高值化综合利用。

虽然本发明描述了具体的实施案例，但是，本发明的范围并不局限于上述具体实施例，在不脱离本发明实质的情况下，对本发明的各种变型、变化和替换均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种利用废旧橡塑制成的生态海绵砖，所述生态海绵砖包括面层、底层，其特征在于：

所述面层由下列重量份的原料制得：细粒径废旧橡胶颗粒20-40份、细粒径废旧塑料颗粒30-40份、纳米二氧化钛2-15份、稀土1-10份、碳酸钙20-30份、膨润土20-30份、活性氧化铝5-12份、聚四氟乙烯10-25份、嵌段共聚物5-10份、木质素磺酸钙0.5-1.5份、异构13醇聚醚0.5-1.5份、聚氧乙烯失水山梨醇三硬脂酸酯0.4-1.0份、复合助剂1-10份；所述纳米二氧化钛负载于活性氧化铝的孔隙内；

所述底层由下列重量份的原料制得：粗粒径废旧橡胶颗粒30-60份、粗粒径废旧塑料颗粒50-70份、废旧玻璃10-20份、膨润土20-30份、砂石10-30份、硅酸钙10-20、嵌段共聚物5-10份、聚丙烯酰胺1-5份、异构13醇聚醚0.5-1.5份、聚氧乙烯失水山梨醇三硬脂酸酯0.4-1.0份、复合助剂1-10份；

所述复合助剂由偶联剂、增塑剂、抗氧化剂、聚乙烯蜡按质量比为5:1:0.5:3.5的比例混合而成；

所述利用废旧橡塑制成的生态海绵砖的制备过程包括如下过程及步骤：

（一）备料过程：

步骤一：将废旧塑料、废旧橡胶洗涤干净、脱水及烘干处理，然后通过粉碎机进行粉碎，过筛分选为颗粒粒径约为1～3mm 和3～5mm的废旧塑料颗粒、废旧橡胶颗粒，备用；

步骤二：将废旧玻璃洗涤干净、脱水及烘干处理，然后同样通过粉碎机粉碎为颗粒径约为0.5～2mm的废旧玻璃颗粒物，备用；

步骤三：按质量比为5:1:0.5:3.5的比例称取偶联剂、增塑剂、抗氧化剂、聚乙烯蜡，并搅拌混合均匀，备用；

（二）功能混合物处理过程：

步骤四： 将碳酸钙、膨润土、稀土、木质素磺酸钙、异构13醇聚醚、聚氧乙烯失水山梨醇三硬脂酸酯依次加入到高速捏合机中混合3-5min，然后加入负载有纳米二氧化钛的活性氧化铝后继续混合1-2min，随后加入复合助剂继续捏合2-3min，得到面层功能混合物，面层备用；

步骤五：将膨润土、硅酸钙、异构13醇聚醚、聚氧乙烯失水山梨醇三硬脂酸酯加入到高速捏合机中混合3-5min，随后加入复合助剂继续捏合2-3min，得到底层功能混合物，底层备用；

（三）面料与底料的制备：

步骤六：将细粒径废旧橡胶颗粒、细粒径废旧塑料颗粒、聚四氟乙烯烧结粉末、嵌段共聚物混合均匀，然后加入步骤（四）制得的面层功能混合物继续搅拌均匀，得到面料；

步骤七：粗粒径废旧橡胶颗粒、粗粒径废旧塑料颗粒、废旧玻璃、砂石、聚丙烯酰胺、嵌段共聚物混合均匀，然后加入步骤（五）制得的底层功能混合物继续搅拌均匀，得到底料；

（四）生态海绵砖成型过程：

步骤八：生态海绵砖成型模具具有震动机构，在模具的底部金属板及模框内壁上涂设耐温脱模剂，将步骤（六）制得的面料装入模具中，振荡均匀，形成生态海绵砖面层坯料；

步骤九：将步骤（七）制得的底料装入所述模具中的生态海绵砖面层坯料上，底料的高度高于模框高度后利用所述的震动机构进行震动使其密实并继续再刮平，在所述生态海绵砖面层坯料之上形成生态海绵砖底层坯料，获得生态海绵砖坯料；

步骤十：将步骤（九）获得的生态海绵砖坯料连同模具送入温度为140-240℃的加热箱中进行加热或热风穿透处理，使得废旧橡胶颗粒、废旧塑料颗粒熔融或软化；

步骤十一：将经步骤（十）加热处理的生态海绵砖坯料送入热压机中进行热压处理，压力为0.2-2.0MPa，脱模，获得所述的生态海绵砖。

2.根据权利要求1所述的利用废旧橡塑制成的生态海绵砖，其特征在于：所述面层与底层中还包括环氧树脂，所述环氧树脂的重量份数为3-10份。

3.根据权利要求1所述的利用废旧橡塑制成的生态海绵砖，其特征在于：所述嵌段共聚物为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的利用废旧橡塑制成的生态海绵砖，其特征在于：所述偶联剂为铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或两种以上的组合物；所述增塑剂为领苯二甲酸酯类、环氧大豆油、脂肪酸酯类中的一种或两种以上的组合物；所述抗氧化剂采用抗氧化剂1076、抗氧化剂1010或抗氧化剂168。

5.根据权利要求1所述的利用废旧橡塑制成的生态海绵砖，其特征在于：所述稀土

为硬脂酸铈、硬脂酸镧中的一种或两种组合物。

6.根据权利要求1所述的利用废旧橡塑制成的生态海绵砖，其特征在于：所述生态海绵砖的面层设置有贯穿所述面层的上表层与下表层的锥形渗水孔隙；所述生态海绵砖的底层设置竖向垂直贯穿所述底层的上表层与下表层的透水孔隙，所述透水孔隙与所述锥形渗水孔隙连通。

7.根据权利要求6所述的利用废旧橡塑制成的生态海绵砖，其特征在于：在所述生态海绵砖的底层的下表层设置有在所述透水孔隙出口处形成纵向、横向交错点的纵向扩散槽与横向扩散槽，所述纵向扩散槽与横向扩散槽在纵向、横向交错点处与所述透水孔隙连通。

8.根据权利要求1所述的利用废旧橡塑制成的生态海绵砖，其特征在于：所述面层还包括颜料，所述颜料的重量份数为0.5-15份。

9.根据权利要求8所述的利用废旧橡塑制成的生态海绵砖，其特征在于：所述颜料为无机颜料。