CN107118506B - 茶皂素改性高炉渣及其与废旧塑料制成的复合地板砖 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种茶皂素改性高炉渣，由7～12wt%茶皂素与88%～93wt%高炉渣组成，按下述步骤制作：70℃将高炉渣与茶皂素加入到高速混合机中，搅拌7～9分钟，得到茶皂素改性高炉渣。其与废旧聚甲醛塑料制成的复合地板砖，由以下重量份数的原料制成：废旧聚甲醛塑料15～20份，茶皂素改性高炉渣80～85份，经过烘干、搅拌机搅拌、塑炼成片、模压、切割裁片而成。本发明利用茶皂素将高炉渣表面性质由亲水性改变成为亲油性，使其与废旧聚甲醛的共混相容性、结合性的得到较大改善，较大的提高了复合地板砖的性能，同时增加了复合地板砖中高炉渣的填充份数，有效的降低了产品的成本。

Description

茶皂素改性高炉渣及其与废旧塑料制成的复合地板砖
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体地涉及一种用作废旧聚甲醛塑料填料的茶皂素改性高炉渣及其与废旧聚甲醛塑料制成的复合地板砖。
背景技术
目前，我国化工行业每年排放的工业废渣高炉渣逐年增多，这些高炉渣目前除了多用来生产高炉渣砖、水泥外，还有不少堆放于高炉渣的储灰场，不仅侵占了土地，还会造成严重的环境污染。此外，随着我国聚甲醛塑料产能和消费量的日益增长，使得废弃聚甲醛塑料形成的塑料垃圾产量越来越多，造成严重的“白色污染”。另外，当前用于公共场所及家庭住宅等地方地面铺设的地板砖多为陶土、瓷土、石材所制，其生产工艺复杂，价格较高，产品在防水防滑、导热保暖、吸音性、脚感舒适度方面仍有一定缺陷，急待一种废物利用、减少污染、节约资源的新型材料解决问题。另一方面在废旧聚甲醛塑料与高炉渣共混过程中由于高炉渣属极性无机物，亲水性，而废旧聚甲醛塑料属于非极性有机物，亲油性，两者在物理形状与化学结构上极不相同，使两者间缺乏化学键力，导致两相共混时无机填料在上述有机物中分散不均匀，两相相容性差，从而影响到复合地板砖的性能。
发明内容
本发明的所要解决的技术问题在于提供一种茶皂素改性高炉渣及其与废旧聚甲醛塑料制成的复合地板砖，不仅减少了废旧聚甲醛塑料以及工业废渣高炉渣对环境的污染，同时该复合地板砖具有生产工艺简单，价格便宜，防水防滑、导热保暖、吸音性好、脚感舒适度佳等优点。另一方面，本发明利用高炉渣中含有40～50wt％的CaO，茶皂素与CaO生成偶联性茶皂素羧酸钙。偶联性茶皂素羧酸钙中，糖基具有较好的亲水性，能对高炉渣进行改性，将高炉渣表面性质由亲水性改变成为亲油性，改性后高炉渣在有机相中有良好的分散性能，使其与废旧聚甲醛塑料的共混相容性、结合性的得到较大改善，大幅增加了无机填料高炉渣的填充份数，有效的降低了产品的成本。
本发明的目的及解决其主要技术问题是采用以下技术方案来实现的：一种茶皂素改性高炉渣，其特征在于：由7～12wt％茶皂素与88％～93wt％高炉渣组成，按下述步骤制作：
70℃将高炉渣与茶皂素加入到高速混合机中，搅拌7～9分钟，得到茶皂素改性高炉渣；
所述的茶皂素是由茶树种子中提取出来的一类醣甙化合物，是一种性能良好的天然表面活性剂，茶皂素的结构如下：
所述的高炉渣是冶炼生铁时从高炉中排出的灰渣经破碎、粉磨、筛分后所得，所述高炉渣粒径≤650μm。
所述的茶皂素改性高炉渣与废旧塑料制成的复合地板砖，其特征在于：由以下重量份数的原料制成：
废旧聚甲醛塑料 15～20份，
茶皂素改性高炉渣 80～85份；
按下述步骤制作：
a、将废旧聚甲醛塑料清洗后，在135℃温度下烘干1.2h，再破碎至5mm以下后，得A品；
b、将A品与茶皂素改性高炉渣用高速搅拌机搅拌均匀后，得B品；
c、将B品放在三辊开炼机上塑炼成片，温度200～210℃，片厚0.5～0.8mm,然后送入热压机上进行模压，模压温度170℃～180℃，压力为4.0MPa，时间5～8分钟，得C品；
d、将C品按长300mm，宽300mm，厚1.5mm的标准尺寸切割裁片后即得成品。
所述废旧聚甲醛塑料是工业生产和人类生活所遗弃的聚甲醛制品，选自电气插座、电子连接器、电饭煲把手、断电器外壳、马达风扇外壳、仪表机械零件、点钞机零件、电熨斗、电磁灶烤炉的配件；汽车工业中的流量控制阀、化油器盖、车窗控制器、脚踏变速器、配电盘罩；机械工业齿轮、叶片、皮带轮、泵零件、另外还有轮椅车体及轮子、灯罩外壳、照明器外壳、排水管接头、拉链、钟表零件、喷雾器部件；各种聚甲醛材质的板材、型材、卷材、薄膜。
本发明原理：
茶皂素的结构如下：
将其简化为(HO)11-R-COOH；
具体反应方程式如下：
可简化为：
同时，偶联性茶皂素羧酸钙分子内的糖基所含羟基具有活性，容易与负电性氧发生氢键和范德华力结合，从而可以使多个聚甲醛塑料分子与茶皂素羧酸钙产生较为有效的吸附，实现多分子一体化，进而使聚甲醛塑料的各项指标的较大提升，提高了复合地板砖的性能。相关结构如下：
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明有以下特点：
(1)本发明首次采用茶皂素对高炉渣进行改性，利用利用高炉渣中含有40～50wt％的CaO，茶皂素与CaO生成偶联性茶皂素羧酸钙。偶联性茶皂素羧酸钙中，糖基具有较好的亲水性，能对高炉渣进行改性，将高炉渣表面性质由亲水性改变成为亲油性，改性后高炉渣在有机相中有良好的分散性能，使其与废旧聚甲醛塑料的共混相容性、结合性的得到较大改善，大幅增加了无机填料高炉渣的填充份数，有效的降低了产品的成本。同时，偶联性茶皂素羧酸钙分子内的糖基所含羟基具有活性，容易与负电性氧发生氢键和范德华力结合，从而可以使多个聚甲醛塑料分子与茶皂素羧酸钙产生较为有效的吸附，实现多分子一体化，进而使聚甲醛塑料的各项指标的较大提升，提高了复合地板砖的性能。
(2)本发明采用工业生产和人类生活所遗弃的废旧聚甲醛塑料与工业废渣高炉渣为主要原料，采用适宜的制备方法，制成复合地板砖，既减轻了废旧塑料与工业废渣对环境的污染，又为建筑工程增加了新材料。
(3)本发明制出的复合地板砖达到国家公共场所及家庭住宅等地方地面铺设的地板砖标准，即《橡塑铺地材料第1部分橡胶地板》化工行业推荐标准(HG/T3747.1-2004)，在相同配方条件下均优于常用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸等偶联剂对高炉渣的改性效果，同时该产品具有生产工艺简单，价格便宜，防水防滑、导热保暖、吸音性好、脚感舒适度佳等优点，具有较好的社会效益和市场前景。
具体实施方式
以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的茶皂素改性高炉渣及其与废旧塑料制成的复合地板砖具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。
一种茶皂素改性高炉渣，其特征在于：由7～12wt％茶皂素与88％～93wt％高炉渣组成，按下述步骤制作：
70℃将高炉渣与茶皂素加入到高速混合机中，搅拌7～9分钟，得到茶皂素改性高炉渣；
所述的茶皂素是由茶树种子中提取出来的一类醣甙化合物，是一种性能良好的天然表面活性剂，茶皂素的结构如下：
所述的高炉渣是冶炼生铁时从高炉中排出的灰渣经破碎、粉磨、筛分后所得，所述高炉渣粒径≤650μm。
所述的茶皂素改性高炉渣与废旧塑料制成的复合地板砖，其特征在于：由以下重量份数的原料制成：
废旧聚甲醛塑料 15～20份，
茶皂素改性高炉渣 80～85份；
按下述步骤制作：
a、将废旧聚甲醛塑料清洗后，在135℃温度下烘干1.2h，再破碎至5mm以下后，得A品；
b、将A品与茶皂素改性高炉渣用高速搅拌机搅拌均匀后，得B品；
c、将B品放在三辊开炼机上塑炼成片，温度200～210℃，片厚0.5～0.8mm,然后送入热压机上进行模压，模压温度170℃～180℃，压力为4.0MPa，时间5～8分钟，得C品；
d、将C品按长300mm，宽300mm，厚1.5mm的标准尺寸切割裁片后即得成品。
所述废旧聚甲醛塑料是工业生产和人类生活所遗弃的聚甲醛制品，选自电气插座、电子连接器、电饭煲把手、断电器外壳、马达风扇外壳、仪表机械零件、点钞机零件、电熨斗、电磁灶烤炉的配件；汽车工业中的流量控制阀、化油器盖、车窗控制器、脚踏变速器、配电盘罩；机械工业齿轮、叶片、皮带轮、泵零件、另外还有轮椅车体及轮子、灯罩外壳、照明器外壳、排水管接头、拉链、钟表零件、喷雾器部件；各种聚甲醛材质的板材、型材、卷材、薄膜。
实施例1：
按下述步骤制作茶皂素改性高炉渣：
70℃将93Kg高炉渣与7Kg茶皂素加入到高速混合机中，搅拌7～9分钟，得到茶皂素改性高炉渣。
按下述步骤制作复合地板砖：
a、将150Kg废旧聚甲醛塑料清洗后，在135℃温度下烘干1.2h，再破碎至5mm以下后，得A品；
b、将A品与850Kg茶皂素改性高炉渣用高速搅拌机搅拌均匀后，得B品；
c、将B品放在三辊开炼机上塑炼成片，温度200～210℃，片厚0.5～0.8mm,然后送入热压机上进行模压，模压温度170℃～180℃，压力为4.0MPa，时间5～8分钟，得C品；
d、将C品按长300mm，宽300mm，厚1.5mm的标准尺寸切割裁片后即得成品。
在与实施例1的相同的材料配方、工艺流程、工艺参数条件下，采用常用的硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸等偶联剂对高炉渣进行改性处理，再生产复合地板砖，通过对成品进行理化分析，技术要求按《橡塑铺地材料第1部分橡胶地板》化工行业推荐标准(HG/T 3747.1-2004)执行，对改性高炉渣的效果进行对比，其检测结果如表1～7所示。
表1复合地板砖硬度检测结果
表2复合地板砖拉伸强度检测结果
表3复合地板砖撕裂强度检测结果
表4复合地板砖耐磨性检测结果
表5复合地板砖加热尺寸变化性能检测结果
表6复合地板砖阻燃性能检测结果
表7复合地板砖脆性温度检测结果
从表1～7可以看出，本实施例成品相关性能检测结果达到国家公共场所及家庭住宅等地方地面铺设的地板砖标准，即《橡塑铺地材料第1部分橡胶地板》化工行业推荐标准(HG/T3747.1-2004)，且在相同配方条件下均优于常用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸等偶联剂对高炉渣的改性效果，使其与废旧聚甲醛塑料的共混相容性、结合性的得到较大改善，较大的提高了复合地板砖的性能，同时增加了无机填料高炉渣的填充份数，有效的降低了产品的成本。已实现本发明的目标。
实施例2：
按下述步骤制作茶皂素改性高炉渣：
70℃将90Kg高炉渣与10Kg茶皂素加入到高速混合机中，搅拌7～9分钟，得到茶皂素改性高炉渣。
按下述步骤制作复合地板砖：
a、将180Kg废旧聚甲醛塑料清洗后，在135℃温度下烘干1.2h，再破碎至5mm以下后，得A品；
b、将A品与820Kg茶皂素改性高炉渣用高速搅拌机搅拌均匀后，得B品；
c、将B品放在三辊开炼机上塑炼成片，温度200～210℃，片厚0.5～0.8mm,然后送入热压机上进行模压，模压温度170℃～180℃，压力为4.0MPa，时间5～8分钟，得C品；
d、将C品按长300mm，宽300mm，厚1.5mm的标准尺寸切割裁片后即得成品。
在与实施例2的相同的材料配方、工艺流程、工艺参数条件下，采用常用的硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸等偶联剂对高炉渣进行改性处理，再生产复合地板砖，通过对成品进行理化分析，技术要求按《橡塑铺地材料第1部分橡胶地板》化工行业推荐标准(HG/T 3747.1-2004)执行，对改性高炉渣的效果进行对比，其检测结果如表8～14所示。
表8复合地板砖硬度检测结果
表9复合地板砖拉伸强度检测结果
表10复合地板砖撕裂强度检测结果
表11复合地板砖耐磨性检测结果
表12复合地板砖加热尺寸变化性能检测结果
表13复合地板砖阻燃性能检测结果
表14复合地板砖脆性温度检测结果
从表8～14可以看出，本实施例成品相关性能检测结果达到国家公共场所及家庭住宅等地方地面铺设的地板砖标准，即《橡塑铺地材料第1部分橡胶地板》化工行业推荐标准(HG/T3747.1-2004)，且在相同配方条件下均优于常用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸等偶联剂对高炉渣的改性效果，使其与废旧聚甲醛塑料的共混相容性、结合性的得到较大改善，较大的提高了复合地板砖的性能，同时增加了无机填料高炉渣的填充份数，有效的降低了产品的成本。已实现本发明的目标。
实施例3：
按下述步骤制作茶皂素改性高炉渣：
70℃将88Kg高炉渣与12Kg茶皂素加入到高速混合机中，搅拌7～9分钟，得到茶皂素改性高炉渣。
按下述步骤制作复合地板砖：
a、将200Kg废旧聚甲醛塑料清洗后，在135℃温度下烘干1.2h，再破碎至5mm以下后，得A品；
b、将A品与800Kg茶皂素改性高炉渣用高速搅拌机搅拌均匀后，得B品；
c、将B品放在三辊开炼机上塑炼成片，温度200～210℃，片厚0.5～0.8mm,然后送入热压机上进行模压，模压温度170℃～180℃，压力为4.0MPa，时间5～8分钟，得C品；
d、将C品按长300mm，宽300mm，厚1.5mm的标准尺寸切割裁片后即得成品。
在与实施例3的相同的材料配方、工艺流程、工艺参数条件下，采用常用的硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸等偶联剂对高炉渣进行改性处理，再生产复合地板砖，通过对成品进行理化分析，技术要求按《橡塑铺地材料第1部分橡胶地板》化工行业推荐标准(HG/T 3747.1-2004)执行，对改性高炉渣的效果进行对比，其检测结果如表15～21所示。
表15复合地板砖硬度检测结果
表16复合地板砖拉伸强度检测结果
表17复合地板砖撕裂强度检测结果
表18复合地板砖耐磨性检测结果
表19复合地板砖加热尺寸变化性能检测结果
表20复合地板砖阻燃性能检测结果
表21复合地板砖脆性温度检测结果
从表15～21可以看出，本实施例成品相关性能检测结果达到国家公共场所及家庭住宅等地方地面铺设的地板砖标准，即《橡塑铺地材料第1部分橡胶地板》化工行业推荐标准(HG/T3747.1-2004)，且在相同配方条件下均优于常用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸等偶联剂对高炉渣的改性效果，使其与废旧聚甲醛塑料的共混相容性、结合性的得到较大改善，较大的提高了复合地板砖的性能，同时增加了无机填料高炉渣的填充份数，有效的降低了产品的成本。已实现本发明的目标。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种茶皂素改性高炉渣与废旧塑料制成的复合地板砖，其特征在于：茶皂素改性高炉渣由7～12wt％茶皂素与88％～93wt％高炉渣组成，按下述步骤制作：
70℃将高炉渣与茶皂素加入到高速混合机中，搅拌7～9分钟，得到茶皂素改性高炉渣；
所述的茶皂素是由茶树种子中提取出来的一类醣甙化合物，是一种性能良好的天然表面活性剂，茶皂素的结构如下：
所述的茶皂素改性高炉渣与废旧塑料制成的复合地板砖，由以下重量份数的原料制成：
废旧聚甲醛塑料 15～20份，
茶皂素改性高炉渣 80～85份；
按下述步骤制作：
a、将废旧聚甲醛塑料清洗后，在135℃温度下烘干1.2h，再破碎至5mm以下后，得A品；
b、将A品与茶皂素改性高炉渣用高速搅拌机搅拌均匀后，得B品；
c、将B品放在三辊开炼机上塑炼成片，温度200～210℃，片厚0.5～0.8mm,然后送入热压机上进行模压，模压温度170℃～180℃，压力为4.0MPa，时间5～8分钟，得C品；
d、将C品按长300mm，宽300mm，厚1.5mm的标准尺寸切割裁片后即得成品。
2.如权利要求1所述的一种茶皂素改性高炉渣与废旧塑料制成的复合地板砖，其特征在于：所述的高炉渣是冶炼生铁时从高炉中排出的灰渣经破碎、粉磨、筛分后所得，所述高炉渣粒径≤650μm。
3.如权利要求1所述的一种茶皂素改性高炉渣与废旧塑料制成的复合地板砖，其特征在于：所述废旧聚甲醛塑料是工业生产和人类生活所遗弃的聚甲醛制品，选自电气插座、电子连接器、电饭煲把手、断电器外壳、马达风扇外壳、仪表机械零件、点钞机零件、电熨斗、电磁灶烤炉的配件；汽车工业中的流量控制阀、化油器盖、车窗控制器、脚踏变速器、配电盘罩；机械工业齿轮、叶片、皮带轮、泵零件、另外还有轮椅车体及轮子、灯罩外壳、照明器外壳、排水管接头、拉链、钟表零件、喷雾器部件。
4.如权利要求1所述的一种茶皂素改性高炉渣与废旧塑料制成的复合地板砖，其特征在于：所述废旧聚甲醛塑料是工业生产和人类生活所遗弃的聚甲醛制品，选自各种聚甲醛材质的板材、型材、卷材、薄膜。
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