CN107141644A - 茶皂素改性油页岩灰及其与废旧塑料制成的复合地板砖 - Google Patents

茶皂素改性油页岩灰及其与废旧塑料制成的复合地板砖 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种茶皂素改性油页岩灰，由3～5wt%茶皂素，2～3wt%NaOH与92%～95wt%油页岩灰组成，按下述步骤制作：20℃将油页岩灰与NaOH加入到高速混合机中，搅拌4～6分钟，在60℃时加入茶皂素再加热搅拌3～4分钟，得到茶皂素改性油页岩灰。其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：废旧聚氯乙烯塑料20～30份，茶皂素改性油页岩灰70～80份，经过搅拌、塑炼成片、模压、切割裁片。本发明利用茶皂素将油页岩灰表面性质由亲水性改变成为亲油性，使其与废旧聚氯乙烯的共混相容性、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油页岩灰的填充份数，有效的降低了产品的成本。

Description

茶皂素改性油页岩灰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氯乙烯塑料填料的茶皂素改性油页岩灰及其与废旧聚氯乙烯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油页岩灰逐年增多，这些油页岩灰目前除了多用来生产油页岩灰砖、水泥外，还有不少堆放于油页岩灰的储灰场，不仅侵占了土地，还会造成严重的环境污染。此外，随着我国聚氯乙烯塑料产能和消费量的日益增长，使得废弃聚氯乙烯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。另一方面在废旧聚氯乙烯塑料与油页岩灰共混过程中由于油页岩灰属极性无机物，亲水性，而废旧聚氯乙烯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
本发明的目的在于提供一种茶皂素改性油页岩灰及其与废旧塑料制成的复合地板砖，不仅减少了废旧聚氯乙烯塑料以及工业废渣油页岩灰对环境的污染，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。
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：一种茶皂素改性油页岩灰，其特征在于：由3～5wt％茶皂素，2～3wt％NaOH与92％～95wt％油页岩灰组成，按下述步骤制作：
在20℃将油页岩灰与NaOH加入到高速混合机中，搅拌4～6分钟，在60℃时加入茶皂素再加热搅拌3～4分钟，得到茶皂素改性油页岩灰；
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：
所述的油页岩灰是油页岩提炼页岩油和油页岩燃烧过程中产生的灰渣经破碎、粉磨、筛分后所得，所述油页岩灰粒径≤500μm。
所述的茶皂素改性油页岩灰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：
废旧聚氯乙烯塑料 20～30份，
茶皂素改性油页岩灰 70～80份；
按下述步骤制作：
a、将废旧聚氯乙烯塑料清洗后，在110℃温度下烘干1h，再破碎至5mm以下后，得A品；
b、将A品与茶皂素改性油页岩灰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120～160℃，片厚0.5～0.8mm,然后送入热压机上进行模压，模压温度140℃～160℃，压力为3.0MPa，时间3～4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。
所述废旧聚氯乙烯塑料是工业生产和人类生活所遗弃的聚氯乙烯制品，选自雨衣、台布、窗帘、电力电缆最外层表皮、聚氯乙烯管材与型材、蓄电池壳。
本发明的原理：本发明利用油页岩灰中含有55～65wt％的SiO2，其在强碱性环境下与NaOH生成硅酸钠，随后与茶皂素分子中的羧基发生酸碱反应，生成偶联性茶皂素硅酸酐。
具体反应方程式如下：
第一步：
第二步：
偶联性茶皂素硅酸酐结构上的糖基具有较好的亲水性，能对油页岩灰进行改性，将油页岩灰表面性质由亲水性改变成为亲油性，改性后油页岩灰在有机相中有良好的分散性能，使其与废旧聚氯乙烯塑料的共混相容性、结合性的得到较大改善，大幅增加了无机填料油页岩灰的填充份数，有效的降低了产品的成本。同时，茶皂素分子含有的大量活性羟基中的氧原子具有很强的电负性；聚氯乙烯中的α碳连接氯原子，显出较强的正电性。通过原料充分混合，茶皂素硅酸酯中的氧原子可以与聚氯乙烯的α碳之间通过范德华力产生较为有效的吸附，从而产生不同聚氯乙烯分子链之间的范德华力连接，实现聚氯乙烯塑料的强度增加，提高了复合地板砖的性能。相关结构如下：
本发明具有有以下特点：
(1)本发明首次采用茶皂素对油页岩灰进行改性，利用利用油页岩灰中含有55～65wt％的SiO2，其在强碱性环境下与NaOH生成硅酸钠，随后与茶皂素分子中的羧基发生酸碱反应，生成偶联性茶皂素硅酸酐。该结构上的糖基具有较好的亲水性，能对油页岩灰进行改性，将油页岩灰表面性质由亲水性改变成为亲油性，改性后油页岩灰在有机相中有良好的分散性能，使其与废旧聚氯乙烯塑料的共混相容性、结合性的得到较大改善，大幅增加了无机填料油页岩灰的填充份数，有效的降低了产品的成本。同时，由于该结构上大量活性羟基中的氧原子具有很强的电负性。聚氯乙烯中的α碳连接氯原子，显出较强的正电性。其与聚氯乙烯原料充分混合，茶皂素硅酸酯中的氧原子可以与聚氯乙烯的α碳之间通过范德华力产生较为有效的吸附，从而产生不同聚氯乙烯分子链之间的范德华力连接，实现聚氯乙烯塑料的强度增加，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氯乙烯塑料与工业废渣油页岩灰为主要原料，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。
具体实施方式
以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种茶皂素改性油页岩灰及其与废旧聚氯乙烯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。
实施例1：
按下述步骤制作茶皂素改性油页岩灰：
在20℃将95Kg油页岩灰与2KgNaOH加入到高速混合机中，搅拌4～6分钟，在60℃时加入3Kg茶皂素再加热搅拌3～4分钟，得到茶皂素改性油页岩灰。
按下述步骤制作复合地板砖：
a、将200Kg废旧聚氯乙烯塑料清洗后，在110℃温度下烘干1h，再破碎至5mm以下后，得A品；
b、将A品与800Kg茶皂素改性油页岩灰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120～160℃，片厚0.5～0.8mm,然后送入热压机上进行模压，模压温度140℃～160℃，压力为3.0MPa，时间3～4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、硬脂酸等偶联剂对油页岩灰进行改性处理，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，对改性油页岩灰的效果进行对比，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、硬脂酸等偶联剂对油页岩灰的改性效果，使其与废旧聚氯乙烯塑料的共混相容性、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油页岩灰的填充份数，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油页岩灰：
在20℃将94Kg油页岩灰与3KgNaOH加入到高速混合机中，搅拌4～6分钟，在60℃时加入4Kg茶皂素再加热搅拌3～4分钟，得到茶皂素改性油页岩灰。
按下述步骤制作复合地板砖：
a、将250Kg废旧聚氯乙烯塑料清洗后，在110℃温度下烘干1h，再破碎至5mm以下后，得A品；
b、将A品与750Kg茶皂素改性油页岩灰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120～160℃，片厚0.5～0.8mm,然后送入热压机上进行模压，模压温度140℃～160℃，压力为3.0MPa，时间3～4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、硬脂酸等偶联剂对铅锌矿渣进行改性处理，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，对改性铅锌矿渣的效果进行对比，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、硬脂酸等偶联剂对油页岩灰的改性效果，使其与废旧聚氯乙烯塑料的共混相容性、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油页岩灰的填充份数，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油页岩灰：
在20℃将92Kg油页岩灰与3KgNaOH加入到高速混合机中，搅拌4～6分钟，在60℃时加入5Kg茶皂素再加热搅拌3～4分钟，得到茶皂素改性油页岩灰。
按下述步骤制作复合地板砖：
a、将300Kg废旧聚氯乙烯塑料清洗后，在110℃温度下烘干1h，再破碎至5mm以下后，得A品；
b、将A品与700Kg茶皂素改性油页岩灰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120～160℃，片厚0.5～0.8mm,然后送入热压机上进行模压，模压温度140℃～160℃，压力为3.0MPa，时间3～4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、硬脂酸等偶联剂对铅锌矿渣进行改性处理，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，对改性铅锌矿渣的效果进行对比，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、硬脂酸等偶联剂对油页岩灰的改性效果，使其与废旧聚氯乙烯塑料的共混相容性、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油页岩灰的填充份数，有效的降低了产品的成本。已实现本发明的目标。
综上所述，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、硬脂酸等偶联剂对油页岩灰的改性效果，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。

Claims (4)

1.一种茶皂素改性油页岩灰，其特征在于：由3～5wt%茶皂素，2～3wt%NaOH
与92%～95wt%油页岩灰组成，按下述步骤制作：
在20℃将油页岩灰与NaOH加入到高速混合机中，搅拌4～6分钟，在60℃时加入茶皂素再加热搅拌3～4分钟，得到茶皂素改性油页岩灰；
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：
。
2.如权利要求1所述的茶皂素改性油页岩灰，其特征在于：所述的油页岩灰是油页岩提炼页岩油和油页岩燃烧过程中产生的灰渣经破碎、粉磨、筛分后所得，所述油页岩灰粒径≤500μm。
3.如权利要求1或2所述的茶皂素改性油页岩灰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：
废旧聚氯乙烯塑料 20～30份，
茶皂素改性油页岩灰 70～80份；
按下述步骤制作：
a、将废旧聚氯乙烯塑料清洗后，在110℃温度下烘干1h，再破碎至5mm以下后，得A品；
b、将A品与茶皂素改性油页岩灰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120～160℃，片厚0.5～0. 8mm,然后送入热压机上进行模压，模压温度140℃～160℃，压力为3.0MPa，时间3～4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。
4.如权利要求3所述的茶皂素改性油页岩灰与废旧塑料制成的复合地板砖，其特征在于：所述废旧聚氯乙烯塑料是工业生产和人类生活所遗弃的聚氯乙烯制品，选自雨衣、台布、窗帘、电力电缆最外层表皮、聚氯乙烯管材与型材、蓄电池壳。
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