CN107162485B - 生态砂塑复合材料组合物及制备生态砂塑复合材料的方法和所制备的材料 - Google Patents

生态砂塑复合材料组合物及制备生态砂塑复合材料的方法和所制备的材料 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种生态砂塑复合材料组合物及制备生态砂塑复合材料的方法和所制备的材料，该组合物包括风积沙、树脂和粉煤灰，以100重量份的所述风积沙为基准，所述粉煤灰的含量为12‑80重量份，所述树脂的含量为12‑80重量份。本公开的生态砂塑复合材料物理、化学性能稳定，强度高，无毒、无味，耐酸碱、温度敏感度低，经过表面处理后，可以产生木质感，仿真度高，可以完全或部分取代现有的木塑型材和原木，并具有可锯、可钉、可切割或螺钉固定的二次加工性质，边角料或废弃的产品可以经回收、破碎后重新挤出，定型制造型材产品。

Description

生态砂塑复合材料组合物及制备生态砂塑复合材料的方法和 所制备的材料
技术领域
本公开涉及建筑材料领域，具体地，涉及一种生态砂塑复合材料组合物及制备生态砂塑复合材料的方法和所制备的材料。
背景技术
目前市政园林、建材家居、环境装饰以及相关工业领域所运用的型材、板材大部分为原木或木塑复合材料，此类型材环境承受能力有限，容易开裂，翘曲变形，易被腐蚀，理化性能不稳定。此外，木塑材料和原木都要消耗大量的森林资源，不利于可持续发展。
发明内容
本公开的目的是提供一种生态砂塑复合材料组合物及制备生态砂塑复合材料的方法和所制备的生态砂塑复合材料，该生态砂塑复合材料的物理化学性能稳定，强度高，无毒、无味，耐酸碱、耐高低温，市场应用前景好。
为了实现上述目的，本公开第一方面：提供一种生态砂塑复合材料组合物，该组合物包括风积沙、树脂和粉煤灰，以100重量份的所述风积沙为基准，所述粉煤灰的含量为12-80重量份，所述树脂的含量为12-80重量份。
可选地，以100重量份的所述风积沙为基准，所述粉煤灰的含量为25-50重量份，所述树脂的含量为25-50重量份。
可选地，所述风积沙包括粒径为20-40目的第一风积沙和粒径为100-200目的第二风积沙，所述第一风积沙和第二风积沙的重量比为1：(2-20)。
可选地，所述树脂为选自聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚氯乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚丁烯树脂和聚乳酸树脂中的至少一种。
可选地，所述树脂为聚丙烯树脂和聚乙烯树脂，所述聚丙烯树脂和聚乙烯树脂的重量比为1：(0.5-3)。
可选地，所述组合物还包括助剂，以100重量份的所述风积沙为基准，所述助剂的含量为0.2-15重量份。
可选地，所述助剂为选自增塑剂、内外润滑剂、交联改性剂、填充剂、稳定剂和阻燃剂中的至少一种。
可选地，所述增塑剂为选自苯二甲酸酯类增塑剂、多元醇酯类增塑剂和柠檬酸酯类增塑剂中的至少一种，所述内外润滑剂为选自聚乙烯蜡、硬酯酸锌、硬脂酸钙和液体石蜡中的至少一种，所述交联改性剂为选自铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和聚异氰酸酯偶联剂中的至少一种，所述填充剂为选自轻质碳酸钙、重质碳酸钙和硅酸钙中的至少一种，所述稳定剂为选自抗氧剂、光稳定剂和热稳定剂中的至少一种，所述阻燃剂为选自磷酸酯、卤代烃和氢氧化铝中的至少一种。
可选地，所述助剂为内外润滑剂和交联改性剂，以100重量份的所述风积沙为基准，所述内外润滑剂的含量为0.2-2重量份，所述交联改性剂的含量为0.2-2重量份。
本公开第二方面：提供一种制备生态砂塑复合材料的方法，该方法包括：
a、对风积沙和粉煤灰进行混合处理，得到包覆粉煤灰的风积沙颗粒；
b、将步骤a中得到的所述包覆粉煤灰的风积沙颗粒与树脂混合，然后在100-150℃下处理5-15分钟，得到混合后的物料；
c、将步骤b中得到的所述混合后的物料进行挤出成型；
其中，以100重量份的所述风积沙为基准，所述粉煤灰的用量为12-80重量份，所述树脂的用量为12-80重量份。
可选地，该方法还包括：先分别对所述风积沙和粉煤灰进行预处理，得到预处理后的风积沙和粉煤灰，然后再对所述预处理后的风积沙和粉煤灰进行混合处理，得到包覆粉煤灰的风积沙颗粒；对所述风积沙进行的预处理包括擦洗、烘干和筛分，所述预处理后的风积沙的水含量低于5重量％，所述预处理后的风积沙包括粒径为20-40目的第一风积沙和粒径为100-200目的第二风积沙，所述第一风积沙和第二风积沙的重量比为1：(2-20)；对所述粉煤灰进行的预处理包括烘干和筛分，所述预处理后的粉煤灰的粒度为500-700目，水含量低于5重量％。
可选地，步骤a中的所述混合处理的温度为20-80℃，时间为10-50分钟。
可选地，该方法还包括：将步骤a中得到的所述包覆粉煤灰的风积沙颗粒与助剂混合，在100-150℃处理5-10分钟，得到改性的风积沙颗粒，然后再将所述改性的风积沙颗粒与所述树脂混合，以100重量份的所述风积沙为基准，所述助剂的用量为0.2-15重量份。
可选地，所述助剂为选自增塑剂、内外润滑剂、交联改性剂、填充剂、稳定剂和阻燃剂中的至少一种。
可选地，所述增塑剂为选自苯二甲酸酯类增塑剂、多元醇酯类增塑剂和柠檬酸酯类增塑剂中的至少一种，所述内外润滑剂为选自聚乙烯蜡、硬酯酸锌、硬脂酸钙和液体石蜡中的至少一种，所述交联改性剂为选自铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和聚异氰酸酯偶联剂中的至少一种，所述填充剂为选自轻质碳酸钙、重质碳酸钙和硅酸钙中的至少一种，所述稳定剂为选自抗氧剂、光稳定剂和热稳定剂中的至少一种，所述阻燃剂为选自磷酸酯、卤代烃和氢氧化铝中的至少一种。
可选地，所述助剂为内外润滑剂和交联改性剂，以100重量份的所述风积沙为基准，所述内外润滑剂的含量为0.2-2重量份，所述交联改性剂的含量为0.2-2重量份。
可选地，所述树脂为选自聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚氯乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚丁烯树脂和聚乳酸树脂中的至少一种。
可选地，所述树脂为聚丙烯树脂和聚乙烯树脂，所述聚丙烯树脂和聚乙烯树脂的重量比为1：(0.5-3)。
可选地，该方法还包括：将步骤b中得到的所述混合后的物料进行挤出成型后对所得的成型材料进行切割的步骤。
本公开第三方面：提供由本公开第二方面所述的方法制备的生态砂塑复合材料。
通过上述技术方案，本公开将风积沙与粉煤灰共混复合为填料，再与树脂进行共聚反应，提供一种新型环保的生态砂塑复合材料组合物配方、生态砂塑复合材料的制备方法及所制备的材料。采用本公开提供的生态砂塑复合材料组合物配方及方法制得的生态砂塑复合材料物理、化学性能稳定，强度高，无毒、无味，耐酸碱、温度敏感度低，经过表面处理后，可以产生木质感，仿真度高，可以完全或部分取代现有的木塑型材和原木，并具有可锯、可钉、可切割或螺钉固定的二次加工性质，边角料或废弃的产品可以经回收、破碎后重新挤出、定型制造型材产品。采用本公开的生态砂塑复合材料制造型材时，制得的材料在设备中流动速比稳定，温度容易控制和调节；并且材料不会产生炭化现象，节约生产成本。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
本公开第一方面：提供一种生态砂塑复合材料组合物，该组合物包括风积沙、树脂和粉煤灰，以100重量份的所述风积沙为基准，所述粉煤灰的含量为12-80重量份，所述树脂的含量为12-80重量份。
本公开中所述的风积沙为沙漠风积沙，是指被风吹而积淀的沙层，多见于沙漠和戈壁。人类治理风积沙的方法主要是在沙漠表层植树种草，但由于沙漠中的极端气候，植树存活率低，效果不佳。
风积沙坚硬耐磨，化学、机械和热学性能稳定，且价廉易得。粉煤灰颗粒呈多孔型蜂窝状组织，比表面积较大，具有较高的吸附活性，并且珠壁具有多孔结构，孔隙率高达50～80％，易于与树脂基体复合。采用二元复合填料的方式，将风积沙与粉煤灰复合应用，使风积沙颗粒镶嵌在粉煤灰多孔组织中，形成复合无机填料，能够改善基体树脂的力学性能。同时，不同形状的颗粒减缓了应力的集中，从而表现出力学性能的加和性。本公开拓宽了沙漠工业化利用的产业途径，实现了沙产业与绿色材料的有机结合。
根据本公开，为了进一步提高所述生态砂塑复合材料组合物的性能，优选情况下，以100重量份的所述风积沙为基准，所述粉煤灰的含量为25-50重量份，所述树脂的含量为25-50重量份。
根据本公开，将粒径不同的风积沙混合使用，能够进一步增强风积沙、粉煤灰与树脂之间的结合力度，从而进一步提高组合物的性能。因此，所述风积沙可以包括粒径为20-40目的第一风积沙和粒径为100-200目的第二风积沙，所述第一风积沙和第二风积沙的重量比可以为1：(2-20)。
根据本公开，具有特定粒度的粉煤灰对风积沙的包覆效果更好，优选地，所述粉煤灰的粒度可以为500-700目。
根据本公开，所述树脂可以为选自聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚氯乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚丁烯树脂和聚乳酸树脂中的至少一种。根据本公开的一种优选实施方式，当所述树脂为聚丙烯树脂和聚乙烯树脂联用时，可以在最大程度提高组合物性能的条件下进一步降低原料成本，所述聚丙烯树脂和聚乙烯树脂的重量比可以为1：(0.5-3)。
根据本公开，为了进一步提高所述生态砂塑复合材料组合物的性能，所述组合物还可以包括助剂。所述助剂的含量较低时即可发挥提高组合物性能的作用，例如，以100重量份的所述风积沙为基准，所述助剂的含量可以为0.2-15重量份。
所述助剂的种类可以为本领域的常规选择，例如可以为选自增塑剂、内外润滑剂、交联改性剂、填充剂、稳定剂和阻燃剂中的至少一种。其中，所述增塑剂可以为选自苯二甲酸酯类增塑剂、多元醇酯类增塑剂和柠檬酸酯类增塑剂中的至少一种，所述内外润滑剂可以为选自聚乙烯蜡、硬酯酸锌、硬脂酸钙和液体石蜡中的至少一种，所述交联改性剂可以为选自铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和聚异氰酸酯偶联剂中的至少一种，所述填充剂可以为选自轻质碳酸钙、重质碳酸钙和硅酸钙中的至少一种，所述稳定剂可以为选自抗氧剂、光稳定剂和热稳定剂中的至少一种，所述阻燃剂可以为选自磷酸酯、卤代烃和氢氧化铝中的至少一种。
本公开的生态砂塑复合材料组合物在采用的助剂种类较少时即可达到提高组合物性能的目的。因此，根据本公开的一种优选实施方式，所述助剂可以为内外润滑剂和交联改性剂，以100重量份的所述风积沙为基准，所述内外润滑剂的含量可以为0.2-2重量份，所述交联改性剂的含量可以为0.2-2重量份。
本公开的生态砂塑复合材料组合物可以根据需要被制成具有不同色彩的材料，因此，所述组合物还可以包括颜料。所述颜料的含量可以根据实际需要进行调整，例如，以100重量份的所述风积沙为基准，所述颜料的含量可为0.5-50重量份。
本公开第二方面：提供一种制备生态砂塑复合材料的方法，该方法包括：
a、对风积沙和粉煤灰进行混合处理，得到包覆粉煤灰的风积沙颗粒；
b、将步骤a中得到的所述包覆粉煤灰的风积沙颗粒与树脂混合，然后在100-150℃下处理5-15分钟，得到混合后的物料；
c、将步骤b中得到的所述混合后的物料进行挤出成型；
其中，以100重量份的所述风积沙为基准，所述粉煤灰的用量为12-80重量份，所述树脂的用量为12-80重量份。优选情况下，以100重量份的所述风积沙为基准，所述粉煤灰的用量为25-50重量份，所述树脂的用量为25-50重量份。
本公开第二方面提供的制备方法将风积沙与粉煤灰共混复合为填料，再与树脂进行共聚反应，制备得到新型环保的生态砂塑复合材料。风积沙与树脂基体复合的关键问题在于界面结合，直接将风积沙加入到树脂中，只存在简单的机械结合，所制得的产品强度无法达到使用要求。本公开采用二元复合填料的方式，先将风积沙与粉煤灰复合应用，使风积沙颗粒镶嵌在粉煤灰多孔组织中，形成复合无机填料，再与树脂进行共聚反应，包覆粉煤灰的风积沙颗粒与树脂之间可以生成牢固的化学键，化学键与机械键结合共存以提高强度，能够改善基体树脂的力学性能，制得具有优良性能的生态砂塑复合材料。
为了进一步提高产品的性能，该方法还可以包括：先分别对所述风积沙和粉煤灰进行预处理，得到预处理后的风积沙和粉煤灰，然后再对所述预处理后的风积沙和粉煤灰进行混合处理，得到包覆粉煤灰的风积沙颗粒。
对所述风积沙进行的预处理可以包括擦洗、烘干和筛分。所述擦洗可以包括将风积沙与水混合后进行搅拌。所述擦洗可以在本领域的常规设备中进行，例如可以在擦洗机内进行。实际操作时，可以将风积沙置于擦洗机内，加入适量的水，在机械力的作用下不断搅拌、翻动，砂粒间互相撞击、擦磨，附在砂粒表面的泥分及疏松的氧化物薄膜被剥离，然后用清水进行漂洗，去除泥分及微粒。通过擦洗可以借助机械力和风积沙砂粒间的剪切力来除去风积沙表面的薄膜氧化物和泥性杂质矿物等，并擦碎未成单体的矿物集合体，达到提纯效果。所述烘干和筛分的操作方法为本领域技术人员所熟知，本公开不再赘述。经过筛分后，可以将风积沙筛分为粒径为20-40目的第一风积沙和粒径为100-200目的第二风积沙，将粒径不同的风积沙混合使用，能够进一步增强风积沙、粉煤灰与树脂之间的结合力度，从而进一步提高组合物的性能。为了达到理想的优化性能的效果，所述第一风积沙和第二风积沙的重量比可以为1：(2-20)。对风积沙进行预处理后，所述预处理后的风积沙的水含量低于5重量％，优选低于2重量％。
对所述粉煤灰进行的预处理可以包括烘干和筛分，所述烘干和筛分的操作方法同样为本领域技术人员所熟知。经过预处理后，所述预处理后的粉煤灰的粒度较细，可以为500-700目，水含量低于5重量％，优选低于2重量％。
步骤a中的所述混合处理可以在本领域的常规用于混合的设备中进行，例如可以在高混机内进行。步骤a中的所述混合处理的温度可以为20-80℃，时间可以为10-50分钟。所述高混机可以为本领域所常规使用的，可以商购得到，例如可以为张家港欣达机械有限公司公司生产的SRL-Z600型号高混机。
为了进一步提高产品的性能，该方法还可以包括：将步骤a中得到的所述包覆粉煤灰的风积沙颗粒与助剂混合，在100-150℃处理5-10分钟，得到改性的风积沙颗粒，然后再将所述改性的风积沙颗粒与所述树脂混合，以100重量份的所述风积沙为基准，所述助剂的用量可以为0.2-15重量份。
所述助剂的种类可以为本领域的常规选择，例如可以为选自增塑剂、内外润滑剂、交联改性剂、填充剂、稳定剂和阻燃剂中的至少一种。其中，所述增塑剂可以为选自苯二甲酸酯类增塑剂、多元醇酯类增塑剂和柠檬酸酯类增塑剂中的至少一种，所述内外润滑剂可以为选自聚乙烯蜡、硬酯酸锌、硬脂酸钙和液体石蜡中的至少一种，所述交联改性剂可以为选自铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和聚异氰酸酯偶联剂中的至少一种，所述填充剂可以为选自轻质碳酸钙、重质碳酸钙和硅酸钙中的至少一种，所述稳定剂可以为选自抗氧剂、光稳定剂和热稳定剂中的至少一种，所述阻燃剂可以为选自磷酸酯、卤代烃和氢氧化铝中的至少一种。根据本公开的一种优选实施方式，所述助剂可以为内外润滑剂和交联改性剂，以100重量份的所述风积沙为基准，所述内外润滑剂的用量可以为0.2-2重量份，所述交联改性剂的用量可以为0.2-2重量份。本公开的制备生态砂塑复合材料的方法在采用的助剂种类较少时即可达到提高产品性能的目的。
步骤b中的所述混合可以在本领域的常规用于混合的设备中进行，实际操作时，可以在与步骤a中的混合处理所使用的相同的设备中进行。
根据本公开，所述树脂可以为选自聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚氯乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚丁烯树脂和聚乳酸树脂中的至少一种。根据本公开的一种优选实施方式，当所述树脂为聚丙烯树脂和聚乙烯树脂联用时，可以在最大程度提高组合物性能的条件下进一步降低原料成本，所述聚丙烯树脂和聚乙烯树脂的重量比可以为1：(0.5-3)。
根据本公开，所述方法还可以包括在制备过程中加入颜料，使制得的生态砂塑复合材料具有不同色彩。加入颜料的步骤可以为制备过程中与原料混合相关的任一步，如可以在步骤a和/或步骤b中进行，也可以在加入助剂的步骤进行。所述颜料的含量可以根据实际需要进行调整，例如，以100重量份的所述风积沙为基准，所述颜料的用量可为0.5-50重量份。
根据本公开，步骤c中的所述挤出成型的操作方法和条件可以为本领域常规的，本公开不做特殊的限制。例如，所述挤出成型的条件可以为：温度为160-180℃，压力为5-15MPa。
根据实际需要，本公开提供的制备生态砂塑复合材料的方法还可以包括：将步骤b中得到的所述混合后的物料进行挤出成型后对所得的成型材料进行切割的步骤。
本公开第三方面：提供由本公开第二方面所述的方法制备的生态砂塑复合材料。本公开第三方面提供的材料物理、化学性能稳定，无毒、无味，耐酸碱、温度敏感度低，经过表面处理后，可以产生木质感，仿真度高，可以完全或部分取代现有的木塑型材和原木，并具有可锯、可钉、可切割或螺钉固定的二次加工性质，边角料或废弃的产品可以经回收、破碎后重新挤出、定型制造型材产品。采用本公开的生态砂塑复合材料制造型材时，制得的材料在设备中流动速比稳定，温度容易控制和调节；并且材料不会产生炭化现象，节约生产成本。
下面通过实施例对本公开做进一步的说明，但并不因此而限制本公开的内容。
实施例中所用到的化学品除特殊标明外，均为分析纯。
实施例中，风积沙的水含量按照《散装矿产品取样、制样通则水分测定方法热干燥法》GB2007.6-1987的测试方法进行测定。
实施例中，聚乙烯树脂购自爱克森美孚公司，商品号为HTA-001；聚丙烯树脂购自燕山石化公司，商品号为K9026；聚氯乙烯树脂购自齐鲁石化公司，商品号为S-700；聚苯乙烯树脂购自福建鸿润股份有限公司，商品号为G-23Q；聚乳酸树脂购自浙江海正生物材料股份公司，商品号为REVODE101；铝酸酯偶联剂购自南京能德化工有限公司，商品号为ACA-EAA1；硅烷偶联剂购自盖州助剂厂，商品号为KH550；聚乙烯蜡购自青岛赛诺化工有限公司，商品号为S900；液体石蜡购自辛集恒源助剂厂，商品号为SH/T6-5；硬酯酸锌购自石家庄联科塑料助剂有限公司，商品号为CA557；硬脂酸钙购自郑州祖辉化工公司，商品号为ZH200。
实施例1
(1)取风积沙58kg，在连续擦洗脱泥机内加入40kg水进行擦洗，擦洗时间20分钟，然后将擦洗后的风积沙在100～200℃下烘干20分钟，烘干后的风积沙的水含量为0.5重量％，再经过筛分得到6kg粒径为20-40目的第一风积沙和48kg粒径为100-200目的第二风积沙。
(2)取粉煤灰25kg进行筛分、在100～200℃下烘干20分钟，得到20kg粒径为600目、水含量为0.6重量％的预处理后的粉煤灰。
(3)将步骤(1)中得到的第一风积沙和第二风积沙与步骤(2)中得到的预处理后的粉煤灰放入高混机，在50℃下进行混合处理30分钟，得到包覆粉煤灰的风积沙颗粒。
(4)将1kg交联改性剂铝酸酯偶联剂、0.5kg内外润滑剂聚乙烯蜡、0.5kg内外润滑剂硬酯酸锌投入高混机使其与步骤(3)得到的包覆粉煤灰的风积沙颗粒进行充分混合包覆改性，在120℃下处理8分钟，得到改性的风积沙颗粒。
(5)将10kg聚乙烯树脂和10kg聚丙烯树脂放入高混机使其与步骤(4)得到的改性的风积沙颗粒进行充分混合，在120℃下处理8分钟，得到混合后的物料。
(6)最后步骤(5)得到的混合后的物料卸出后输送到挤压成型设备进行塑化挤出成型，挤出成型的条件为：温度为170℃，压力为10MPa，时间为10分钟，得到本实施例制备的生态砂塑复合材料。成型材料经冷却切割，包装入库。
实施例2
(1)取风积沙110kg，在连续擦洗脱泥机内加入60kg水进行擦洗，擦洗时间30分钟，然后将擦洗后的风积沙在150～180℃下烘干20分钟，烘干后的风积沙的水含量为0.6重量％，再经过筛分得到5kg粒径为20-40目的第一风积沙和95kg粒径为100-200目的第二风积沙。
(2)取粉煤灰30kg进行筛分、在180℃下烘干20分钟，得到28kg粒径为600目、水含量为0.9重量％的预处理后的粉煤灰。
(3)将步骤(1)中得到的第一风积沙和第二风积沙与步骤(2)中得到的预处理后的粉煤灰放入高混机，在110℃下进行混合处理10分钟，得到包覆粉煤灰的风积沙颗粒。
(4)将0.3kg交联改性剂硅烷偶联剂、0.4kg内外润滑剂液体石蜡、0.3kg内外润滑剂硬脂酸钙投入高混机使其与步骤(3)得到的包覆粉煤灰的风积沙颗粒进行充分混合包覆改性，在120℃下处理8分钟，得到改性的风积沙颗粒。
(5)将10kg聚乙烯树脂和20kg聚丙烯树脂放入高混机使其与步骤(4)得到的改性的风积沙颗粒进行充分混合，在120℃下处理8分钟，得到混合后的物料。
(6)最后步骤(5)得到的混合后的物料卸出后输送到挤压成型设备进行塑化挤出成型，挤出成型的条件为：温度为180℃，压力为8MPa，时间为10分钟，得到本实施例制备的生态砂塑复合材料。成型材料经冷却切割，包装入库。
实施例3
(1)取风积沙230kg，在连续擦洗脱泥机内加入90kg水进行擦洗，擦洗时间40分钟，然后将擦洗后的风积沙在190℃下烘干20分钟，烘干后的风积沙的水含量为0.5重量％，再经过筛分得到50kg粒径为20-40目的第一风积沙和150kg粒径为100-200目的第二风积沙。
(2)取粉煤灰90kg进行筛分、在200℃下烘干20分钟，得到80kg粒径为600目、水含量为0.5重量％的预处理后的粉煤灰。
(3)将步骤(1)中得到的第一风积沙和第二风积沙与步骤(2)中得到的预处理后的粉煤灰放入高混机，在100℃下进行混合处理10分钟，得到包覆粉煤灰的风积沙颗粒。
(4)将0.6kg交联改性剂硅烷偶联剂、0.5kg内外润滑剂聚乙烯蜡、0.4kg内外润滑剂硬脂酸锌投入高混机使其与步骤(3)得到的包覆粉煤灰的风积沙颗粒进行充分混合包覆改性，在120℃下处理8分钟，得到改性的风积沙颗粒。
(5)将60kg聚乙烯树脂和30kg聚丙烯树脂放入高混机使其与步骤(4)得到的改性的风积沙颗粒进行充分混合，在120℃下处理8分钟，得到混合后的物料。
(6)最后步骤(5)得到的混合后的物料卸出后输送到挤压成型设备进行塑化挤出成型，挤出成型的条件为：温度为160℃，压力为15MPa，时间为8分钟，得到本实施例制备的生态砂塑复合材料。成型材料经冷却切割，包装入库。
实施例4
采用实施例1的方法制备生态砂塑复合材料，不同的是，步骤(1)为：取风积沙60kg，在连续擦洗脱泥机内加入40kg水进行擦洗，擦洗时间20分钟，然后将擦洗后的风积沙在100～200℃下烘干20分钟，烘干后的风积沙的水含量为0.5重量％，再经过筛分得到54kg粒径为20-40目的风积沙。
实施例5
采用实施例1的方法制备生态砂塑复合材料，不同的是，步骤(1)为：取风积沙60kg，在连续擦洗脱泥机内加入40kg水进行擦洗，擦洗时间20分钟，然后将擦洗后的风积沙在100～200℃下烘干20分钟，烘干后的风积沙的水含量为0.5重量％，再经过筛分得到54kg粒径为100-200目的风积沙。
实施例6
采用实施例1的方法制备生态砂塑复合材料，不同的是，步骤(2)为：取粉煤灰25kg进行筛分、在100～200℃下烘干20分钟，得到20kg粒径为800目、水含量为0.6重量％的预处理后的粉煤灰。
实施例7
采用实施例1的方法制备生态砂塑复合材料，不同的是，本实施例不进行步骤(4)的操作。
实施例8
采用实施例1的方法制备生态砂塑复合材料，不同的是，步骤(4)为：将0.5kg交联改性剂铝酸酯偶联剂、0.5kg交联改性剂硅烷偶联剂、0.5kg内外润滑剂聚乙烯蜡、0.5kg内外润滑剂硬脂酸锌、0.1kg苯二甲酸酯类增塑剂、0.1kg多元醇酯类增塑剂、1kg填充剂轻质碳酸钙、0.1kg抗氧剂1010和0.1kg阻燃剂氢氧化铝投入高混机使其与步骤(3)得到的包覆粉煤灰的风积沙颗粒进行充分混合包覆改性，在120℃下处理8分钟，得到改性的风积沙颗粒。
实施例9
采用实施例1的方法制备生态砂塑复合材料，不同的是，步骤(5)为：将20kg聚乙烯树脂放入高混机使其与步骤(4)得到的改性的风积沙颗粒进行充分混合，在120℃下处理8分钟，得到混合后的物料。
实施例10
采用实施例1的方法制备生态砂塑复合材料，不同的是，步骤(5)为：将20kg聚丙烯树脂放入高混机使其与步骤(4)得到的改性的风积沙颗粒进行充分混合，在120℃下处理8分钟，得到混合后的物料。
实施例11
采用实施例1的方法制备生态砂塑复合材料，不同的是，步骤(5)为：将10kg聚乙烯树脂和10kg聚氯乙烯树脂放入高混机使其与步骤(4)得到的改性的风积沙颗粒进行充分混合，在120℃下处理8分钟，得到混合后的物料。
实施例12
采用实施例1的方法制备生态砂塑复合材料，不同的是，步骤(5)为：将10kg聚苯乙烯树脂和10kg聚乳酸树脂放入高混机使其与步骤(4)得到的改性的风积沙颗粒进行充分混合，在120℃下处理8分钟，得到混合后的物料。
实施例13
(1)取风积沙110kg，在连续擦洗脱泥机内加入60kg水进行擦洗，擦洗时间30分钟，然后将擦洗后的风积沙在150～180℃下烘干20分钟，烘干后的风积沙的水含量为0.6重量％，再经过筛分得到30kg粒径为20-40目的第一风积沙和70kg粒径为100-200目的第二风积沙。
(2)取粉煤灰15kg进行筛分、在180℃下烘干20分钟，得到12kg粒径为600目、水含量为0.9重量％的预处理后的粉煤灰。
(3)将步骤(1)中得到的第一风积沙和第二风积沙与步骤(2)中得到的预处理后的粉煤灰放入高混机，在110℃下进行混合处理10分钟，得到包覆粉煤灰的风积沙颗粒。
(4)将0.3kg交联改性剂硅烷偶联剂、0.2kg内外润滑剂液体石蜡、0.1kg内外润滑剂硬脂酸钙投入高混机使其与步骤(3)得到的包覆粉煤灰的风积沙颗粒进行充分混合包覆改性，在120℃下处理8分钟，得到改性的风积沙颗粒。
(5)将8kg聚乙烯树脂和8kg聚丙烯树脂放入高混机使其与步骤(4)得到的改性的风积沙颗粒进行充分混合，在120℃下处理8分钟，得到混合后的物料。
(6)最后步骤(5)得到的混合后的物料卸出后输送到挤压成型设备进行塑化挤出成型，挤出成型的条件为：温度为180℃，压力为8MPa，时间为10分钟，得到本实施例制备的生态砂塑复合材料。成型材料经冷却切割，包装入库。
实施例14
(1)取风积沙110kg，在连续擦洗脱泥机内加入60kg水进行擦洗，擦洗时间30分钟，然后将擦洗后的风积沙在150～180℃下烘干20分钟，烘干后的风积沙的水含量为0.6重量％，再经过筛分得到5kg粒径为20-40目的第一风积沙和100kg粒径为100-200目的第二风积沙。
(2)取粉煤灰85kg进行筛分、在180℃下烘干20分钟，得到80kg粒径为600目、水含量为0.9重量％的预处理后的粉煤灰。
(3)将步骤(1)中得到的第一风积沙和第二风积沙与步骤(2)中得到的预处理后的粉煤灰放入高混机，在110℃下进行混合处理10分钟，得到包覆粉煤灰的风积沙颗粒。
(4)将2kg交联改性剂硅烷偶联剂、1kg内外润滑剂液体石蜡、1kg内外润滑剂硬脂酸钙投入高混机使其与步骤(3)得到的包覆粉煤灰的风积沙颗粒进行充分混合包覆改性，在120℃下处理8分钟，得到改性的风积沙颗粒。
(5)将40kg聚乙烯树脂和40kg聚丙烯树脂放入高混机使其与步骤(4)得到的改性的风积沙颗粒进行充分混合，在120℃下处理8分钟，得到混合后的物料。
(6)最后步骤(5)得到的混合后的物料卸出后输送到挤压成型设备进行塑化挤出成型，挤出成型的条件为：温度为180℃，压力为8MPa，时间为10分钟，得到本实施例制备的生态砂塑复合材料。成型材料经冷却切割，包装入库。
对比例1
与实施例1的区别在于，本对比例不进行步骤(2)和步骤(3)的操作，而是直接将步骤(1)中得到的风积沙与助剂混合然后进行后续的操作。
对比例2
与实施例1的区别在于，本对比例不进行步骤(1)和步骤(3)的操作，而是直接将步骤(2)中得到的预处理后的粉煤灰与助剂混合然后进行后续的操作。
测试实施例
对实施例1-13及对比例1-2所制得的生态砂塑复合材料进行强度性能、耐磨性能和硬度的测试。按照GB/T9341-2008《塑料弯曲性能的测定》进行弯曲强度和弯曲弹性模量的检测。按照GB/T24508-2009《木塑地板》进行磨耗值的检测。按照GB/T3398.2-2008《塑料硬度测定第2部分：洛氏硬度》进行硬度的检测。测试结果见表1。
表1
Figure BDA0001285325220000181
由表1可见，采用本公开的方法制备的生态砂塑复合材料具有较好的强度性能和耐磨性能，硬度较高。尤其在以100重量份的所述风积沙为基准，粉煤灰的含量为25-50重量份，树脂的含量为25-50重量份，或者在风积沙为粒径为20-40目的第一风积沙和粒径为100-200目的第二风积沙的组合，或者在树脂为聚丙烯树脂和聚乙烯树脂的组合，或者在添加的助剂为内外润滑剂和交联改性剂时，更有利于提高材料的强度性能、耐磨性能和硬度。
以上详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (20)

1.一种生态砂塑复合材料组合物，其特征在于，该组合物包括风积沙、树脂和粉煤灰，以100重量份的所述风积沙为基准，所述粉煤灰的含量为12-80重量份，所述树脂的含量为12-80重量份；所述粉煤灰的粒度为500-700目。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，以100重量份的所述风积沙为基准，所述粉煤灰的含量为25-50重量份，所述树脂的含量为25-50重量份。
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，所述风积沙包括粒径为20-40目的第一风积沙和粒径为100-200目的第二风积沙，所述第一风积沙和第二风积沙的重量比为1：(2-20)。
4.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述树脂为选自聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚氯乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚丁烯树脂和聚乳酸树脂中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的组合物，其中，所述树脂为聚丙烯树脂和聚乙烯树脂，所述聚丙烯树脂和聚乙烯树脂的重量比为1：(0.5-3)。
6.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，所述组合物还包括助剂，以100重量份的所述风积沙为基准，所述助剂的含量为0.2-15重量份。
7.根据权利要求6所述的组合物，其中，所述助剂为选自增塑剂、内外润滑剂、交联改性剂、填充剂、稳定剂和阻燃剂中的至少一种；
其中，所述内外润滑剂为选自聚乙烯蜡、硬酯酸锌、硬脂酸钙和液体石蜡中的至少一种，所述交联改性剂为选自铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和聚异氰酸酯偶联剂中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的组合物，其中，所述增塑剂为选自苯二甲酸酯类增塑剂、多元醇酯类增塑剂和柠檬酸酯类增塑剂中的至少一种，所述填充剂为选自轻质碳酸钙、重质碳酸钙和硅酸钙中的至少一种，所述稳定剂为选自抗氧剂、光稳定剂和热稳定剂中的至少一种，所述阻燃剂为选自磷酸酯、卤代烃和氢氧化铝中的至少一种。
9.根据权利要求7所述的组合物，其中，所述助剂为内外润滑剂和交联改性剂，以100重量份的所述风积沙为基准，所述内外润滑剂的含量为0.2-2重量份，所述交联改性剂的含量为0.2-2重量份。
10.一种制备生态砂塑复合材料的方法，其特征在于，该方法包括：
a、对风积沙和粉煤灰进行混合处理，得到包覆粉煤灰的风积沙颗粒；
b、将步骤a中得到的所述包覆粉煤灰的风积沙颗粒与树脂混合，然后在100-150℃下处理5-15分钟，得到混合后的物料；
c、将步骤b中得到的所述混合后的物料进行挤出成型；
其中，以100重量份的所述风积沙为基准，所述粉煤灰的用量为12-80重量份，所述树脂的用量为12-80重量份；所述粉煤灰的粒度为500-700目。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，该方法还包括：先分别对所述风积沙和粉煤灰进行预处理，得到预处理后的风积沙和粉煤灰，然后再对所述预处理后的风积沙和粉煤灰进行混合处理，得到包覆粉煤灰的风积沙颗粒；对所述风积沙进行的预处理包括擦洗、烘干和筛分，所述预处理后的风积沙的水含量低于5重量％，所述预处理后的风积沙包括粒径为20-40目的第一风积沙和粒径为100-200目的第二风积沙，所述第一风积沙和第二风积沙的重量比为1：(2-20)；对所述粉煤灰进行的预处理包括烘干和筛分，所述预处理后的粉煤灰的水含量低于5重量％。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，步骤a中的所述混合处理的温度为20-80℃，时间为10-50分钟。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，该方法还包括：将步骤a中得到的所述包覆粉煤灰的风积沙颗粒与助剂混合，在100-150℃处理5-10分钟，得到改性的风积沙颗粒，然后再将所述改性的风积沙颗粒与所述树脂混合，以100重量份的所述风积沙为基准，所述助剂的用量为0.2-15重量份。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述助剂为选自增塑剂、内外润滑剂、交联改性剂、填充剂、稳定剂和阻燃剂中的至少一种；
其中，所述内外润滑剂为选自聚乙烯蜡、硬酯酸锌、硬脂酸钙和液体石蜡中的至少一种，所述交联改性剂为选自铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和聚异氰酸酯偶联剂中的至少一种。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述增塑剂为选自苯二甲酸酯类增塑剂、多元醇酯类增塑剂和柠檬酸酯类增塑剂中的至少一种，所述填充剂为选自轻质碳酸钙、重质碳酸钙和硅酸钙中的至少一种，所述稳定剂为选自抗氧剂、光稳定剂和热稳定剂中的至少一种，所述阻燃剂为选自磷酸酯、卤代烃和氢氧化铝中的至少一种。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述助剂为内外润滑剂和交联改性剂，以100重量份的所述风积沙为基准，所述内外润滑剂的含量为0.2-2重量份，所述交联改性剂的含量为0.2-2重量份。
17.根据权利要求10所述的方法，其中，所述树脂为选自聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚氯乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚丁烯树脂和聚乳酸树脂中的至少一种。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述树脂为聚丙烯树脂和聚乙烯树脂，所述聚丙烯树脂和聚乙烯树脂的重量比为1：(0.5-3)。
19.根据权利要求10所述的方法，其中，该方法还包括：将步骤b中得到的所述混合后的物料进行挤出成型后对所得的成型材料进行切割的步骤。
20.由权利要求10-19中任意一项所述的方法制备的生态砂塑复合材料。
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