CN107417169A - 复合板材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑垃圾处理技术领域，尤其涉及一种复合板材及其制备方法，包括芯材，按照重量份数分，芯材的物质组成为：建筑垃圾骨料100份，树脂胶液20－30份，有机溶剂30－40份，增强纤维0.1－1份，硅烷偶联剂2.2－2.5份，发泡剂3.5－4份，强碱激发剂8－10份；建筑垃圾骨料由粒径分别为200目、100目和80目的建筑垃圾再生细粉以重量比为1：2：2混合而成。本发明提供的用建筑垃圾制备的复合板材以建筑垃圾骨料为原料，回收再利用了建筑垃圾骨料，实现了资源的循环再利用，选用合适的建筑垃圾骨料配比以及合适的助剂，得到的复合板材具有高强度、轻质量、防水、耐腐蚀的特点。制备该复合板材的成型工艺简单，生产成本低廉，能够被广泛地推广利用。

Description

复合板材及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑垃圾处理技术领域，尤其是涉及一种用建筑垃圾制备的复合板材及其制备方法。
背景技术
随着经济的发展，城市建设进程的不断推进，建筑垃圾的产生也与日俱增。建筑垃圾处理的理念，是将建筑垃圾视为资源，摒弃传统的“废弃物”思想，通过对建筑垃圾的资源化处理使其变废为宝，在解决建筑垃圾对环境污染的同时产生一定的经济效益。
建筑垃圾指人们在从事拆迁、建设、装修、修缮等建筑业的生产活动中产生的渣土、废旧混凝土、废旧砖石及其他废弃物的统称。按组成成分分类，建筑垃圾中可分为渣土、混凝土块、碎石块、砖瓦碎块、废砂浆、泥浆、沥青块、废塑料、废金属、废竹木等。不同的材料能够有不同的回收价值与用途，现下对建筑垃圾粉碎后的骨料的回收利用不够充分，建筑垃圾骨料再利用的技术还有待拓展。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用建筑垃圾制备的复合板材及其制备方法，解决了现有技术对建筑垃圾粉碎后的骨料回收利用不够充分的技术问题。
一方面，本发明提供一种复合板材，包括芯材；
按照重量份数分，所述芯材的物质组成为：建筑垃圾骨料100份，树脂胶液20－30份，有机溶剂30－40份，增强纤维0.1－1份，硅烷偶联剂2.2－2.5份，发泡剂3.5－4份，强碱激发剂8－10份；
所述建筑垃圾骨料由粒径分别为200目、100目和80目的建筑垃圾再生细粉混合而成，200目、100目和80目的建筑垃圾再生细粉的重量比为1：2：2。
作为进一步的技术方案，所述芯材的两侧热压成型有复合层。
作为进一步的技术方案，所述复合层包括在所述芯材的侧面由内向外依次设置的增强层和界面层。
作为进一步的技术方案，所述增强层包括纵横交错形成网面的碳纤维束。
作为进一步的技术方案，所述界面层的材质为环氧树脂。
作为进一步的技术方案，所述树脂为环氧树脂、脲醛树脂或聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一种；所述有机溶剂为丙酮或乙醇；所述增强纤维为碳纤维或玻璃纤维；所述强碱激发剂为水玻璃。
本发明还提供一种复合板材的制备方法，包括以下步骤：
S1：准备建筑垃圾骨料，将建筑垃圾粉碎后得到的建筑垃圾骨料，分别用200目、100目和80目的筛网筛分，筛分后对应以1：2：2的重量比混合；
S2：制备芯材浆料，将树脂胶液与S1中得到的建筑垃圾骨料100份混合，加入有机溶剂30－40份搅拌均匀；在持续搅拌的情况下依次加入增强纤维0.1－1份，硅烷偶联剂2.2－2.5份，发泡剂3.5－4份，强碱激发剂8－10份；
S3：热压成型，将一侧复合层铺设于热压凹模内，将S3得到的芯材浆料铺装在该复合层上，再将一侧复合层铺设于芯材浆料上，将热压凸模扣合在热压凹模上，送入热压机热压成型，卸压后拆模得到所述复合板材。
作为进一步的技术方案，所述热压凹模的边缘设置有导柱，所述热压凸模的边缘设置有与所述导柱配合的导套。
作为进一步的技术方案，S2中搅拌时间为3－5min。
作为进一步的技术方案，S3中的热压温度为100－120℃，热压压力为15－25MPa，热压时间为30－45min。
本发明提供的一种复合板材及其制备方法能够达到以下有益效果：
本发明提供的用建筑垃圾制备的复合板材及其制备方法包括芯材和热压成型与芯材两侧的复合层，其中，芯材主要采用建筑垃圾粉碎后筛选的骨料制备。采用建筑垃圾作为制备符合板材的原材料，由于建筑垃圾的分布广泛，能够极大降低生产符合板材的成本。树脂胶液和有机溶剂用于将建筑垃圾骨料混合形成用于成型的浆料，其他各种助剂的添加提高整个芯材的性能。经多次实验得到，当建筑垃圾骨料中建筑垃圾再生细粉的粒径200目、100目和80目的比例为1：2：2时，制备的复合板能达到综合性能最佳。
本发明提供的用建筑垃圾制备的复合板材以建筑垃圾骨料为原料，减少了建筑垃圾对人们生活的影响与危害，并且回收再利用了建筑垃圾骨料，实现了资源的循环再利用，同时大大降低了企业的生产成本。同时，选用合适的建筑垃圾骨料配比以及合适的助剂，得到的复合板材具有高强度、轻质量、防水、耐腐蚀的特点。制备该复合板材的成型工艺简单，生产成本低廉，能够被广泛地推广利用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的复合板材的结构示意图。
图标：1－芯材；2－增强层；3－界面层。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明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发明，并不用于限制本发明。
实施例一
参照图1，本发明实施例提供一种复合板材，包括芯材1，其中，芯材1的物质组成按重量份数分为：建筑垃圾骨料100份，树脂胶液20－30份，有机溶剂30－40份，硅烷偶联剂2.2－2.5份，发泡剂3.5－4份，增强纤维0.1－1份，界面增强剂3.5－4份；建筑垃圾骨料由粒径分别为200目、100目和80目的建筑垃圾再生细粉混合而成，200目、100目和80目的建筑垃圾再生细粉的重量比为1：2：2。
其中，芯材1主要采用建筑垃圾粉碎后筛选的骨料制备。采用建筑垃圾作为制备符合板材的原材料，由于建筑垃圾的分布广泛，能够极大降低生产符合板材的成本。树脂胶液和有机溶剂用于将建筑垃圾骨料混合形成用于成型的浆料，其他各种助剂的添加提高整个芯材1的性能。经多次实验得到，当建筑垃圾骨料的粒径200目、100目和80目的比例为1：2：2时，制备的复合板能达到综合性能最佳。
其中，树脂胶液作为用于建筑垃圾骨料胶凝的材料，本发明所采用的树脂胶液可以为环氧树脂、脲醛树脂或聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一种。
其中，环氧树脂在加热条件下不需要添加固化剂就能固化，耐水、耐烧蚀。
有机溶剂用于起到溶剂分散的作用，建筑垃圾骨料的粉粒分散更加均匀，使树脂胶液能够更加充分地包覆建筑垃圾骨料粉粒，整个浆液的浓度也就比较均匀，均匀的浆液成型的芯材1材质均匀，性能优越。本发明实施例中的有机溶剂优选为丙酮。
增强纤维的添加利用了复合材料中纤维增强的原理，在保证复合材料良好的加工性能的基础上，大幅度地提高复合材料的力学性能。具体地，增强纤维的材质为玻璃纤维或碳纤维。
玻璃纤维的化学性能稳定，耐水、耐酸碱。碳纤维的强度高于玻璃纤维，其对复合材料的增强效果也是高于玻璃纤维的。
为了充分发挥增强限位的承载作用，减少增强纤维和竖直基体的差异对复合材料的影响，本发明实施例中添加了硅烷偶联剂，用于对增强纤维的表面进行处理，提高芯材1的总体性能。
发泡剂的添加使芯材1内形成网孔结构，有效降低了芯材1的密度，使整个复合板材的质量更轻。
对建筑垃圾进行粉碎后得到的建筑垃圾骨料中，氧化硅和氧化铝的含量较高，强碱激发剂能够激发建筑垃圾骨料中的氧化硅和氧化铝发生化学反应，形成致密度高的四面体结构。强碱激发剂优选为水玻璃，这些四面体结构又能与水玻璃中的硅酸盐发生聚合，生成三维立体结构的胶凝材料，进一步提高了板材的强度。
整个芯材1的成分组成合理简单，包含有该芯材1的复合板材具有质量轻、强度高、韧性好的优势。
在芯材1的两侧热压成型有复合层，采用热压技术将复合层成型到芯材1的两侧，一则对芯材1起到保护作用，二则提高芯材1的强度，也增加了复合板材的实用性。
具体地，复合层包括在芯材1的侧面由内向外依次设置的增强层2和界面层3。其中，界面层3的材质为环氧树脂，增强层2包括纵横交错形成网面的碳纤维束。
界面层3的设置提高了复合板材表面的平整度，便于复合板材在使用中的在其表面进行装饰作业。
碳纤维兼具碳材料强抗拉力和纤维柔软可加工性两大特征，其外形有显著的各向异性柔软，可加工成各种织物，又由于比重小，沿纤维轴方向表现出很高的强度，碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。
碳纤维束分为横向碳纤维束和纵向碳纤维束，两者一上一下、纵横交织形成碳纤维网。碳纤维网受力方向具有两个，交织点多，质地坚牢，综合受力性能好。
本发明通过将复合层热压成型到芯材1的两侧制备成的复合板材，具有以下优点：
1、以建筑垃圾骨料为原料，减少了建筑垃圾对人们生活的影响与危害，并且回收再利用了建筑垃圾骨料，实现了资源的循环再利用，同时大大降低了企业的生产成本。
2、选用合适的建筑垃圾骨料配比以及合适的助剂，得到的复合板材具有高强度、轻质量、防水、耐腐蚀的特点。
实施例二
本发明实施例还提供了制备上述实施例一提供的用建筑垃圾制备的复合板材的方法。
包括以下步骤：
S1：准备建筑垃圾骨料，将建筑垃圾粉碎后得到的建筑垃圾骨料，分别用200目、100目和80目的筛网筛分，筛分后对应以1：2：2的重量比混合；
S2：制备芯材浆料，将树脂胶液与S1中得到的建筑垃圾骨料100份混合，加入有机溶剂30－40份搅拌均匀；在持续搅拌的情况下依次加入增强纤维0.1－1份，硅烷偶联剂2.2－2.5份，发泡剂3.5－4份，强碱激发剂8－10份；
S3：热压成型，将一侧复合层铺设于热压凹模内，将S3得到的芯材浆料铺装在该复合层上，再将一侧复合层铺设于芯材浆料上，将热压凸模扣合在热压凹模上，送入热压机热压成型，卸压后拆模得到实施例一提供的复合板材。
其中，S2中搅拌时间为3－5min，S3中的热压温度为100－120℃，热压压力为15－25MPa，热压时间为30－45min。
需要说明的是，热压凹模的边缘设置有导柱，热压凸模的边缘设置有与导柱配合的导套。在合模的时候，热压凸模上的导套套在热压凹模的导柱上作轴向滑动，避免了两者发生横向位移造成模具的损坏，从而提高了模具的精度，减小了模具损毁的几率；同时，也有利于热压成型的顺利。
具体地，根据以上复合板材的制备方法，可以有多种实施方式，以下为举例说明。
方式一
配方为：建筑垃圾骨料100份，其中，200目粒径的建筑垃圾再生细粉为20份，100目的为40份，80目的为40份，三者混合；环氧树脂胶液20份，丙酮溶剂30份，玻璃纤维0.1份，硅烷偶联剂2.2份，发泡剂3.5份，水玻璃8份。
制备过程为：
将建筑垃圾骨粉与环氧树脂胶液和丙酮溶剂混合并搅拌均匀，在持续搅拌的情况下依次加入丙酮、玻璃纤维、硅烷偶联剂、发泡剂和水玻璃，搅拌3min得到芯材浆料。将一侧复合层铺设于热压凹模上，将芯材浆料铺装在该复合层上，再将一侧复合层铺设于芯材浆料上，将热压凸模扣合在热压凹模上，送入热压机热压成型，卸压后拆模，得到实施例一提供的复合板材。其中，热压温度为100℃，热压压力为15MPa，热压时间为30min。
方式二
配方为：建筑垃圾骨料100份，其中，200目粒径的建筑垃圾再生细粉为20份，100目的为40份，80目的为40份，三者混合；环氧树脂胶液30份，丙酮溶剂40份，玻璃纤维1份，硅烷偶联剂2.5份，发泡剂4份，水玻璃10份。
制备过程为：
将建筑垃圾骨粉与环氧树脂胶液和丙酮溶剂混合并搅拌均匀，在持续搅拌的情况下依次加入丙酮、玻璃纤维、硅烷偶联剂、发泡剂和水玻璃，搅拌4min得到芯材浆料。将一侧复合层铺设于热压凹模上，将芯材浆料铺装在该复合层上，再将一侧复合层铺设于芯材浆料上，将热压凸模扣合在热压凹模上，送入热压机热压成型，卸压后拆模，得到实施例一提供的复合板材。其中，热压温度为120℃，热压压力为25MPa，热压时间为45min。
方式三
配方为：建筑垃圾骨料100份，其中，200目粒径的建筑垃圾再生细粉为20份，100目的为40份，80目的为40份，三者混合；环氧树脂胶液25份，丙酮溶剂35份，玻璃纤维0.6份，硅烷偶联剂2.25份，发泡剂3.7份，水玻璃9份。
制备过程为：
将建筑垃圾骨粉与环氧树脂胶液和丙酮溶剂混合并搅拌均匀，在持续搅拌的情况下依次加入丙酮、玻璃纤维、硅烷偶联剂、发泡剂和水玻璃，搅拌5min得到芯材浆料。将一侧复合层铺设于热压凹模上，将芯材浆料铺装在该复合层上，再将一侧复合层铺设于芯材浆料上，将热压凸模扣合在热压凹模上，送入热压机热压成型，卸压后拆模，得到实施例一提供的复合板材。其中，热压温度为110℃，热压压力为20MPa，热压时间为37min。
本实施例提供的制备方法能够用建筑垃圾制备实施例一提供的复合板材，制备的该复合板材具有质量轻、强度高、韧性好的优点。此外，可以看出，该制备过程工艺简单，成本低廉，能够被广泛地推广利用。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种复合板材，其特征在于，包括芯材；
按照重量份数分，所述芯材的物质组成为：建筑垃圾骨料100份，树脂胶液20－30份，有机溶剂30－40份，增强纤维0.1－1份，硅烷偶联剂2.2－2.5份，发泡剂3.5－4份，强碱激发剂8－10份；
所述建筑垃圾骨料由粒径分别为200目、100目和80目的建筑垃圾再生细粉混合而成，200目、100目和80目的建筑垃圾再生细粉的重量比为1：2：2。
2.根据权利要求1所述的复合板材，其特征在于，所述芯材的两侧热压成型有复合层。
3.根据权利要求2所述的复合板材，其特征在于，所述复合层包括在所述芯材的侧面由内向外依次设置的增强层和界面层。
4.根据权利要求3所述的复合板材，其特征在于，所述增强层包括纵横交错形成网面的碳纤维束。
5.根据权利要求3所述的复合板材，其特征在于，所述界面层的材质为环氧树脂。
6.根据权利要求1所述的复合板材，其特征在于，所述树脂为环氧树脂、脲醛树脂或聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一种；所述有机溶剂为丙酮或乙醇；所述增强纤维为碳纤维或玻璃纤维；所述强碱激发剂为水玻璃。
7.一种复合板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：准备建筑垃圾骨料，将建筑垃圾粉碎后得到的建筑垃圾骨料，分别用200目、100目和80目的筛网筛分，筛分后对应以1：2：2的重量比混合；
S2：制备芯材浆料，将树脂胶液与S1中得到的建筑垃圾骨料100份混合，加入有机溶剂30－40份搅拌均匀；在持续搅拌的情况下依次加入增强纤维0.1－1份，硅烷偶联剂2.2－2.5份，发泡剂3.5－4份，强碱激发剂8－10份；
S3：热压成型，将一侧复合层铺设于热压凹模内，将S3得到的芯材浆料铺装在该复合层上，再将一侧复合层铺设于芯材浆料上，将热压凸模扣合在热压凹模上，送入热压机热压成型，卸压后拆模得到所述复合板材。
8.根据权利要求7所述的复合板材的制备方法，其特征在于，所述热压凹模的边缘设置有导柱，所述热压凸模的边缘设置有与所述导柱配合的导套。
9.根据权利要求7所述的复合板材的制备方法，其特征在于，S2中搅拌时间为3－5min。
10.根据权利要求7所述的复合板材的制备方法，其特征在于，S3中的热压温度为100－120℃，热压压力为15－25MPa，热压时间为30－45min。
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