CN108485215B - 一种再生复合板材及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种再生复合板材及其生产工艺，属于复合板材生产技术领域，再生复合板材由再生复合材料制备获得，再生复合材料包括如下重量份数的组分：废旧环氧树脂板粉末38‑50份；废旧PET粉末35‑50份；液体环氧树脂15‑35份；填充剂1‑5份；酚醛树脂胶10‑13份；填充剂包括重量份数比为1:40‑50的改性空心玻璃微珠、纳米碳酸钙；废旧环氧树脂板粉末、废旧PET粉末的细度为30‑60目；改性空心玻璃微珠的粒径为20‑50μm。本发明采用废旧环氧树脂板粉末、废旧PET粉末为主要原料，通过与改性空心玻璃微珠、纳米碳酸钙、液体环氧树脂、酚醛树脂胶形成板材，有助于减少废弃物对环境的污染，降低生产成本，并使形成的再生复合板材具有较好的抗冲击能力。

Description

一种再生复合板材及其生产工艺
技术领域
本发明涉及复合板材生产技术领域，更具体地说，它涉及一种再生复合板材及其生产工艺。
背景技术
建筑材料与装饰板材，通常采用木材或者植物合成板材制造而成，不利于森林资源的维持和可持续发展。
在建筑材料飞速发展的同时，电子科技的发展同样不容小觑，如计算机、电视机、电子玩具等，上述科技产品离不开电路板，因此，电路板随着电器的应用被不断推广。
废电子线路板是玻璃纤维强化树脂和多种金属的混合物，属典型的电子废弃物，如不妥善处理与处置，不但会造成有用资源的大量流失，而且还会对环境产生严重危害，故对废电路板的全资源利用具有重大经济回收价值和环境保护意义。对废电子线路板中的金属物质被提取回收后，剩余的废电子线路板粉即热固性树脂粉沫及玻璃纤维粉沫被当作垃圾丢弃。其实废电子线路板粉的物质成分包括环氧树脂及骨架材料玻璃纤维等，其化学稳定性较高，在自然环境中不易降解，从而给废电子线路板粉的处理也带来治理难度。
授权公告号为CN102686667B、授权公告日为2015年03月04日的中国专利公开了一种利用废电子线路板粉制造的防水防火零碳生态板材，所述板材的制备原料包括如下重量百分比的组分：废电子线路板粉85％～90％，酚醛树脂胶7％～12％，化学纤维3％～22％，并且所有组分的百分比之和为100％，其中废电子线路板粉的主要成分为环氧树脂及骨架材料玻璃纤维。
现有技术对废电子线路板进行回收利用，但在成形的过程中加入了酚醛树脂胶作为胶水粘合剂，以实现废电子线路板粉、化学纤维之间的粘接，使形成的生态板材具有较好的整体性以及连接强度。然而，酚醛树脂胶存在着脆性大、剥离强度低的缺点，虽然化学纤维起到了一定的提高强度的作用，但废电子线路板粉的含量占绝大部分，化学纤维无法与废电子线路板粉发生充分的连接，即不易使生态板材的整体强度得到较好的提高，若采用现有技术中的原料进行制造再生板材，易造成获得的板材的抗冲击能力较差。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种再生复合板材，主要原料为被废弃后的环氧树脂板，生产成本低，且具有抗冲击能力好的优点。
为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：
一种再生复合板材，由再生复合材料制备获得，所述再生复合材料包括如下重量份数的组分：
废旧环氧树脂板粉末38-50份；
废旧PET粉末35-50份；
液体环氧树脂15-35份；
填充剂1-5份；
酚醛树脂胶10-13份；
所述填充剂包括重量份数比为1∶40-50的改性空心玻璃微珠、纳米碳酸钙；
所述废旧环氧树脂板粉末、废旧PET粉末的细度为30-60目；所述改性空心玻璃微珠的粒径为20-50μm；
所述改性空心玻璃微珠通过如下步骤制备获得：
步骤一，将空心玻璃微珠置于120±5℃的环境下2-3h，获得干燥空心玻璃微珠；
步骤二，按照无水乙醇与蒸馏水质量比为9∶1配制形成乙醇水溶液，再向乙醇水溶液中加入硅烷偶联剂，充分混合，再加入步骤一中获得的干燥空心玻璃微珠，充分混合，获得第一混合物；
步骤三，将步骤二中获得的第一混合物进行第一次热水浴处理，同时配合超声处理2-3h，冷却至室温过筛，获得第二混合物；
步骤四，将聚氨酯预聚体加入至丙酮中，充分混合至完全溶解，再加入步骤三中获得的第二混合物，进行第二次热水浴处理，且同时搅拌0.8-1.2h，真空抽滤、烘干，获得改性空心玻璃微珠；
所述步骤二中，硅烷偶联剂占干燥空心玻璃微珠的1-1.5wt％；
所述步骤三中，第一次热水浴处理的温度为55-70℃；所述步骤四中，第二次热水浴处理的温度为40-45℃。
本申请中的再生复合板材中，主要的原料为废旧环氧树脂板粉末、废旧PET，其中，废旧环氧树脂板粉末通常来自废旧的电路板，废旧PET则通常来自废旧的塑料瓶，若将废旧的电路板和塑料瓶随意丢弃或者焚毁，易导致土壤、大气等遭受不可逆的污染。而将废旧环氧树脂板粉末、废旧PET作为生产再生复合板材的原料，一方面，对废弃物进行大量的回收利用，尽可能减少其对环境的污染和土地的占用；另一方面，制备获得的再生复合板材可用于建筑装饰方面，生产成本低，但变废为宝，附加值提高。且废旧环氧树脂板粉末、废旧PET中均带有颜色，不需要额外添加其他色粉，经定量铺装、热压成型后，就能获得再生复合板材。
除了废弃物回收利用外，原料中还有部分为液体环氧树脂，配合使用，有助于提高组分的混合效果，并使形成的再生复合板材具有更为光泽的外观。
本申请中，纳米碳酸钙的加入，可提高形成的再生复合板材的增韧性能，且纳米碳酸钙具有填充作用，有助于提高形成的再生复合板材中各组分之间的连接紧密性，进而使再生复合板材具有更好的整体连接强度。
通过上述的方法改性获得的改性空心玻璃微珠，与废旧环氧树脂板粉末、废旧PET、液体环氧树脂共同形成的树脂环境之间的相容性更好，并可提高树脂环境的粘性，即使酚醛树脂胶的用量较少，也能使再生复合材料中的各种组分达到较好的粘黏效果；且改性空心玻璃微珠的比表面积较大，可与树脂环境、酚醛树脂胶发生充分接触，提高再生复合材料中的各种组分之间的连接效果，进而使成型获得的复合板材具有较好的抗冲剂能力。
本申请中的再生复合板材中，酚醛树脂胶的加入量较少，对形成的复合板材的脆性影响较小，且造成的脆性方面的劣势被改性空心玻璃微珠与废树脂环境之间的配合作用而弥补。
进一步优选为：所述再生复合板材还包括重量份数为0.5-1.2份的593改性胺类固化剂和0.29-0.65份的三-(二甲胺基甲基)苯酚。
通过上述技术方案，将三-(二甲胺基甲基)苯酚与593改性胺类固化剂联合使用，有助于提高再生复合板材的固化效果，同时提高复合板材的增韧效果。
进一步优选为：所述再生复合板材还包括重量份数为1-2份的钛酸酯偶联剂。
通过上述技术方案，有助于提高纳米碳酸钙与废旧环氧树脂板粉末、废旧PET、液体环氧树脂共同形成的树脂环境之间的相容性，进而使纳米碳酸钙在该树脂环境中的分散效果更佳，不易成团，使复合板材的韧性体现得更加均匀。
进一步优选为：所述再生复合板材还包括重量份数为7-15份的化学纤维。
通过上述技术方案，由于再生复合材料中多数的原料为废旧环氧树脂板粉末、废旧PET，脆性较大，加入化学纤维，其与树脂类的物质形成充分的接触和连接，进而改善形成的再生复合板材的脆性大的现象，并且提高再生复合板材的抗冲击能力。
进一步优选为：所述再生复合板材还包括重量份数为0.0005-0.001份的抗氧化剂1010。
通过上述技术方案，提高获得的再生复合板材的耐老化性能，有助于延长复合板材在户外能使用的寿命。
进一步优选为：所述再生复合板材还包括重量份数为3-5份的色粉。
通过上述技术方案，添加之后，有助于使获得的复合板材具有与天然木质板材更接近的颜色，达到更好的替代天然木质板材的目的。
进一步优选为：所述步骤二中，硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
通过上述技术方案，γ-氨丙基三乙氧基硅烷对空心玻璃微珠具有较好的改性作用，提高空心玻璃微珠与废旧环氧树脂板粉末、废旧PET、液体环氧树脂共同形成的树脂环境的相容性。
本发明的目的二在于提供一种再生复合板材的生产工艺，解决了环氧树脂板被废弃后造成的浪费、污染环境等问题，达到环保、节约复合板材的生产成本的目的。
为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：
一种再生复合板材的生产工艺，包括如下步骤：
步骤1，将废旧环氧树脂板粉、废旧PET粉末进行低温处理筛选，取重量份数为38-50份、细度为30-60目的废旧环氧树脂板粉末，与重量份数为35-50份的废旧PET粉末充分混合，获得混合物A；
步骤2，改性处理空心玻璃微珠，获得改性空心玻璃微珠；取重量份数为1-5份的填充物，其中，改性空心玻璃微珠、纳米碳酸钙的重量份数比为1∶40-50；
步骤3，将步骤1中获得的混合物A熔融，加入重量份数为15-35份的液体环氧树脂，10-13份的酚醛树脂胶，充分混合，获得混合物B；
步骤4，将纳米碳酸钙加入至混合物B中，充分混合，获得混合物C；
步骤5，将改性空心玻璃微珠加入至混合物C中，充分混合，获得混合物D；
步骤6，将步骤5中获得的混合物D依次进行定量铺装、热压成型、板面粗化处理、切边处理，获得再生复合板材；
所述步骤1中，低温处理的温度为-10～-5℃，低温处理的时间为5-10min；
所述步骤6中，热压成型的温度为160-180℃，热压成型的时间为6-8min。
通过上述技术方案，步骤1中的低温处理，可使废旧环氧树脂板粉、废旧PET粉末成为半固化颗粒状态，改变其活性。
进一步优选为：所述步骤5中，先将改性空心玻璃微珠置于密封袋中，平铺于-5～0℃的温度下静置15-20min，取出后，再加入至混合物C中，充分混合。
通过上述技术方案，在低温下静置后，改性空心玻璃微珠在体积上发生收缩，而由于将其置于密封袋中，外界环境中的水分不会对改性空心玻璃微珠产生影响。再将改性空心玻璃微珠加入至混合物C中，混合物C与改性空心玻璃微珠之间的温度差，导致改性空心玻璃微珠在体积上迅速发生膨胀，从而有助于使混合物C填充至改性空心玻璃微珠中的孔隙中，提高改性空心玻璃微珠与混合物C的接触紧密程度。
进一步优选为：将重量份数为0.5-1.2份的593改性胺类固化剂和0.29-0.65份的三-(二甲胺基甲基)苯酚加入至步骤5的混合物D中，充分混合；将重量份数为1-2份的钛酸酯偶联剂加入至步骤4中；将重量份数为7-15份的化学纤维加入至步骤1的混合物A中；将重量份数为0.0005-0.001份的抗氧化剂1010加入至步骤3的混合物B中；将重量份数为3-5份的色粉加入至步骤1的混合物A中。
通过上述技术方案，有助于提高每个步骤中加入的组分在相应的混合物中形成较好的分散，不易出现成团的现象。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.主要原料为废旧环氧树脂板粉末，是由废旧环氧树脂板经粉磨获得，将废弃物进行合理回收利用，减少废旧环氧树脂板污染环境的可能；
2.采用本申请中的原料制造获得的复合板材，具有与木质板材相似的外形，可被广泛应用于建材领域，从而替代依靠砍伐树木制造木板的方式，有助于提高可持续发展的能力；
3.通过改性空心玻璃微珠、纳米碳酸钙的相互配合，有助于提高废旧环氧树脂板粉末、废旧PET粉末、液体环氧树脂形成的树脂环境的粘性，同时降低酚醛树脂胶的使用量，并且提高本申请中的复合板材的抗冲击能力。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：一种再生复合板材，再生复合材料所包括的组分及其相应的重量份数如表1所示，且通过如下步骤制备获得：
步骤1，将废旧环氧树脂板粉、废旧PET粉末进行低温处理，低温处理的温度为-10℃，低温处理的时间为5min；筛选，取细度为30-60目的废旧环氧树脂板粉末和废旧PET粉末充分混合，获得混合物A；
步骤2，改性处理空心玻璃微珠，获得粒径为20-50μm的改性空心玻璃微珠；取填充物，其中，改性空心玻璃微珠、纳米碳酸钙的重量份数比为1∶40；
步骤3，将步骤1中获得的混合物A熔融，加入液体环氧树脂(AG80液体环氧树脂)、酚醛树脂胶，充分混合，获得混合物B；
步骤4，将纳米碳酸钙加入至混合物B中，充分混合，获得混合物C；
步骤5，将改性空心玻璃微珠加入至混合物C中，充分混合，获得混合物D；
步骤6，将步骤5中获得的混合物D依次进行定量铺装、热压成型(热压成型的温度为160℃，热压成型的时间为8min)、板面粗化处理、切边处理，获得再生复合板材。
其中，改性处理空心玻璃微珠的步骤如下：
步骤一，将空心玻璃微珠置于120℃的环境下2h，获得干燥空心玻璃微珠；
步骤二，按照无水乙醇与蒸馏水质量比为9∶1配制形成乙醇水溶液，再向乙醇水溶液中加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷(占干燥空心玻璃微珠的1.5wt％)，充分混合，再加入步骤一中获得的干燥空心玻璃微珠，充分混合，获得第一混合物；
步骤三，将步骤二中获得的第一混合物进行第一次热水浴处理，温度为55℃，同时配合超声处理3h，冷却至室温过筛，获得第二混合物；
步骤四，将聚氨酯预聚体加入至丙酮中，充分混合至完全溶解，再加入步骤三中获得的第二混合物，进行第二次热水浴处理，温度为45℃，且同时搅拌0.8h，真空抽滤、烘干，获得改性空心玻璃微珠。
其中，空心玻璃微珠购自秦皇玻璃微珠有限公司；593改性胺类固化剂购自中昊晨光化工研究院有限公司；三-(二甲胺基甲基)苯酚购自国药集团化学试剂有限公司；钛酸酯偶联剂购自南京曙光化工集团有限公司。
实施例2-5：一种再生复合板材，与实施例1的区别在于，再生复合材料所包括的组分及其相应的重量份数如表1所示。将593改性胺类固化剂和三-(二甲胺基甲基)苯酚加入至步骤5的混合物D中，充分混合；将钛酸酯偶联剂加入至步骤4中；将化学纤维加入至步骤1的混合物A中；将抗氧化剂1010加入至步骤3的混合物B中；将色粉加入至步骤1的混合物A中。
表1再生复合材料所包括的组分及其相应的重量份数
Figure BDA0001655607250000061
实施例6：一种再生复合板材，与实施例1的区别在于，再生复合板材的生产过程中，步骤1中，废旧环氧树脂板粉、废旧PET粉末低温处理的温度为-8℃，低温处理的时间为8min。
实施例7：一种再生复合板材，与实施例1的区别在于，再生复合板材的生产过程中，步骤1中，废旧环氧树脂板粉、废旧PET粉末低温处理的温度为-5℃，低温处理的时间为10min。
实施例8：一种再生复合板材，与实施例1的区别在于，再生复合板材的生产过程中，步骤2中，改性空心玻璃微珠、纳米碳酸钙的重量份数比为1∶45。
实施例9：一种再生复合板材，与实施例1的区别在于，再生复合板材的生产过程中，步骤2中，改性空心玻璃微珠、纳米碳酸钙的重量份数比为1∶50。
实施例10：一种再生复合板材，与实施例1的区别在于，改性处理空心玻璃微珠的步骤三中，第一次热水浴处理的温度为60℃，同时配合超声处理2.5h。
实施例11：一种再生复合板材，与实施例1的区别在于，改性处理空心玻璃微珠的步骤三中，第一次热水浴处理的温度为70℃，同时配合超声处理2h。
实施例12：一种再生复合板材，与实施例1的区别在于，改性处理空心玻璃微珠的步骤四中，第二次热水浴处理的温度为43℃，且同时搅拌1h。
实施例13：一种再生复合板材，与实施例1的区别在于，改性处理空心玻璃微珠的步骤四中，第二次热水浴处理的温度为40℃，且同时搅拌1.2h。
实施例14：一种再生复合板材，与实施例1的区别在于，步骤5中，先将改性空心玻璃微珠置于密封袋中，平铺于-5℃的温度下静置15min，取出后，再加入至混合物C中，充分混合。
实施例15：一种再生复合板材，与实施例1的区别在于，步骤5中，先将改性空心玻璃微珠置于密封袋中，平铺于0℃的温度下静置20min，取出后，再加入至混合物C中，充分混合。
对比例1：一种再生复合板材，与实施例1的区别在于，采用授权公告号为CN102686667B、授权公告日为2015年03月04日的中国专利公开了一种利用废电子线路板粉制造的防水防火零碳生态板材中，实施例1的方法进行生产。
对比例2：一种再生复合板材，与实施例1的区别在于，未添加改性空心玻璃微珠、纳米碳酸钙。
对比例3：一种再生复合板材，与实施例1的区别在于，未添加改性空心玻璃微珠。
对比例4：一种再生复合板材，与实施例1的区别在于，将改性空心玻璃微珠替换为等量的空心玻璃微珠。
对比例5：一种再生复合板材，与实施例1的区别在于，再生复合板材的生产过程中，步骤1中，废旧环氧树脂板粉、废旧PET粉末不采用低温处理。
试验：力学性能测试
试验样品：选取实施例1-15中获得的再生复合板作为试验样1-15，选取对比例1-5中获得的再生复合板作为对照样1-5。
试验方法：将试验样1-15、试验样1-15分别按照GB/T1043-92检测材料的拉伸强度；按照GB/T 1043-93检测材料的冲击强度；按照GB/T 1042-79检测材料的弯曲强度，记录并分析。
试验结果：试验样1-15、试验样1-15的力学性能如表2所示。
表2试验样1-15、试验样1-15的力学性能
Figure BDA0001655607250000081
由表2可知，试验样1-15中的抗张强度较好，保持在6-7.5MPa的范围内，简支梁无缺口冲击强度保持在3.7-4.1kj/m2的范围内，弯曲强度保持在31-34.2MPa的范围内，说明试验样1-15的强度较高，不易变形，且对冲击力的承受能力较好。
而对照样1-5的抗张强度、简支梁无缺口冲击强度、弯曲强度分别差于试验样1-15中的抗张强度、简支梁无缺口冲击强度、弯曲强度。其中，对照样1与试验样1-15相比，说明酚醛树脂胶的使用量对形成的样品的强度、抗冲击能力会造成较大的影响。对照样2-4与试验样1-15相比，说明改性空心玻璃微珠和纳米碳酸钙的配合使用、空心玻璃微珠的改性、以及改性空心玻璃微珠的使用，均有助于提高抗张强度、简支梁无缺口冲击强度、弯曲强度。对照样5与试验样1-15相比，说明废旧环氧树脂板粉、废旧PET粉末采用低温处理后，对提高抗张强度、简支梁无缺口冲击强度、弯曲强度具有较大的帮助。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种再生复合板材，其特征在于，由再生复合材料制备获得，所述再生复合材料包括如下重量份数的组分：
废旧环氧树脂板粉末38-50份；
废旧PET粉末35-50份；
液体环氧树脂15-35份；
填充剂1-5份；
酚醛树脂胶10-13份；
593改性胺类固化剂0 .5-1 .2份；
三-(二甲胺基甲基)苯酚0 .29-0 .65份；
所述填充剂包括重量份数比为1:40-50的改性空心玻璃微珠、纳米碳酸钙；
所述废旧环氧树脂板粉末、废旧PET粉末的细度为30-60目；所述改性空心玻璃微珠的粒径为20-50μm；
所述改性空心玻璃微珠通过如下步骤制备获得：
步骤一，将空心玻璃微珠置于120±5℃的环境下2-3h，获得干燥空心玻璃微珠；
步骤二，按照无水乙醇与蒸馏水质量比为9：1配制形成乙醇水溶液，再向乙醇水溶液中加入硅烷偶联剂，充分混合，再加入步骤一中获得的干燥空心玻璃微珠，充分混合，获得第一混合物；
步骤三，将步骤二中获得的第一混合物进行第一次热水浴处理，同时配合超声处理2-3h，冷却至室温过筛，获得第二混合物；
步骤四，将聚氨酯预聚体加入至丙酮中，充分混合至完全溶解，再加入步骤三中获得的第二混合物，进行第二次热水浴处理，且同时搅拌0 .8-1 .2h，真空抽滤、烘干，获得改性空心玻璃微珠；
所述步骤二中，硅烷偶联剂占干燥空心玻璃微珠的1-1 .5wt%；
所述步骤三中，第一次热水浴处理的温度为55-70℃；所述步骤四中，第二次热水浴处理的温度为40-45℃。
2.根据权利要求1所述的一种再生复合板材，其特征在于，所述再生复合板材还包括重量份数为1-2份的钛酸酯偶联剂。
3.根据权利要求2所述的一种再生复合板材，其特征在于，所述再生复合板材还包括重量份数为7-15份的化学纤维。
4.根据权利要求3所述的一种再生复合板材，其特征在于，所述再生复合板材还包括重量份数为0 .0005-0 .001份的抗氧化剂1010。
5.根据权利要求4所述的一种再生复合板材，其特征在于，所述再生复合板材还包括重量份数为3-5份的色粉。
6.根据权利要求1所述的一种再生复合板材，其特征在于，所述步骤二中，硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
7.一种再生复合板材的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，将废旧环氧树脂板粉、废旧PET粉末进行低温处理，筛选，取重量份数为38-50份、细度为30-60目的废旧环氧树脂板粉末，与重量份数为35-50份的废旧PET粉末充分混合，获得混合物A；
步骤2，改性处理空心玻璃微珠，获得改性空心玻璃微珠；取重量份数为1-5份的填充物，其中，改性空心玻璃微珠、纳米碳酸钙的重量份数比为1:40-50；
步骤3，将步骤1中获得的混合物A熔融，加入重量份数为15-35份的液体环氧树脂，10-13份的酚醛树脂胶，充分混合，获得混合物B；
步骤4，将纳米碳酸钙加入至混合物B中，充分混合，获得混合物C；
步骤5，将改性空心玻璃微珠加入至混合物C中，充分混合，获得混合物D；
步骤6，将步骤5中获得的混合物D依次进行定量铺装、热压成型、板面粗化处理、切边处理，获得再生复合板材；
所述步骤1中，低温处理的温度为-10~-5℃，低温处理的时间为5-10min；
所述步骤6中，热压成型的温度为160-180℃，热压成型的时间为6-8min。
8.根据权利要求7所述的一种再生复合板材的生产工艺，其特征在于，所述步骤5中，先将改性空心玻璃微珠置于密封袋中，平铺于-5~0℃的温度下静置15-20min，取出后，再加入至混合物C中，充分混合。
9.根据权利要求7所述的一种再生复合板材的生产工艺，其特征在于，将重量份数为0.5-1 .2份的593改性胺类固化剂和0 .29-0 .65份的三-(二甲胺基甲基)苯酚加入至步骤5的混合物D中，充分混合；将重量份数为1-2份的钛酸酯偶联剂加入至步骤4中；将重量份数为7-15份的化学纤维加入至步骤1的混合物A中；将重量份数为0 .0005-0 .001份的抗氧化剂1010加入至步骤3的混合物B中；将重量份数为3-5份的色粉加入至步骤1的混合物A中。
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