CN110003594A - 一种人造岗石废渣填充聚合物复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种人造岗石废渣填充聚合物复合材料，其原料如下：聚合物基材100份；人造岗石碳酸钙废渣0.05～80份。上述聚合物复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将人造岗石碳酸钙废渣加入高速粉碎机，实现废渣的超细粉碎；(2)将聚合物与人造岗石碳酸钙废渣粉体按一定比例共混，通过高速搅拌机搅拌10～20min，(3)将混合物通过双螺杆挤出机挤出造粒，随后通过注塑机注塑成型得到所需制品。本发明的优点在于：增强填料与基材之间的界面作用力，聚合物复合材料具有优异的综合性能；有效降低了聚合物复合材料的生产成本，避免了环境污染问题。

Description

一种人造岗石废渣填充聚合物复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚合物复合材料技术领域，特别涉及一种基于氢键复合的人造岗石废渣填充聚合物复合材料及其制备方法。
背景技术
常用的树脂型人造岗石是以有机树脂为粘结剂,与天然碎石、石粉、颜料等混合配制成混合料,经高真空高压成型、固化、脱模等工序制成方料，后续可通过大理石排锯锯切、抛光、防护等工序制作成各种厚度的板材或通过异形加工设备加工成各种异形工艺装饰材料。人造岗石加工过程中会产生大量的废渣，废渣的主要成分为碳酸钙和不饱和树脂，这些废渣难以降解且不能二次加工，处理不当会造成严重的环境污染问题。
碳酸钙作为一种重要的无机填料，由于其原料来源广泛、价格低廉、无毒、无味等特点，被广泛应用于制备聚合物复合材料。随着加工技术与设备的不断发展，碳酸钙已由原来单纯的填充剂变为一种新型的功能性填充材料，填充大量的碳酸钙不会明显降低制品的性能，反而可有效降低材料成本，同时赋予其优良的综合性能，如优良的力学性能、耐热性、尺寸稳定性等。但是因为碳酸钙粉体表面含有大量亲水性较强的羟基，呈亲水疏油性，同时无机粒子表面有静电作用、表面能较高,将其直接应用于填充聚合物，易于形成聚集体,导致其在聚合物基体中分散不均匀，致使所得制品力学性能等均难以满足实际应用要求。而目前已有的碳酸钙表面改性方法主要是通过表面活性剂和偶联剂直接对其进行改性，结果往往是改性效果不佳，改性剂分子对碳酸钙表面的包覆不完全，改性粉体在聚合物基体中的分散情况不理想，同时改性剂的使用会增加工业制品的成本，难以获得高值化产品。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种人造岗石废渣填充聚合物复合材料及其制备方法，能有效的解决上述现有技术存在的问题。
为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：
一种人造岗石废渣填充聚合物复合材料，其原料如下：
所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数；
聚合物基材 100份；
人造岗石碳酸钙废渣0.05～80份。
进一步地，所述人造岗石碳酸钙废渣为粉体，其成分为碳酸钙和不饱和树脂，
进一步地，人造岗石碳酸钙废渣目数为200～500目。
进一步地，所述聚合物基材为含有氢键配体的聚合物，所述聚合物为聚乙烯醇、聚氨酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚脲的其中一种。
进一步地，所述聚合物复合材料，其原料为：聚乙烯醇(PVA)100份，人造岗石碳酸钙废渣20份。
进一步地，所述聚合物复合材料，其原料为：尼龙-66 100份，人造岗石碳酸钙废渣10份。
本发明还公开了上述聚合物复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将人造岗石碳酸钙废渣加入高速粉碎机，实现废渣的超细粉碎；
(2)将聚合物与人造岗石碳酸钙废渣粉体按一定比例共混，通过高速搅拌机搅拌10～20min，
(3)将混合物通过双螺杆挤出机挤出造粒，随后通过注塑机注塑成型得到所需制品。
与现有技术相比本发明的优点在于：
通过人造岗石碳酸钙废渣中的含氧基团与聚合物中的氢键配体之间的强的氢键相互作用，增强填料与基材之间的界面作用力，无需添加其他改性剂便可实现人造岗石碳酸钙废渣在聚合物基体中的均匀分散，且制得的聚合物复合材料具有优异的综合性能；通过将人造岗石废渣的高值化利用，有效降低了聚合物复合材料的生产成本，避免了环境污染问题，本发明对制备具有低成本高性能的复合材料和回收利用岗石废弃物具有重要意义。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下举实施例，对本发明做进一步详细说明。
实施例1：
按质量称取聚乙烯醇(PVA)100份，人造岗石碳酸钙废渣20份。
首先将人造岗石碳酸钙废渣加入机械碾磨设备，由螺杆加压系统控制碾磨面间压力为5MPa，控制转速为30r/min，物料在磨盘中滞留时间为每次10s，得到人造岗石碳酸钙废渣粉体目数为300目。按比例向PVA中加入一定份数的废渣粉体和一定量的水、甲酰胺等增塑剂，并在高速混合机中进行机械混合，然后置于密闭容器中存放一周，使PVA充分吸收增塑剂。随后将混合物通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，挤出机螺杆温度设定为：130/140/145/150/150/140℃、螺杆转速为100rpm，然后通过注塑机在170℃条件下注塑制成哑铃型标准拉伸测试样条。
实施例2：
按质量称取尼龙-66 100份，人造岗石碳酸钙废渣10份。
首先将人造岗石碳酸钙废渣加入机械碾磨设备，由螺杆加压系统控制碾磨面间压力为5MPa，控制转速为30r/min，物料在磨盘中滞留时间为每次10s，得到人造岗石碳酸钙废渣粉体目数为300目。随后将尼龙-66与人造岗石碳酸钙废渣粉体按比例共混，加入高速搅拌机中搅拌10min，搅拌结束将混合物通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，挤出机螺杆温度设定为：250/260/265/270/270/260℃、螺杆转速为100rpm，然后用注塑机在270℃条件下注塑制成哑铃型标准拉伸测试样条。
比较例1：
按质量称取聚乙烯醇100份。制备过程同实施例1。
比较例2：
按质量称取尼龙-66 100份。制备过程同实施例2。
实施例与比较例的数据见下表:
表1检验结果
实施例1 实施例2 比较例1 比较例2
拉伸强度(MPa) 46.5 70.9 37.8 66.8
断裂伸长率(％) 129 19.0 122 33.3
杨氏模量(MPa) 731.2 1450.2 204.8 1433.7
冲击强度(kJ/m<sup>2</sup>) 32.4 13.9 7.2 8.8
从表1可以看出，本发明制备的一种基于氢键复合的人造岗石废渣填充聚合物复合材料具有更优异的力学性能。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的实施方法，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种人造岗石废渣填充聚合物复合材料，其特征在于：所述聚合物复合材料原料如下：
所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数；
聚合物基材 100份；
人造岗石碳酸钙废渣 0.05～80份。
2.根据权利要求1所述的一种人造岗石废渣填充聚合物复合材料，其特征在于：所述人造岗石碳酸钙废渣为粉体，其成分为碳酸钙和不饱和树脂。
3.根据权利要求2所述的一种人造岗石废渣填充聚合物复合材料，其特征在于：人造岗石碳酸钙废渣目数为200～500目。
4.根据权利要求1所述的一种人造岗石废渣填充聚合物复合材料，其特征在于：所述聚合物基材为含有氢键配体的聚合物，所述聚合物为聚乙烯醇、聚氨酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚脲的其中一种。
5.根据权利要求1所述的一种人造岗石废渣填充聚合物复合材料，其特征在于：所述聚合物复合材料，其原料为：聚乙烯醇(PVA)100份，人造岗石碳酸钙废渣20份。
6.根据权利要求1所述的一种人造岗石废渣填充聚合物复合材料，其特征在于：所述聚合物复合材料，其原料为：尼龙-66 100份，人造岗石碳酸钙废渣10份。
7.根据权利要求1所述的一种人造岗石废渣填充聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将人造岗石碳酸钙废渣加入高速粉碎机，实现废渣的超细粉碎；
(2)将聚合物与人造岗石碳酸钙废渣粉体按一定比例共混，通过高速搅拌机搅拌10～20min；
(3)将混合物通过双螺杆挤出机挤出造粒，随后通过注塑机注塑成型得到所需制品。
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