CN110229417B - 一种基于人造大理石废渣填料的塑料制品及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于人造大理石废渣填料的塑料制品及制备方法，该制品的组份以及各组份的质量份为：树脂100份、人造大理石废渣20～60份、表面改性剂0.5～8份；该方法包括：步骤一、人造大理石废渣的前期处理；步骤二、人造大理石废渣的表面改性；步骤三、制备塑料制品：本发明一方面可以丰富橡胶或塑料制品的填料品种来源，另一方面将大量堆积的人造大理石废渣开发利用起来，既可起到废物利用，增加经济收益的目的，又可减轻对生态环境的污染。

Description

一种基于人造大理石废渣填料的塑料制品及制备方法
技术领域
本发明涉及建筑废渣再利用领域，尤其是涉及一种基于人造大理石废渣填料的塑料制品及制备方法。
背景技术
CaCO3作为价格低廉的无机粒子填入塑料等高分子材料中，不仅可显著降低制品成本，而且可以改善高分子材料的力学性能。因此在塑料、橡胶、造纸、牙膏等行业中有着广泛的应用。CaCO3在橡胶工业中是最常见的橡胶填充剂之一。在橡胶制品中添加适量CaCO3，可提高制品的力学性能和抗老化性能。同时CaCO3也广泛应用于聚乙烯(PE)、高抗冲聚乙烯(HDPE)、聚苯乙烯(PS)、尼龙(PA)、聚丙烯(PP)等塑料制品中。在塑料制品中添加适量CaCO3，可提高制品的流变性能、耐热性能、硬度和刚性。
随着社会的发展，人民生活质量的提高，人民对大理石的需求也越来越大，而在生产切割人造大理石时产生的废渣的量也非常庞大，据了解的某人造大理石厂仅一年产生的废渣就有50-60万吨，大量堆积的废渣对生态环境造成不良影响，另外也是资源的巨大浪费。对这种人造大理石废渣的再次开发利用将在一定程度上减少其大量堆积的现状，及其对生态环境的破坏和污染。当然提高了经济效益，降低了一些制品的生产成本。人造大理石废渣中含有大量的CaCO3，其碳酸钙占68.1％，水占17.2％，聚苯乙烯占11.7％，二甘醇及乙二醇各占0.5％。干燥后的人造大理石废渣不是无机粒子，而是无机粒子与有机物质的复合体。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种基于人造大理石废渣填料的塑料制品及制备方法，以解决人造大理石废渣大量堆积的问题。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种基于人造大理石废渣填料的塑料制品，该制品的组份以及各组份的质量份为：树脂100份、人造大理石废渣20～60份、表面改性剂0.5～8份。
进一步的，树脂包括聚丙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚氯乙烯、ABS或聚乳酸。
进一步的，所述人造大理石废渣的组份以及各组份的质量份为：碳酸钙占60～75份，水占15～20份，聚苯乙烯占3～12份，二甘醇及乙二醇各占0.2～1份，杂质占1～5份，对苯二甲酸0～6份。
进一步的，所述杂质包括聚苯乙烯、乙基苯、1，3-二甲苯、苯乙烯、异丙基苯、α-蒎烯。
进一步的，人造大理石废渣为350～600目。
进一步的，表面改性剂包括铝酸酯、硼酸酯、钛酸酯、磷酸酯、高密度聚乙烯接枝马来酸酐、聚乙烯蜡、乙烯-丙烯酸共聚物蜡、季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双硬脂酰胺、硅烷偶联剂、木质素偶联剂、锡偶联剂或稀土偶联剂。
进一步的，树脂替换为橡胶。
一种基于人造大理石废渣填料的塑料制品的制备方法，该方法包括：
步骤一、人造大理石废渣的前期处理：
(1)将人造大理石废渣烘干；
(2)粉碎机粗粉碎；
(3)控制人造大理石废渣细度350～600目；
步骤二、人造大理石废渣的表面改性：
(1)采用表面改性剂对人造大理石废渣表面进行改性；
(2)将经过机械混合后的改性人造大理石废渣放入磨粉机中研磨；
(3)控制人造大理石废渣含水率≤5％；
步骤三、制备塑料制品：
将步骤二制得的适量改性人造大理石废渣与相对应的树脂混合均匀后，加入螺杆挤出机，并设定好相应的温度与转速，挤出后造粒，制样。
进一步的，将原步骤三替换为：
步骤三、制备橡胶制品：
将一定量的橡胶与第二步骤所制得的适量改性后人造大理石废渣在开练机上混炼，同时要设定好两滚轴的温度与辊距、前辊筒的转速。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明的目的是综合利用人造大理石废渣中含有大量碳酸钙成分，将表面改性过的人造大理石废渣(主要成分碳酸钙)作为橡胶或塑料制品的填充剂，获得力学性能优异的橡塑制品。一方面可以丰富橡胶或塑料制品的填料品种来源，另一方面将大量堆积的人造大理石废渣开发利用起来，既可起到废物利用，增加经济收益的目的，又可减轻对生态环境的污染。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种基于人造大理石废渣填料的塑料制品，该塑料制品的主要特征在于这种制品是由表面改性过的人造大理石废渣填充入塑料中，其原料包括了：
树脂(如聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚氯乙烯(PVC)、ABS、聚乳酸(PLA)等；
500-600目的人造大理石废渣(成分有碳酸钙、聚苯乙烯、二甘醇、乙二醇、乙基苯、1，3-二甲苯、苯乙烯、异丙基苯、α-蒎烯等)；人造大理石废渣中，各成分按质量比算，碳酸钙占68.1％，水占17.2％，聚苯乙烯占11.7％，二甘醇及乙二醇各占0.5％，其余为杂质。
表面改性剂可选：铝酸酯、硼酸酯、钛酸酯、磷酸酯、高密度聚乙烯接枝马来酸酐(HDPE-g-MAH)、聚乙烯蜡、乙烯-丙烯酸共聚物蜡、季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双硬脂酰胺、硅烷偶联剂、木质素偶联剂、锡偶联剂、稀土偶联剂等等。
树脂可替换为橡胶，这样制备出的是橡胶制品。
一种制备塑料制品方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、人造大理石废渣的前期处理
(1)将从某人造大理石厂取的部分废渣放入烘箱80℃烘干
(2)高速多功能粉碎机粗粉碎五分钟；
(3)过500目筛，收集，装袋。
步骤二、人造大理石废渣的表面改性
(1)采用表面改性剂(如铝酸酯、硼酸酯、钛酸酯、磷酸酯、硬脂酸硅烷偶联剂、石蜡、马来酸丙烯酸共聚物、木质素偶联剂稀土偶联剂、锡偶联剂等)对人造大理石废渣表面进行改进。
根据不同的树脂或橡胶选择合适的表面改性剂，并将该适量的表面改性剂与一定量的人造大理石，进行机械混合。
(2)将经过机械混合后的改性人造大理石废渣放入球磨机(或者雷蒙磨、立磨等)中研磨。
(3)将研磨后的人造大理石废渣置于干燥箱中烘干，控制人造大理石废渣含水率≤5％，用密封袋收集备用。
步骤三、制备橡塑制品
(1)若选取的的原料为树脂，则将步骤二制得的适量改性人造大理石废渣与相对应的树脂混合均匀后，加入螺杆挤出机，并设定好相应的温度与转速。挤出后造粒，制样。
(2)若选取的原料为橡胶，则将一定量的橡胶与第二步骤所制得的适量改性后人造大理石废渣在炼胶机上混炼，同时要设定好两滚轴的温度与辊距、前辊筒的转速。
实施例2
一种人造大理石废渣填料用于聚丙烯塑料制品的制备，其制备方法包括以下步骤：
步骤一、人造大理石废渣的前期处理
(1)将从某人造大理石厂取的部分废渣放入烘箱80℃烘干
(2)高速多功能粉碎机粗粉碎五分钟；
(3)过500目筛，收集，装袋。
步骤二、人造大理石废渣的表面改性
(1)采用表面改性剂铝酸酯对人造大理石废渣表面进行处理改性，然后使用JJ-1精密增力电动搅拌器进行机械混合。
(2)将经过机械混合后的改性人造大理石废渣放入球磨机中研磨。
(3)将研磨后的人造大理石废渣置于干燥箱中烘干，控制人造大理石废渣含水率≤5％，用密封袋收集备用。
步骤三、聚丙烯塑料制品的制备
(1)取100份干燥后的聚丙烯树脂，然后将上述经过表面改性的人造大理石废渣20-40份，搅拌混合均匀。
(2)将混合均匀的聚丙烯树脂与经过表面改性的人造大理石废渣加入预热好的挤出机中，使其更好的混合，然后挤出成型。
性能测试：
(1)外观
挤出后的聚丙烯塑料制品表面光滑，人造大理石废渣在树脂中分散均匀，未出现团聚现象，与未加入人造大理石废渣的聚丙烯塑料制品相比外观上差别不大；但与加入未经处理的人造大理石废渣的聚丙烯塑料制品相比，挤出的加入未经处理的人造大理石废渣的聚丙烯塑料制品表面粗糙，人造大理石废渣在树脂中分散不均匀。
(2)力学性能
将挤出的聚丙烯塑料制品进行制片，然后采用WDW-0.5C型电子拉伸试验机及仪器化摆锤冲击试验机对其测试。测试条件:拉伸强度、断裂伸长率参照GB/T1040-1992标准，式样为Ⅰ型，拉伸速度为50mm/min，标距50mm；冲击性能：按GB/T1043-93标准测试。测试结果为人造大理石废渣填料制备的聚丙烯塑料制品的拉伸强度为40.1/MPa，断裂伸长率为120/％，冲击强度为7.4KJ/m3。
实施例3
一种人造大理石废渣填料用于聚氯乙烯(PVC)塑料制品的制备，其制备方法包括以下步骤：
步骤一、人造大理石废渣的前期处理
(1)将从某人造大理石厂取的部分废渣放入烘箱80℃烘干
(2)高速多功能粉碎机粗粉碎五分钟；
(3)过500目筛，收集，装袋。
步骤二、人造大理石废渣的表面改性
(1)采用表面改性剂铝酸酯对人造大理石废渣表面进行改性。然后使用JJ-1精密增力电动搅拌器进行机械混合。
(2)将经过机械混合后的改性人造大理石废渣放入球磨机中研磨。
(3)将研磨后的人造大理石废渣置于干燥箱中烘干，用密封袋收集备用。
步骤三、聚氯乙烯(PVC)塑料制品的制备
(1)取100份干燥后的聚氯乙烯(PVC)树脂，然后将上述经过表面改性的人造大理石废渣20-40份，搅拌混合均匀。
(2)将混合均匀的聚氯乙烯(PVC)树脂与经过表面改性的人造大理石废渣加入预热好的挤出机中，使其更好的混合，然后挤出成型。
性能测试
(1)外观
挤出后的聚氯乙烯(PVC)塑料制品表面光滑，人造大理石废渣在树脂中分散均匀，未出现团聚现象，与未加入人造大理石废渣的聚氯乙烯(PVC)塑料制品相比外观上差别不大；但与加入未经处理的人造大理石废渣的聚氯乙烯(PVC)塑料制品相比，挤出的加入未经处理的人造大理石废渣的聚氯乙烯(PVC)塑料制品表面粗糙，人造大理石废渣在树脂中分散不均匀。
(2)力学性能
将挤出的聚氯乙烯(PVC)塑料制品进行制片，然后采用WDW-0.5C型电子拉伸试验机及仪器化摆锤冲击试验机对其测试。测试条件:拉伸强度、断裂伸长率参照GB/T1040-1992标准，式样为Ⅰ型，拉伸速度为50mm/min，标距50mm；冲击性能：按GB/T1043-93标准测试。测试结果为人造大理石废渣填料制备的聚氯乙烯(PVC)塑料制品的拉伸强度为28.3/MPa，断裂伸长率为56.7/％，冲击强度为5.4KJ/m3。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于人造大理石废渣填料的塑料制品，其特征在于，该制品的组份以及各组份的质量份为：树脂100份、人造大理石废渣20～60份、表面改性剂0.5～8份；所述人造大理石废渣的组份以及各组份的质量份为：碳酸钙60～75份，水15～20份，聚苯乙烯3～12份，二甘醇及乙二醇各0.2～1份，杂质1～5份，对苯二甲酸0～6份。
2.根据权利要求1所述的基于人造大理石废渣填料的塑料制品，其特征在于，树脂包括聚丙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚氯乙烯、ABS或聚乳酸。
3.根据权利要求1所述的基于人造大理石废渣填料的塑料制品，其特征在于，所述杂质包括乙基苯、1，3-二甲苯、苯乙烯、异丙基苯、α-蒎烯。
4.根据权利要求1所述的基于人造大理石废渣填料的塑料制品，其特征在于，人造大理石废渣为350～600目。
5.根据权利要求1所述的基于人造大理石废渣填料的塑料制品，其特征在于，表面改性剂包括铝酸酯、硼酸酯、钛酸酯、磷酸酯、高密度聚乙烯接枝马来酸酐、聚乙烯蜡、乙烯-丙烯酸共聚物蜡、季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双硬脂酰胺、硅烷偶联剂、木质素偶联剂、锡偶联剂或稀土偶联剂。
6.根据权利要求1所述的基于人造大理石废渣填料的塑料制品，其特征在于，树脂替换为橡胶。
7.一种基于权利要求1所述基于人造大理石废渣填料的塑料制品的制备方法，其特征在于，该方法包括：
步骤一、人造大理石废渣的前期处理：
(1)将人造大理石废渣烘干；
(2)粉碎机粗粉碎；
(3)控制人造大理石废渣细度350～600目；
步骤二、人造大理石废渣的表面改性：
(1)采用表面改性剂对人造大理石废渣表面进行改性；
(2)将经过机械混合后的改性人造大理石废渣放入磨粉机中研磨；
(3)控制人造大理石废渣含水率≤5％；
步骤三、制备塑料制品：
将步骤二制得的适量改性人造大理石废渣与相对应的树脂混合均匀后，加入螺杆挤出机，并设定好相应的温度与转速，挤出后造粒，制样。
8.根据权利要求7所述的基于人造大理石废渣填料的塑料制品的制备方法，其特征在于，将原步骤三替换为：
步骤三、制备橡胶制品：
将一定量的橡胶与第二步骤所制得的适量改性后人造大理石废渣在开练机上混炼，同时要设定好两滚轴的温度与辊距、前辊筒的转速。
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