CN110408151A - 一种综合利用造纸白泥制备pvc母粒的方法以及pvc母粒 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种综合利用造纸白泥制备PVC母粒的方法以及PVC母粒，属于白泥回收利用技术领域。本发明通过对造纸白泥进行改性将其作为填料应用在制备PVC母粒中。本发明的整个工艺过程简单、易操作，且不涉及耗能高的煅烧处理工艺，成本低，绿色环保，同时扩展了白泥在塑料领域中的推广应用。

Description

一种综合利用造纸白泥制备PVC母粒的方法以及PVC母粒
技术领域
本发明涉及白泥回收利用技术领域，具体涉及一种综合利用造纸白泥制备PVC母粒的方法以及PVC母粒。
背景技术
造纸废料白泥是造纸制浆过程中产生的一种灰白色膏状物，其主要成分为碳酸钙，此外还含有一些在苛化过程中加入过量石灰与水反应产生的水合物、残余的氢氧化钠以及少量的尘埃、杂质(如硅酸钙、硫化钠，铁、镁、铝的化合物等)。造纸白泥具有含水率大、碱性强和颗粒细度大等特点。对白泥进行处理的传统方法主要为填埋法和煅烧法。填埋法容易造成地下水污染。煅烧法投资能耗大，且循环利用时受纸浆中硅含量的限制。
针对上述缺陷，目前对造纸白泥的综合利用主要包括建筑材料中的应用，塑料行业中的应用以及环保行业中的应用。在建筑材料领域中，由于需要将白泥进行脱水和干燥，仍然存在能耗高的问题，经济效益不佳，限制其在该领域的推广应用。同样地，在环保行业中，白泥作为脱硫剂应用，由于白泥用于煤燃烧脱硫剂与型煤的粘合剂时，在一定温度下不可避免地会分解产生二氧化硫，增加了对环境的污染。白泥作为填料应用在塑料中其成本和环保性相对优于前两者，但是由于白泥本身为无机物，主要成分是碳酸钙，其在基体中的分散性也制约着白泥在该领域的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种综合利用造纸白泥制备PVC母粒的方法以及PVC母粒，以解决现有白泥回收工艺成本高、不环保、经济价值低的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种综合利用造纸白泥制备PVC母粒的方法，包括：
(1)将白泥按照固液质量比为1：(5-20)与浓度为1.5-2mol/L的草酸溶液混合，在超声条件下浸泡处理30-45min，然后升温至30-40℃搅拌反应30-60min，得到第一样品；
(2)将所述第一样品与占第一样品质量10-20％的废纸浆混合，球磨4-6h，静置分层，去除上层清液，得到第二样品；其中，所述废纸浆中固液质量比为1：(8-10)；
(3)将聚乙烯塑炼，然后依次加入第二样品和肉桂酸混炼，直至母胶炼干至恒重，然后加入石蜡在60-80℃下混炼，然后在130-150℃下挤出造粒，得到白泥母粒；其中，第二样品、聚乙烯、肉桂酸和石蜡的质量比为1：(0.4-0.6)：(0.6-0.8)：(0.6-0.8)；
(4)将白泥母粒与PVC按照质量比为(30-40)：100混炼，挤出造粒，制得PVC母粒。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，步骤(1)还包括：在将白泥与草酸溶液混合之前进行预处理，其具体过程包括：将白泥粗品进行多次水洗和过筛处理，在最后一次洗涤中通入二氧化碳气体，搅拌反应30-45min后，得到碳酸钙含量大于50％的白泥优品。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，步骤(1)中，超声震荡的功率为200-300W。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述白泥为木浆造纸白泥。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，步骤(4)还包括加入60-100目的木粉，木粉与PVC的质量比为(5-10)：100。
上述的方法制备得到的PVC母粒。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过草酸对白泥进行改性处理，使白泥作为PVC填料而均匀分散在PVC基体中。本发明利用草酸中含有的极性基团：羧酸根离子，使极性极端吸附白泥粒子，其疏水性端向外，从而使得亲水的白泥粒子表面变成疏水表面，提高白泥离子与PVC基体之间润湿性和亲和性，进而提高了白泥在PVC基体中分散效果和补强效果。在对白泥进行表面改性处理时，本发明通过超声震荡和升温搅拌加强白泥与草酸的反应活性，进一步提高对白泥的利用率。
本发明在改性白泥的基础上加入造纸废物：废纸浆，利用纸浆中的木质素对白泥进一步处理。木质素结构中甲氧基、酚羟基和羰基等活性基团可提高白泥填料在PVC基体中的相容性，提高白泥粒子与PVC基体之间的界面结合强度，使白泥粒子不仅能够很好地分散在PVC基体中，同时还能增强PVC型材的力学性能。
在制备白泥母粒时，本发明添加了肉桂酸一同混炼，同时还加入了石蜡，优化了PVC母粒配方。其中，肉桂酸作为热稳定剂添加，能够提高PVC型材的耐高温性和耐老化性，石蜡的加入可对母胶进行二次包覆。
作为优选，本发明对收集的白泥粗品进行预处理，通过多次水洗和过筛去除白泥中可溶性物质，例如氢氧化钠，以及白泥中的尘埃杂质。并且通过通入二氧化碳气体将白泥中的氧化钙转化为碳酸钙，提高白泥中碳酸钙的含量，从而得到白泥优品，进而提高后续PVC母粒产品品质。
作为优选，当白泥为木浆造纸白泥时，本发明还通过加入60-100目的木粉来改善PVC型材的力学性能。本发明通过加入适量的木粉，利用木粉本身的纤维结构与PVC分子相互交叉缠绕，提高最终型材的弯曲强度和拉伸强度。
本发明的整个工艺过程简单、易操作，且不涉及耗能高的煅烧处理工艺，成本低，绿色环保，同时扩展了白泥在塑料领域中的推广应用。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1：
本实施例的综合利用造纸白泥制备PVC母粒的方法，包括：
(1)将白泥按照固液质量比为1：5与浓度为1.5mol/L的草酸溶液混合，在功率为200W的超声条件下浸泡处理45min，然后升温至30℃搅拌反应60min，得到第一样品；
(2)将所述第一样品与占第一样品质量10％的废纸浆混合，球磨4h，静置分层，去除上层清液，得到第二样品；其中，所述废纸浆中固液质量比为1：8；
(3)将聚乙烯塑炼，然后依次加入第二样品和肉桂酸混炼，直至母胶炼干至恒重，然后加入石蜡在60℃下混炼，然后在130℃下挤出造粒，得到白泥母粒；其中，第二样品、聚乙烯、肉桂酸和石蜡的质量比为1：0.4：0.6：0.6；
(4)将白泥母粒与PVC按照质量比为30：100混炼，挤出造粒，制得PVC母粒。
实施例2：
本实施例的综合利用造纸白泥制备PVC母粒的方法，包括：
(1)将白泥按照固液质量比为1：20与浓度为2mol/L的草酸溶液混合，在功率为300W的超声条件下浸泡处理30min，然后升温至40℃搅拌反应30min，得到第一样品；
(2)将所述第一样品与占第一样品质量20％的废纸浆混合，球磨6h，静置分层，去除上层清液，得到第二样品；其中，所述废纸浆中固液质量比为1：10；
(3)将聚乙烯塑炼，然后依次加入第二样品和肉桂酸混炼，直至母胶炼干至恒重，然后加入石蜡在80℃下混炼，然后在150℃下挤出造粒，得到白泥母粒；其中，第二样品、聚乙烯、肉桂酸和石蜡的质量比为1：0.6：0.8：0.8；
(4)将白泥母粒与PVC按照质量比为40：100混炼，挤出造粒，制得PVC母粒。
实施例3：
本实施例的综合利用造纸白泥制备PVC母粒的方法，包括：
(1)将白泥按照固液质量比为1：10与浓度为1.8mol/L的草酸溶液混合，在功率为250W的超声条件下浸泡处理40min，然后升温至35℃搅拌反应50min，得到第一样品；
(2)将所述第一样品与占第一样品质量15％的废纸浆混合，球磨5h，静置分层，去除上层清液，得到第二样品；其中，所述废纸浆中固液质量比为1：9；
(3)将聚乙烯塑炼，然后依次加入第二样品和肉桂酸混炼，直至母胶炼干至恒重，然后加入石蜡在70℃下混炼，然后在140℃下挤出造粒，得到白泥母粒；其中，第二样品、聚乙烯、肉桂酸和石蜡的质量比为1：0.5：0.75：0.75；
(4)将白泥母粒与PVC按照质量比为32：100混炼，挤出造粒，制得PVC母粒。
实施例4：
本实施例的综合利用造纸白泥制备PVC母粒的方法，包括：
(1)将木浆造纸白泥粗品进行3次水洗和过筛处理，在最后一次洗涤中通入二氧化碳气体，搅拌反应30min后，得到碳酸钙含量为50.3％的白泥优品；将白泥按照固液质量比为1：5与浓度为1.5mol/L的草酸溶液混合，在功率为200W的超声条件下浸泡处理45min，然后升温至30℃搅拌反应60min，得到第一样品；
(2)将所述第一样品与占第一样品质量10％的废纸浆混合，球磨4h，静置分层，去除上层清液，得到第二样品；其中，所述废纸浆中固液质量比为1：8；
(3)将聚乙烯塑炼，然后依次加入第二样品和肉桂酸混炼，直至母胶炼干至恒重，然后加入石蜡在60℃下混炼，然后在130℃下挤出造粒，得到白泥母粒；其中，第二样品、聚乙烯、肉桂酸和石蜡的质量比为1：0.4：0.6：0.6；
(4)将白泥母粒、60目的木粉与PVC按照质量比为30：5：100混炼，挤出造粒，制得PVC母粒。
实施例5：
本实施例的综合利用造纸白泥制备PVC母粒的方法，包括：
(1)将木浆造纸白泥粗品进行5次水洗和过筛处理，在最后一次洗涤中通入二氧化碳气体，搅拌反应45min后，得到碳酸钙含量为61.6％的白泥优品；将白泥按照固液质量比为1：20与浓度为2mol/L的草酸溶液混合，在功率为300W的超声条件下浸泡处理30min，然后升温至40℃搅拌反应30min，得到第一样品；
(2)将所述第一样品与占第一样品质量20％的废纸浆混合，球磨6h，静置分层，去除上层清液，得到第二样品；其中，所述废纸浆中固液质量比为1：10；
(3)将聚乙烯塑炼，然后依次加入第二样品和肉桂酸混炼，直至母胶炼干至恒重，然后加入石蜡在80℃下混炼，然后在150℃下挤出造粒，得到白泥母粒；其中，第二样品、聚乙烯、肉桂酸和石蜡的质量比为1：0.6：0.8：0.8；
(4)将白泥母粒、100目的木粉与PVC按照质量比为40：10：100混炼，挤出造粒，制得PVC母粒。
实施例6：
本实施例的综合利用造纸白泥制备PVC母粒的方法，包括：
(1)将木浆造纸白泥粗品进行4次水洗和过筛处理，在最后一次洗涤中通入二氧化碳气体，搅拌反应40min后，得到碳酸钙含量大于56.5％的白泥优品；将白泥按照固液质量比为1：10与浓度为1.8mol/L的草酸溶液混合，在功率为250W的超声条件下浸泡处理40min，然后升温至35℃搅拌反应50min，得到第一样品；
(2)将所述第一样品与占第一样品质量15％的废纸浆混合，球磨5h，静置分层，去除上层清液，得到第二样品；其中，所述废纸浆中固液质量比为1：9；
(3)将聚乙烯塑炼，然后依次加入第二样品和肉桂酸混炼，直至母胶炼干至恒重，然后加入石蜡在70℃下混炼，然后在140℃下挤出造粒，得到白泥母粒；其中，第二样品、聚乙烯、肉桂酸和石蜡的质量比为1：0.5：0.75：0.75；
(4)将白泥母粒、80目的木粉与PVC按照质量比为32：8：100混炼，挤出造粒，制得PVC母粒。
试验例：
将上述实施例的PVC母粒按照表1中的工艺参数进行注塑成型，注塑设备为GEK-80注塑成型机，制得PVC型材，然后对得到的PVC型材进性能测试，测试结果见表2。
表1
表2
从表2可以看出，采用本发明实施例的PVC母粒的PVC型材，其弯曲强度、拉伸强度、缺口冲击强度和维卡软化温度均高于现有的白泥PVC型材，具有极大的应用价值。本发明不仅对造纸废物白泥进行了回收利用，解决了白泥的处理问题同时通过本发明的工艺将其应用在制备PVC母粒中，还获得性能优异的PVC型材。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种综合利用造纸白泥制备PVC母粒的方法，其特征在于，包括：
(1)将白泥按照固液质量比为1：(5-20)与浓度为1.5-2mol/L的草酸溶液混合，在超声条件下浸泡处理30-45min，然后升温至30-40℃搅拌反应30-60min，得到第一样品；
(2)将所述第一样品与占第一样品质量10-20％的废纸浆混合，球磨4-6h，静置分层，去除上层清液，得到第二样品；其中，所述废纸浆中固液质量比为1：(8-10)；
(3)将聚乙烯塑炼，然后依次加入第二样品和肉桂酸混炼，直至母胶炼干至恒重，然后加入石蜡在60-80℃下混炼，然后在130-150℃下挤出造粒，得到白泥母粒；其中，第二样品、聚乙烯、肉桂酸和石蜡的质量比为1：(0.4-0.6)：(0.6-0.8)：(0.6-0.8)；
(4)将白泥母粒与PVC按照质量比为(30-40)：100混炼，挤出造粒，制得PVC母粒。
2.根据权利要求1所述的综合利用造纸白泥制备PVC母粒的方法，其特征在于，步骤(1)还包括：在将白泥与草酸溶液混合之前进行预处理，其具体过程包括：将白泥粗品进行多次水洗和过筛处理，在最后一次洗涤中通入二氧化碳气体，搅拌反应30-45min后，得到碳酸钙含量大于50％的白泥优品。
3.根据权利要求1所述的综合利用造纸白泥制备PVC母粒的方法，其特征在于，步骤(1)中，超声震荡的功率为200-300W。
4.根据权利要求1至3任一项所述的综合利用造纸白泥制备PVC母粒的方法，其特征在于，所述白泥为木浆造纸白泥。
5.根据权利要求4所述的综合利用造纸白泥制备PVC母粒的方法，其特征在于，步骤(4)还包括加入60-100目的木粉，木粉与PVC的质量比为(5-10)：100。
6.权利要求1-5任一项所述的方法制备得到的PVC母粒。
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