CN111117280A - 一种轻质耐磨的复合环保材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发公开了一种轻质耐磨的复合环保材料，采用月桂酸二乙醇酰胺、邻苯二甲酸二甲酯、氢化蓖麻油、己二酸二辛酯、硫酸盐、聚四氟乙烯、玻璃珠、碳酸钙、硬脂酸锌、硅烷偶联剂、耐磨添加剂、轻质添加剂、抗氧剂进行有效配比，并且加入了农作物秸秆和塑料回收料，成功变废为宝，制备的复合环保材料具有耐磨性好、抗冲击强度、弯曲强度和拉伸强度高，提升了材料应用水平。本发明的轻质耐磨的复合环保材料原料廉价且来源广泛、制备工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强，符合国家发展战略，满足行业的要求，应用前景广泛。
Description
技术领域
本发明属于环保材料技术领域，具体涉及一种轻质耐磨的复合环保材料及其制备方法。
背景技术
农作物秸秆是一种重要的物质资源，不恰当地的处置，不仅造成资源浪费，更会对对环境造成破坏。很多大城市明令禁止燃烧秸秆，原因是因为燃烧秸秆所生成的气体对大气有极大地危害：增加空气中CO2的含量，其CO2的提高比例远远大于燃烧普通树木的比例；增加空气中的可吸入颗粒物，此颗粒物为白色粉末状固体；降低空气的能见度，燃烧时秸秆生成大量的白色固体烟雾。由于固体极小，所以成粉末状飘散，极其影响城市、高速公路、机场等地的能见度。例如1998年四川双流县的农民燃烧秸秆，导致成都双流机场数十个航班不能正常起降，造成很大的经济损失。
同时，随着世界工业的迅速发展，资源短缺、环境污染等问题日益严重，使得可再生资源的开发成为世界各国努力的方向。这其中的一大“元凶”就是塑料，随着经济的不断发展塑料在得到广泛使用的同时，也产生了大量的废旧塑料，这些废旧塑料的存放、运输、加工、等待被加工的废弃塑料原料应用及后处理若不得当，势必会破坏环境，危害百姓健康，甚至严重影响我们赖以生存的家园的可持续发展，从保护环境和节约能源的角度出发，这些废旧塑料的回收利用显得十分重要。但我国当前塑料回收技术水平低，回收体系亟待完善。目前的废旧塑料在经回收后，也只是经过简单的处理后就进行出售，因此，得到的产品的耐磨性能和抗拉伸性能差，技术含量低，造成很大的资源浪费。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种轻质耐磨的复合环保材料及其制备方法，以塑料回收料和农作物秸秆为主要原料，在与其它原料复配后所制备的复合环保材料具有优异的耐磨性、抗冲击强度、弯曲强度和拉伸强度。
为了克服上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种轻质耐磨的复合环保材料，按重量份计包括：塑料回收料75-85份、农作物秸秆20-80份、月桂酸二乙醇酰胺15-50份、耐磨添加剂20-30份、邻苯二甲酸二甲酯15-25份、氢化蓖麻油8-12份、己二酸二辛酯12-18份、硫酸盐15-25份、聚四氟乙烯6-15份、玻璃珠1-3份、碳酸钙1-10份、硬脂酸锌4-6份、硅烷偶联剂1-8份、轻质添加剂3-7份、抗氧剂1-5份。
作为上述方案的进一步改进，所述轻质耐磨的复合环保材料按重量份计包括：塑料回收料75份、农作物秸秆20份、月桂酸二乙醇酰胺15份、耐磨添加剂20份、邻苯二甲酸二甲酯15份、氢化蓖麻油8份、己二酸二辛酯12份、硫酸盐15份、聚四氟乙烯6份、玻璃珠1份、碳酸钙1份、硬脂酸锌4份、硅烷偶联剂1份、轻质添加剂3份、抗氧剂1份。
作为上述方案的进一步改进，所述轻质耐磨的复合环保材料按重量份计包括：塑料回收料85份、农作物秸秆80份、月桂酸二乙醇酰胺50份、耐磨添加剂30份、邻苯二甲酸二甲酯25份、氢化蓖麻油12份、己二酸二辛酯18份、硫酸盐25份、聚四氟乙烯15份、玻璃珠3份、碳酸钙10份、硬脂酸锌6份、硅烷偶联剂8份、轻质添加剂7份、抗氧剂5份。
作为上述方案的进一步改进，所述轻质耐磨的复合环保材料按重量份计包括：塑料回收料80份、农作物秸秆50份、月桂酸二乙醇酰胺30份、耐磨添加剂25份、邻苯二甲酸二甲酯20份、氢化蓖麻油10份、己二酸二辛酯15份、硫酸盐20份、聚四氟乙烯12份、玻璃珠2份、碳酸钙5份、硬脂酸锌5份、硅烷偶联剂4份、轻质添加剂5份、抗氧剂3份。
作为上述方案的进一步改进，所述抗氧剂为2，6-3三级丁基-4-甲基苯酚、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚。
作为上述方案的进一步改进，所述耐磨添加剂为纳米碳化硅、纳米氧化铝、纳米氧化锌按重量份之比(2-5):(1-5):1成的混合物。优选为4:3:1。
作为上述方案的进一步改进，所述农作物秸秆为稻秸秆、玉米秸秆、芦苇秸秆，按重量份之比(2-5):1:(1-3)组成的混合物。优选为3:1:2。
作为上述方案的进一步改进，所述轻质添加剂为轻质碳酸钙、膨胀珍珠岩和玻化微珠重量份之比3:1:2组成的混合物。
一种轻质耐磨的复合环保材料的制备方法，包括如下步骤：
1)按如上所述轻质耐磨的复合环保材料的配方称取原料，备用；
2)将农作物秸秆加入粉碎机中粉碎，输送到烘干机中，在70-80℃下烘干至水分含量为5-7％，得到农作物秸秆粉末；
3)将塑料回收料、月桂酸二乙醇酰胺、邻苯二甲酸二甲酯、氢化蓖麻油、己二酸二辛酯、硫酸盐、聚四氟乙烯、玻璃珠、碳酸钙、硬脂酸锌、硅烷偶联剂加入热混机中，以950r/min的速度进行高速混合，混合时间为15-50min，再将混合物加入反应釜，于85℃搅拌1-2h，随后用酸将pH调节至5.0-5.5，再升温至90℃，搅拌5-7h，再将pH调至中性，得混合料；
4)向混合料中加入农作物秸秆粉末和耐磨添加剂、轻质添加剂、抗氧剂，在80-100℃下高速搅拌30-60min，混合均匀，经冷却，得轻质耐磨的复合环保材料。
作为上述方案的进一步改进，所述升温后保温过程中的温度升至115-165℃，保温时长10-80min。
本发明的有益效果：本发明提出了一种轻质耐磨的复合环保材料，采用月桂酸二乙醇酰胺、邻苯二甲酸二甲酯、氢化蓖麻油、己二酸二辛酯、硫酸盐、聚四氟乙烯、玻璃珠、碳酸钙、硬脂酸锌、硅烷偶联剂、耐磨添加剂、轻质添加剂、抗氧剂进行有效配比，并且加入了农作物秸秆和塑料回收料，成功变废为宝，制备的复合环保材料具有耐磨性好、抗冲击强度、弯曲强度和拉伸强度高，提升了材料应用水平。本发明的轻质耐磨的复合环保材料原料廉价且来源广泛、制备工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强，符合国家发展战略，满足行业的要求，应用前景广泛。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行具体描述，以便于所属技术领域的人员对本发明的理解。有必要在此特别指出的是，实施例只是用于对本发明做进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术熟练人员，根据上述发明内容对本发明所作出的非本质性的改进和调整，应仍属于本发明的保护范围。同时，下述所提及的原料未详细说明的，均为市售产品；未详细提及的工艺步骤或提取方法为均为本领域技术人员所知晓的工艺步骤或提取方法。
实施例1
一种轻质耐磨的复合环保材料，按重量份计包括：塑料回收料75份、农作物秸秆20份、月桂酸二乙醇酰胺15份、耐磨添加剂20份、邻苯二甲酸二甲酯15份、氢化蓖麻油8份、己二酸二辛酯12份、硫酸盐15份、聚四氟乙烯6份、玻璃珠1份、碳酸钙1份、硬脂酸锌4份、硅烷偶联剂1份、轻质添加剂3份、抗氧剂1份。
一种轻质耐磨的复合环保材料的制备方法，包括如下步骤：
1)按如上配方称取原料，备用；
2)将农作物秸秆加入粉碎机中粉碎，输送到烘干机中，在70℃下烘干至水分含量为5-7％，得到农作物秸秆粉末；
3)将塑料回收料、月桂酸二乙醇酰胺、邻苯二甲酸二甲酯、氢化蓖麻油、己二酸二辛酯、硫酸盐、聚四氟乙烯、玻璃珠、碳酸钙、硬脂酸锌、硅烷偶联剂加入热混机中，以950r/min的速度进行高速混合，混合时间为15min，再将混合物加入反应釜，于85℃搅拌1h，随后用稀盐酸将pH调节至5.0-5.5，再升温至90℃，搅拌5h，再将pH调至中性，得混合料；
4)向混合料中加入农作物秸秆粉末和耐磨添加剂、轻质添加剂、抗氧剂，在80℃下高速搅拌30min，混合均匀，经冷却，得轻质耐磨的复合环保材料成品1。
实施例2
一种轻质耐磨的复合环保材料，按重量份计包括：塑料回收料85份、农作物秸秆80份、月桂酸二乙醇酰胺50份、耐磨添加剂30份、邻苯二甲酸二甲酯25份、氢化蓖麻油12份、己二酸二辛酯18份、硫酸盐25份、聚四氟乙烯15份、玻璃珠3份、碳酸钙10份、硬脂酸锌6份、硅烷偶联剂8份、轻质添加剂7份、抗氧剂5份。
一种轻质耐磨的复合环保材料的制备方法，包括如下步骤：
1)按如上配方称取原料，备用；
2)将农作物秸秆加入粉碎机中粉碎，输送到烘干机中，在80℃下烘干至水分含量为5-7％，得到农作物秸秆粉末；
3)将塑料回收料、月桂酸二乙醇酰胺、邻苯二甲酸二甲酯、氢化蓖麻油、己二酸二辛酯、硫酸盐、聚四氟乙烯、玻璃珠、碳酸钙、硬脂酸锌、硅烷偶联剂加入热混机中，以950r/min的速度进行高速混合，混合时间为50min，再将混合物加入反应釜，于85℃搅拌2h，随后用稀盐酸将pH调节至5.0-5.5，再升温至90℃，搅拌7h，再将pH调至中性，得混合料；
4)向混合料中加入农作物秸秆粉末和耐磨添加剂、轻质添加剂、抗氧剂，在100℃下高速搅拌60min，混合均匀，经冷却，得轻质耐磨的复合环保材料成品2。
实施例3
一种轻质耐磨的复合环保材料，按重量份计包括：塑料回收料80份、农作物秸秆50份、月桂酸二乙醇酰胺30份、耐磨添加剂25份、邻苯二甲酸二甲酯20份、氢化蓖麻油10份、己二酸二辛酯15份、硫酸盐20份、聚四氟乙烯12份、玻璃珠2份、碳酸钙5份、硬脂酸锌5份、硅烷偶联剂4份、轻质添加剂5份、抗氧剂3份。
一种轻质耐磨的复合环保材料的制备方法，包括如下步骤：
1)按如上配方称取原料，备用；
2)将农作物秸秆加入粉碎机中粉碎，输送到烘干机中，在75℃下烘干至水分含量为5-7％，得到农作物秸秆粉末；
3)将塑料回收料、月桂酸二乙醇酰胺、邻苯二甲酸二甲酯、氢化蓖麻油、己二酸二辛酯、硫酸盐、聚四氟乙烯、玻璃珠、碳酸钙、硬脂酸锌、硅烷偶联剂加入热混机中，以950r/min的速度进行高速混合，混合时间为35min，再将混合物加入反应釜，于85℃搅拌1.5h，随后用稀盐酸将pH调节至5.0-5.5，再升温至90℃，搅拌6h，再将pH调至中性，得混合料；
4)向混合料中加入农作物秸秆粉末和耐磨添加剂、轻质添加剂、抗氧剂，在90℃下高速搅拌45min，混合均匀，经冷却，得轻质耐磨的复合环保材料成品3。
对比例1
市场外购自东莞市金牛有机硅科技有限公司的JNS-802防霉胶，也是一种复合环保材料，记为对比例成品1。
实施例4
将实施例1-3制得的轻质耐磨的复合环保材料成品1-3和对比例成品1分别进行耐磨性、抗冲击强度、弯曲强度和拉伸强度等性能测试，如下表1所示。
表1轻质耐磨的复合环保材料成品1-3的性能测试结果
从表1可知，本发明的轻质耐磨的复合环保材料具有更好的耐磨性、抗冲击强度、弯曲强度和拉伸强度，其中加入了农作物秸秆和塑料回收料，成功变废为宝，大大提升了材料应用水平。本发明的轻质耐磨的复合环保材料原料廉价且来源广泛、制备工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下还可以做出若干简单推演或替换，而不必经过创造性的劳动。因此，本领域技术人员根据本发明的揭示，对本发明做出的简单改进都应该在本发明的保护范围之内。上述实施例为本发明的优选实施例，凡与本发明类似的工艺及所作的等效变化，均应属于本发明的保护范畴。
Claims (9)
1.一种轻质耐磨的复合环保材料，其特征在于，按重量份计包括：塑料回收料75-85份、农作物秸秆20-80份、月桂酸二乙醇酰胺15-50份、耐磨添加剂20-30份、邻苯二甲酸二甲酯15-25份、氢化蓖麻油8-12份、己二酸二辛酯12-18份、硫酸盐15-25份、聚四氟乙烯6-15份、玻璃珠1-3份、碳酸钙1-10份、硬脂酸锌4-6份、硅烷偶联剂1-8份、轻质添加剂3-7份、抗氧剂1-5份。
2.根据权利要求1所述的轻质耐磨的复合环保材料，其特征在于，所述轻质耐磨的复合环保材料按重量份计包括：塑料回收料75份、农作物秸秆20份、月桂酸二乙醇酰胺15份、耐磨添加剂20份、邻苯二甲酸二甲酯15份、氢化蓖麻油8份、己二酸二辛酯12份、硫酸盐15份、聚四氟乙烯6份、玻璃珠1份、碳酸钙1份、硬脂酸锌4份、硅烷偶联剂1份、轻质添加剂3份、抗氧剂1份。
3.根据权利要求1所述的轻质耐磨的复合环保材料，其特征在于，所述轻质耐磨的复合环保材料按重量份计包括：塑料回收料85份、农作物秸秆80份、月桂酸二乙醇酰胺50份、耐磨添加剂30份、邻苯二甲酸二甲酯25份、氢化蓖麻油12份、己二酸二辛酯18份、硫酸盐25份、聚四氟乙烯15份、玻璃珠3份、碳酸钙10份、硬脂酸锌6份、硅烷偶联剂8份、轻质添加剂7份、抗氧剂5份。
4.根据权利要求1所述的轻质耐磨的复合环保材料，其特征在于，所述轻质耐磨的复合环保材料按重量份计包括：塑料回收料80份、农作物秸秆50份、月桂酸二乙醇酰胺30份、耐磨添加剂25份、邻苯二甲酸二甲酯20份、氢化蓖麻油10份、己二酸二辛酯15份、硫酸盐20份、聚四氟乙烯12份、玻璃珠2份、碳酸钙5份、硬脂酸锌5份、硅烷偶联剂4份、轻质添加剂5份、抗氧剂3份。
5.根据权利要求1所述的轻质耐磨的复合环保材料，其特征在于，所述抗氧剂为2，6-3三级丁基-4-甲基苯酚、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚。
6.根据权利要求1所述的轻质耐磨的复合环保材料，其特征在于，所述耐磨添加剂为纳米碳化硅、纳米氧化铝、纳米氧化锌按重量份之比(2-5):(1-5):1成的混合物。
7.根据权利要求1所述的轻质耐磨的复合环保材料，其特征在于，所述农作物秸秆为稻秸秆、玉米秸秆、芦苇秸秆，按重量份之比(2-5):1:(1-3)组成的混合物。
8.根据权利要求1所述的轻质耐磨的复合环保材，其特征在于，所述轻质添加剂为轻质碳酸钙、膨胀珍珠岩和玻化微珠重量份之比3:1:2组成的混合物。
9.一种轻质耐磨的复合环保材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)按权利要求1-8任意项所述轻质耐磨的复合环保材料的原料配方称取各原料，备用；
2)将农作物秸秆加入粉碎机中粉碎，输送到烘干机中，在70-80℃下烘干至水分含量为5-7％，得到农作物秸秆粉末；
3)将塑料回收料、月桂酸二乙醇酰胺、邻苯二甲酸二甲酯、氢化蓖麻油、己二酸二辛酯、硫酸盐、聚四氟乙烯、玻璃珠、碳酸钙、硬脂酸锌、硅烷偶联剂加入热混机中，以950r/min的速度进行高速混合，混合时间为15-50min，再将混合物加入反应釜，于85℃搅拌1-2h，随后用酸将pH调节至5.0-5.5，再升温至90℃，搅拌5-7h，再将pH调至中性，得混合料；
4)向混合料中加入农作物秸秆粉末和耐磨添加剂、轻质添加剂、抗氧剂，在80-100℃下高速搅拌30-60min，混合均匀，经冷却，得轻质耐磨的复合环保材料。
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