CN111621122B - 一种复合材料及其制备方法、挤出设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及材料领域，公开一种复合材料，按重量百分比计包括以下原料：废旧纺织品60‑85wt％，聚烯烃树脂5‑25wt％，无机填料5‑15wt％；其中，所述废旧纺织品中含有聚酯纤维，且所述聚酯纤维在所述废旧纺织品中的质量占比≥60％；所述复合材料中存在聚酯纤维。该复合材料的结构类似于传统的木塑复合材料，能够解决利用废旧纺织品制备的材料无法代替木塑复合材料的问题。另外本发明还公开了一种挤出设备，用于制备本发明的复合材料。

Description

一种复合材料及其制备方法、挤出设备
技术领域
本发明涉及材料领域，特别涉及一种复合材料及其制备方法，以及挤出设备。
背景技术
木塑复合材料(Wood-Plastic Composites)简写WPC，是一类利用高分子树脂(一般采用聚乙烯或聚丙烯)和生物质纤维为主要原料，通过挤出、注塑、热压等成型工艺制备的一种复合材料，广泛应用于建筑、包装、运输、汽车工业、办公家具、体育设备等各种实体木材或塑料制品应用领域，有着巨大的市场潜力。过去的一年里，我国的木塑复合材料行业仍然延续之前的高速发展态势，全年的产、销以及出口量保持在25-30％的增长率。但是行业问题也比较明显：1、塑料成本高，特别是国家禁止进口废塑料以来再生塑料原料供应紧张，价格一路上涨；2、由于木塑复合材料中含有一定数量的木纤维，当其长期用于户外环境时，阳光、雨水以及适宜的温度都为真菌的生长提供了客观条件，因此易受使用环境中真菌、细菌等微生物的影响而导致霉变、腐朽进而劣化降低使用寿命；3、中国是一个森林资源比较缺乏的国家，大量的木塑复合材料中的木纤维依靠进口，如果能够找到合适的替代品则会极大保护中国的森林资源。
同时，我国每年消耗的纺织品原料超过5000万吨，占全球52％。每年纺织工业下脚料超过2000万吨，社会上废旧衣物的存量超过1.5亿吨。目前我国废旧纺织品的综合利用率不超过10％，绝大部分的废旧纺织品没有得到有效处置和利用，造成了巨大的环境污染和资源浪费，因而在我国对于废旧纺织品的综合利用是非常有必要的。目前虽有利用废旧衣物与塑料制品制备复合材料的制品，但是利用现有技术制备的复合材料中并不存在纤维，而更倾向于是一种完全融合的塑料制品，其与现有的木塑复合材料的性能相差甚远，还无法代替木塑复合材料。
发明内容
本发明提供了一种复合材料及其制备方法、和挤出设备，以解决利用废旧纺织品制备的材料无法代替木塑复合材料的问题。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种复合材料，按重量百分比计包括以下原料：废旧纺织品60-85wt％，聚烯烃树脂5-25wt％，无机填料5-15wt％；
其中，所述废旧纺织品中含有聚酯纤维，且所述聚酯纤维在所述废旧纺织品中的质量占比≥60％；
所述复合材料中存在聚酯纤维。
进一步地，所述聚酯纤维在所述废旧纺织品中的质量占比≥90％。
进一步地，所述复合材料中的聚酯纤维占所述废旧纺织品中聚酯纤维重量的1/3-9/10，优选为1/2-9/10。
进一步地，所述聚烯烃树脂选自废旧聚烯烃制品，所述废旧聚烯烃制品包括废旧聚乙烯制品和/或废旧聚丙烯制品。
一种复合材料的制备方法，包括：
提供含有所述废旧纺织品、所述聚烯烃树脂和所述无机填料的母粒，其中，所述母粒中存在由所述废旧纺织品提供的聚酯纤维；
所述母粒经挤出成型后得到所述复合材料。
进一步地，所述母粒利用以下方法制备得到：
将所述废旧纺织品和所述聚烯烃树脂粉碎并与所述无机填料混合后得到初混料；其中，所述聚烯烃树脂为废旧聚烯烃制品；
对所述初混料进行挤出造粒，得到所述母粒。
进一步地，利用挤出机对所述初混料进行挤出造粒，所述挤出机为双螺杆挤出机；
其中，所述双螺杆挤出机包括套筒以及位于所述套筒内的第一螺杆和与所述第一螺杆连接的第二螺杆，所述第一螺杆位于所述套筒的进料端，所述第二螺杆位于所述套筒的出料端，所述第一螺杆和所述第二螺杆总长径比为8-16∶1，所述第二螺杆的长径比为4-7∶1。
进一步地，所述第二螺杆上设有环形凸起形成的剪切齿，所述环形凸起的圆周面上设有剪切台阶；
所述剪切齿的组数为6-8组。
进一步地，所述剪切齿的外周面与所述套筒的内表面之间的距离为0.1-1mm。
进一步地，所述母粒经挤出成型后得到所述复合材料中，所述挤出成型处理过程的挤出温度为160-200℃，优选为165-200℃。
一种用于制备复合材料的挤出设备，所述挤出设备为双螺杆挤出机；
其中，所述双螺杆挤出机包括套筒以及位于所述套筒内的第一螺杆和与所述第一螺杆连接的第二螺杆，所述第一螺杆位于所述套筒的进料端，所述第二螺杆位于所述套筒的出料端，所述第一螺杆和所述第二螺杆的总长径比为8-16∶1，所述第二螺杆的长径比为4-7∶1。
进一步地，所述第二螺杆上设有环形凸起形成的剪切齿，所述环形凸起的圆周面上设有剪切台阶；
所述剪切齿的组数为6-8组。
进一步地，所述剪切齿的外周面与所述套筒的内表面之间的距离为0.1-1mm。
与现有技术相比，利用本发明的技术方案产生的有益效果如下：
本发明提供的复合材料，以废旧纺织品、聚烯烃树脂以及无机填料为原料制备而成。其中，所选用的废旧纺织品为主要原料，该废旧纺织品中含有不低于60％的聚酯纤维，且在最终的复合材料中，有一部分聚酯纤维以纤维状的形态存在。由此，复合材料中，以纤维形式存在的聚酯纤维，其能够与聚烯烃树脂粘结形成网络结构，由于聚酯纤维与聚烯烃树脂之间的连接为有机物与有机物的连接，连接强度较高。因此，相较于传统的聚烯烃-木质纤维组成的木塑复合板，本发明的复合材料具有更好的耐候性，更高的抗冲击性能、抗弯曲强度和抗拉伸强度，同时该复合材料还具有较好的握钉力。由此，本发明创新地利用废旧纺织品制备的高性能复合材料能够代替传统的木塑复合材料，满足使用要求。
附图说明
图1为本发明提供的一种实施方式的挤出机的结构示意图。
附图标号：1-套筒；10-第一螺杆；20-第二螺杆；21-剪切齿；211-第一环形凸起；212-第二环形凸起。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一方面，本发明提供了一种复合材料，按重量百分比计包括以下原料：废旧纺织品60-85wt％，聚烯烃树脂5-25wt％，无机填料5-15wt％；
其中，所述废旧纺织品中含有聚酯纤维，且所述聚酯纤维在所述废旧纺织品中的质量占比≥60％；
所述复合材料中存在聚酯纤维。
其中，废旧纺织品例如为服装厂边角料、废旧衣物、复合土工布及其边角料、汽车顶棚无纺布及其边角料等包含聚酯纤维的废旧纺织品。该废旧纺织品中的聚酯纤维的含量不低于60％，可以优选≥70％。在本发明的一个优选实施方式中，所述废旧纺织品为以聚酯纤维为主要原料的废旧纺织品。该类废旧纺织品中绝大部分成份为聚酯纤维，例如其中的聚酯纤维含量在90％以上，还可以含有少量的锦纶或氨纶等化学纤维。
另外，本发明中的无机填料包括但不限于碳酸钙、滑石粉、硅灰石或高岭土中的至少一种。无机填料填充于复合材料的内部，减少内部空隙，提高所得复合材料的耐久性。
本发明中，以重量百分比计，废旧纺织品在复合材料的总重量中的占比例如可以为60％、65％、70％、75％、80％或85％；聚烯烃树脂在复合材料的总重量中的重量百分占比例如可以为5％、10％、15％、20％或25％；无机填料在复合材料的总重量中的重量百分占比例如可以为5％、8％、10％、12％或15％。
其中，聚酯纤维在废旧纺织品中的质量占比例如可以为60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％。
本发明提供的复合材料，以废旧纺织品、聚烯烃树脂以及无机填料为原料制备而成。其中，所选用的废旧纺织品为主要原料，该废旧纺织品中含有不低于60％的聚酯纤维，且在最终的复合材料中，有一部分聚酯纤维以纤维状的形态存在。由此，复合材料中，以纤维形式存在的聚酯纤维，其能够与聚烯烃树脂粘结形成网络结构，由于聚酯纤维与聚烯烃树脂之间的连接为有机物与有机物的连接，相比于木质纤维与聚烯烃树脂的连接，本发明的复合材料的连接强度更高。
另外，本发明的复合材料中可以不含任何木质纤维素材料，而是全部以聚酯纤维作为纤维填充物，从而增强复合材料的各项力学性能。同时聚酯类物质的耐候性是PE等聚烯烃物质的50-100倍，更远远优于木质纤维素，因此，本发明的复合材料耐候性优良，更适合各种风吹雨淋日晒的户外环境。同时，用聚酯纤维替代传统的木质纤维，可使本发明的复合材料具有优越的抗白蚁性能。
传统的木塑材料因为木质纤维素的存在，它们和PE等聚烯烃有机材料之间的相界面结合力比较差，因而比较脆、易折断。本发明复合材料主要以聚酯纤维和聚烯烃树脂结合，有机材料之间的相界面结合力要远远大于和有机材料与木质纤维素之间的相界面结合力，因而在韧性方面有很大提升，不易折断。传统的木塑复合材料的抗冲击性能约在7KJ/m2左右，本发明复合材料的抗冲击性能在12KJ/m2以上。
本发明的复合材料的弯曲破坏(跨距350mm)强度一般大于30MPa，高于传统的木塑复合材料的25MPa左右的弯曲强度。本发明的复合材料弯曲破坏(跨距350mm)载荷一般大于5000N，高于传统的木塑复合材料的4000N。作为户外材料使用时，不易变形，更能保护行人的脚踝、膝盖，对消费者更加友好。
同时，聚酯纤维的比重小，质地较轻，同等体积下，该复合材料比木塑复合材料要轻30％以上，一方面，更加容易运输和搬运，另一方面，更加节约原材料。同时，经过实际测试，该复合材料的握钉力要强于普通木塑材料。
在本发明的一些实施方式中，所述复合材料中的聚酯纤维占所述废旧纺织品中聚酯纤维重量的1/3-9/10，优选为1/2-9/10。
在制备复合材料的过程中，有一部分聚酯纤维发生熔融，聚酯纤维熔融后与聚烯烃树脂发生融合，从而两者连接在一起填充于未熔融的聚酯纤维之间，作为未熔融的聚酯纤维之间的连接桥梁，进而形成牢固的网络连接结构。通过优化复合材料中聚酯纤维的含量，既可以得到类似于传统木塑板那种内部含有纤维素的复合材料，又可以提高复合材料的韧性、强度和耐久性。
在本发明的一些实施方式中，所述聚烯烃树脂选自废旧聚烯烃制品，所述废旧聚烯烃制品包括废旧聚乙烯制品和/或废旧聚丙烯制品。其中，废旧聚烯烃制品包括但不限于各种薄膜、瓶子、餐盒或包装盒等制品。利用废旧聚烯烃制品作为原料，可以减少环境污染，实现废物的重新利用。
第二方面，本发明提供一种上述复合材料的制备方法，包括：
提供含有所述废旧纺织品、所述聚烯烃树脂和所述无机填料的母粒，其中，所述母粒中存在由所述废旧纺织品提供的聚酯纤维；
所述母粒经挤出成型后得到所述复合材料。
其中，按重量百分比计，母料中废旧纺织品60-85wt％聚烯烃树脂5-25wt％，无机填料5-15wt％。
其中，所述废旧纺织品中含有聚酯纤维，且所述聚酯纤维在所述废旧纺织品中的质量占比≥60％。
需要说明的是，含有聚酯纤维的母料经挤压成型后得到的复合材料中仍然存在聚酯纤维。利用本发明的制备方法得到的复合材料中，以纤维形式存在的聚酯纤维，其能够与聚烯烃树脂粘结形成网络结构，由于聚酯纤维与聚烯烃树脂之间的连接为有机物与有机物的连接，连接强度较高。因此，相较于传统的聚烯烃-木质纤维组成的木塑复合板，本发明的复合材料具有更好的耐候性，更高的抗冲击性能、抗弯曲强度和抗拉伸强度，更小的热收缩率和变形率，同时该复合材料还具有较好的握钉力。
在本发明的一些实施方式中，所述母粒利用以下方法制备得到：
将所述废旧纺织品和所述聚烯烃树脂粉碎并与所述无机填料混合后得到初混料；其中，所述聚烯烃树脂为废旧聚烯烃制品；
对所述初混料进行挤出造粒，得到所述母粒。
其中，在粉碎前，先将废旧纺织品、废旧聚烯烃制品和无机填料分别在100℃下干燥1-3小时。通过干燥可以有效去除物料中的水分，有效避免物料中的水分对废旧纺织品中的聚酯纤维造成的降解影响，减少复合材料的表面缺陷，避免出现气泡、白雾等缺陷，同时提高复合材料内部的黏度和韧性，提高复合材料的强度和韧性。
在本发明的一些实施方式中，干燥后，分别将废旧纺织品和废旧聚烯烃制品分别粉碎至20-50mm，优选为25-45mm，进一步优选为25-40mm，然后与无机填料一起共同混合后得到初混料。
通过将物料粉碎至特定尺寸，既方便进料，又能够使废旧纺织品中的聚酯纤维保持一定的长度，得到性能稳定的母粒。
在本发明的一些实施方式中，利用挤出机对所述初混料进行挤出造粒，所述挤出机为双螺杆挤出机。
如图1所示，所述双螺杆挤出机包括套筒1以及位于所述套筒1内的第一螺杆10和与所述第一螺杆10连接的第二螺杆20，所述第一螺杆10位于所述套筒1的进料端，所述第二螺杆20位于所述套筒1的出料端。
其中，第一螺杆和第二螺杆的总长径比为8-16∶1，优选为8.5-16∶1，进一步优选为9-16∶1。可以理解的是，本发明实施方式中，第一螺杆与第二螺杆的外径相同，总长径比是指在第一螺杆和第二螺杆的外径相同的前提下，第一螺杆的长度与第二螺杆长度的加和与外径的比值。所述第二螺杆20的长径比为4-7∶1，优选为4-6.5∶1，进一步优选为4-6∶1。
造粒过程所用挤出机的螺杆的长径比通常在40∶1以上，该长径比的造粒机需要加热物料以使物料融化后再进行挤出造粒，以防止物料发生堵塞。但是加热使物料熔融容易使聚酯纤维融化，失去纤维特性，且加热过程不易控制。而本发明实施方式中，通过限定第一螺杆和第二第二螺杆总长径比在16∶1以下，可以避免对挤出机进行加热，从而使母粒中的聚酯纤维得以保留，使初混料在非熔融状态下即可实现造粒，进而得到含有聚酯纤维的母粒。利用该长径比的螺杆在造粒的过程中，大部分初混料中的聚酯纤维会保持纤维态，不会发生融化，在最终得到的复合材料中起到纤维填充的作用；同时在造粒的过程中，母粒会跟随螺杆旋转，该过程中一小部分初混料会获得螺杆的摩擦热，使其中的聚酯纤维发生融化，此时处于半融化状态的聚酯纤维可以很好地与聚烯烃树脂粘合，从而产生牢固的网络连接作用。
基于上述目的，本发明实施方式采用的双螺杆长径比(第一螺杆和第二螺杆的总长径比约在8～16∶1)远小于传统双螺杆的长径比(第一螺杆和第二螺杆总长径比约40～60∶1)，这样物料在螺杆中的行程比较短，聚酯纤维中的PET不会完全融化，未融化的聚酯纤维可以作为复合材料的填充物存在，从而使最终得到的复合材料具备木塑复合材料的特征。
另外，通过实验发现，当第二螺杆的长径比为4-7∶1时，制备得到的复合材料中既能使大部分聚酯纤维保持纤维态，又可以使复合材料内部各组分形成牢固的连接关系。
继续参照图1，第一螺杆10上布设螺纹，该螺纹用于原料的输送和混合。第二螺杆20上设有环形凸起形成的剪切齿21。该剪切齿21对输送的物料形成强烈的剪切和挤压，从而使物料间以及物料与剪切齿间产生摩擦热，使部分聚酯纤维融化。其中，所述环形凸起的圆周面上设有剪切台阶。该台阶的形成可以由一体连接的第一环形凸起211和第二环形凸起212构成，其中第二环形凸起212的径向尺寸小于第一环形凸起211的径向尺寸，从而在第一环形凸起211和第二环形凸起212之间形成剪切台阶。需要说明的是，第二环形凸起212自身的径向尺寸可以不同，以形成不规则的环形凸起，从而对物料产生更为强烈的剪切摩擦效应。
除了设置第二环形凸起外，还可以在第二环形凸起的远离第一环形凸起的一侧依次设置第三环形凸起、第四环形凸起，从而形成多级剪切台阶，进而产生更为强烈的剪切摩擦效应。
同样，第二环形凸起、第三环形凸起和第四环形凸起可以对称设置于第一环形凸起的另一侧。
在本发明的一些实施方式中，所述剪切齿的组数为6-8组。通过设定特定组数的剪切齿，可以使部分聚酯纤维获得热量发生融化，又可以有效控制发生融化的聚酯纤维的量，从而使特定量的聚酯纤维发生熔融。
在本发明的一些实施方式中，所述剪切齿的外周面与所述套筒的内表面之间的距离为0.1-1mm。通过限定剪切齿的外周面与套筒的内表面之间的距离，使物料与套筒之间产生摩擦，进而通过摩擦产生热量，使物料融化。
其中，第一螺杆与第二螺杆的外径相同。
在本发明的一些实施方式中，母粒经挤出成型后得到复合材料中，所述挤出成型处理过程中的挤出温度为160-200℃，优选为165-200℃，进一步优选为165-195℃。
通过控制挤出成型过程中的挤出温度，既可以使母粒发生塑化，便于挤出成型，又可以使母粒中聚酯纤维的大部分保持纤维状态，在复合材料中起到纤维增强作用，并使其中一小部分聚酯纤维发生熔融，发生熔融的聚酯纤维与聚烯烃树脂共同提供连续相，形成有机纤维-聚烯烃复合的增强材料。
该复合材料中，由于聚酯纤维和聚烯烃同为有机材料，具有较好的相容性，相界面结合较好，因而本发明的复合材料相对聚烯烃木纤维复合材料而言，具有更好的性能，也能有效避免木塑复合材料的制备为了使木纤维和聚烯烃的相容性必须添加相容剂的问题，大大降低了复合材料成本。同时因为本发明的复合材料中没有木纤维参与，因而在使用过程中不会发生发霉、腐朽而影响产品性能的问题，大大增强了复合材料的耐候性。
第三方面，本发明提供一种用于制备本发明第一方面的复合材料的挤出设备，该挤出设备为双螺杆挤出机。
参照图1，本发明挤出设备的双螺杆挤出机与基于本发明第二方面制备方法中所使用的双螺杆挤出机结构相同，此处不再赘述。
实施例1
本实施例是一种复合板，由以下重量份的原料组成：服装边角料60份、废旧聚乙烯瓶盖30份和碳酸钙10份；其中，服装边角料中聚酯纤维的含量为80％，锦纶10％，棉纤维10％。
该复合板的制备方法如下：
步骤S1)将服装边角料、废旧聚乙烯瓶盖和碳酸钙分别在100℃下干燥1h；
步骤S2)干燥好的服装边角料和废旧聚乙烯瓶盖分别用10-12mm的筛网粉碎；
步骤S3)将粉碎好的服装边角料、废旧聚乙烯瓶盖和碳酸钙放入高混机混合10min得到初混料；
步骤S4)室温下，将初混料加入双螺杆挤出机中摩擦挤压造粒，得到复合材料的母粒；其中，双螺杆挤出机包括第一螺杆和第二螺杆，第一螺杆和第二螺杆的总长径比为15∶1，第二螺杆的长径比为5.5∶1，第一螺杆和第二螺杆的外径均为71mm；第二螺杆上设有6组剪切齿，剪切齿由一体设置的第一环形凸起和第二环形凸起构成，且第一环形凸起的径向尺寸大于第二环形凸起的径向尺寸，在第一环形凸起和第二环形凸起之间形成剪切台阶；
步骤S5)将母粒输送至单螺杆或锥形双螺杆木塑挤出机中，在温度为180℃，压力为30MPa挤压成型，得到复合板。
实施例2
本实施例是一种复合板，由以下重量份的原料组成：服装边角料80份、废旧聚乙烯瓶盖10份和碳酸钙10份。其他与实施例1均相同。
实施例3
本实施例是一种复合板，与实施例2的不同之处在于，服装边角料的成份为：聚酯纤维80％，棉纤维20％。其他与实施例2均相同。
实施例4
本实施例是一种复合板，与实施例2的不同之处在于，服装边角料的成份为：聚酯纤维88％，棉纤维12％。其他与实施例2均相同。
实施例5
本实施例是一种复合板，与实施例2的不同之处在于，服装边角料的成份为：聚酯纤维95％，棉纤维5％。其他与实施例2均相同。
实施例6
本实施例是一种复合板，与实施例2的不同之处在于，服装边角料的成份为：聚酯纤维100％。其他与实施例2均相同。
实施例7
本实施例是一种复合板，由以下重量份的原料组成：复合土工布边角料80份、废旧聚乙烯薄膜10份和碳酸钙10份；其中，复合土工布边角料中聚酯纤维的含量为60％，聚乙烯40％。
该复合板的制备方法如下：
步骤S1)将复合土工布边角料、废旧聚乙烯薄膜和碳酸钙分别在100℃下干燥1h；
步骤S2)干燥好的复合土工布边角料和废旧聚乙烯薄膜分别用10-12mm的筛网粉碎；
步骤S3)将粉碎好的复合土工布边角料、废旧聚乙烯薄膜和碳酸钙放入高混机混合10min得到初混料；
步骤S4)室温下，将初混料加入双螺杆挤出机中摩擦挤压造粒，得到复合材料的母粒；其中，双螺杆挤出机各项参数与实施例1中的相同；
步骤S5)将母粒输送至单螺杆或锥形双螺杆木塑挤出机中在温度为180℃，压力为30MPa挤压成型，得到复合板。
对比例1
本对比例是一种复合板，由以下重量份的原料组成：复合土工布边角料80份、废旧聚乙烯薄膜10份和碳酸钙10份；其中，复合土工布边角料中聚酯纤维的含量为60％，聚乙烯40％。
该复合板的制备方法如下：
步骤S1)将复合土工布边角料、废旧聚乙烯薄膜和碳酸钙分别在100℃下干燥1h；
步骤S2)干燥好的复合土工布边角料和废旧聚乙烯薄膜分别用10-12mm的筛网粉碎；
步骤S3)将粉碎好的复合土工布边角料、废旧聚乙烯薄膜和碳酸钙放入高混机混合10min得到初混料；
步骤S5)使用双螺杆造粒机对初混料在240℃下进行造粒，得到母粒；其中，双螺杆造粒机的螺杆的长径比为60∶1，且第一螺杆和第二螺杆的结构相同，第一螺杆和第二螺杆的表面设置螺纹，螺纹的外径为71mm；
步骤S6将母粒输送至单螺杆或锥形双螺杆木塑挤出机中，在温度为210℃，压力为30MPa挤压，原料无法成型，因此无法得到复合板。
对比例2
本对比例为一种复合板，由以下重量份的原料组成：服装边角料50份、废旧聚乙烯瓶盖40份和碳酸钙10份；其中，服装边角料中聚酯纤维的含量为40％，锦纶10％，棉纤维50％。该对比例的复合板的制备方法与实施例1相同。
在挤出成型时所得复合板比较柔软，易变形；当复合板降温后其表面不平整，形状不规则。
下面对实施例1-7和对比例1-2提供的复合板做350mm跨距下的弯曲载荷和弯曲强度测试，测试结果列于表1。
表1
Figure BDA0002560587520000171
根据表1中实施例1-7的数据(尤其是实施例2～6)可以看出，在其他原料的占比不变情况下，当复合板中的聚酯纤维的含量逐渐增加时，所得的复合板的强度逐渐增加，破坏弯曲试验中的载荷可以达到5000N以上。
另外，由对比例1可以看出，造粒过程中在原料完全熔融后进行挤出，原料无法粘结在一起，成型困难，无法得到复合板。
由对比例2可以看出，当原料中的聚酯纤维达不到本发明所限定的范围时，在挤出成型后，得到的复合板的硬度较低，容易变形，表面不平整，形状不规则。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种复合材料，其特征在于，按重量百分比计包括以下原料：废旧纺织品60-85wt%，聚烯烃树脂5-25wt%，无机填料5-15wt%；
其中，所述废旧纺织品中含有聚酯纤维，且所述聚酯纤维在所述废旧纺织品中的质量占比≥60%；
所述复合材料中存在聚酯纤维；其中，
部分所述聚酯纤维发生熔融，所述熔融的聚酯纤维与所述聚烯烃树脂融合，所述熔融的聚酯纤维和所述聚烯烃树脂连接在一起填充于未熔融的聚酯纤维之间，作为未熔融的聚酯纤维之间的连接桥梁，形成网络连接结构；
制备所述复合材料的挤出设备为双螺杆挤出机；
其中，所述双螺杆挤出机包括套筒以及位于所述套筒内的第一螺杆和与所述第一螺杆连接的第二螺杆，所述第一螺杆位于所述套筒的进料端，所述第二螺杆位于所述套筒的出料端，所述第一螺杆和所述第二螺杆的总长径比为8-15:1，所述第二螺杆的长径比为4-7:1；
所述第二螺杆上设有环形凸起形成的剪切齿，所述环形凸起的圆周面上设有剪切台阶；
所述剪切台阶由一体连接的第一环形凸起和第二环形凸起构成，其中第二环形凸起的径向尺寸小于第一环形凸起的径向尺寸，从而在第一环形凸起和第二环形凸起之间形成所述剪切台阶；
所述第一螺杆与所述第二螺杆的外径相同；
所述剪切齿的外周面与所述套筒的内表面之间的距离为0.1-1mm。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料中的聚酯纤维占所述废旧纺织品中聚酯纤维重量的1/3-9/10。
3.根据权利要求2所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料中的聚酯纤维占所述废旧纺织品中聚酯纤维重量的1/2-9/10。
4.一种权利要求1~3任一所述的复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
提供含有所述废旧纺织品、所述聚烯烃树脂和所述无机填料的母粒，其中，所述母粒中存在由所述废旧纺织品提供的聚酯纤维；
所述母粒经挤出成型后得到所述复合材料；
所述母粒利用以下方法制备得到：
将所述废旧纺织品和所述聚烯烃树脂粉碎并与所述无机填料混合后得到初混料；其中，所述聚烯烃树脂为废旧聚烯烃制品；
对所述初混料进行挤出造粒，得到所述母粒；
利用挤出机对所述初混料进行挤出造粒，所述挤出机为双螺杆挤出机；
其中，所述双螺杆挤出机包括套筒以及位于所述套筒内的第一螺杆和与所述第一螺杆连接的第二螺杆，所述第一螺杆位于所述套筒的进料端，所述第二螺杆位于所述套筒的出料端，所述第一螺杆和所述第二螺杆的总长径比为8-15:1，所述第二螺杆的长径比为4-7:1；
所述第二螺杆上设有环形凸起形成的剪切齿，所述环形凸起的圆周面上设有剪切台阶；
所述剪切台阶由一体连接的第一环形凸起和第二环形凸起构成，其中第二环形凸起的径向尺寸小于第一环形凸起的径向尺寸，从而在第一环形凸起和第二环形凸起之间形成所述剪切台阶；
所述第一螺杆与所述第二螺杆的外径相同；
所述剪切齿的外周面与所述套筒的内表面之间的距离为0.1-1mm。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于， 所述剪切齿的组数为6-8组。
6.根据权利要求4或5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述母粒经挤出成型后得到所述复合材料中，挤出成型处理过程的挤出温度为160-200℃。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述挤出温度为165-200℃。
8.一种用于制备权利要求1~3任一所述的复合材料的挤出设备，其特征在于，所述挤出设备为双螺杆挤出机；
其中，所述双螺杆挤出机包括套筒以及位于所述套筒内的第一螺杆和与所述第一螺杆连接的第二螺杆，所述第一螺杆位于所述套筒的进料端，所述第二螺杆位于所述套筒的出料端，所述第一螺杆和所述第二螺杆的总长径比为8-15:1，所述第二螺杆的长径比为4-7:1；
所述第二螺杆上设有环形凸起形成的剪切齿，所述环形凸起的圆周面上设有剪切台阶；
所述剪切台阶由一体连接的第一环形凸起和第二环形凸起构成，其中第二环形凸起的径向尺寸小于第一环形凸起的径向尺寸，从而在第一环形凸起和第二环形凸起之间形成所述剪切台阶；
所述第一螺杆与所述第二螺杆的外径相同；
所述剪切齿的外周面与所述套筒的内表面之间的距离为0.1-1mm。
9.根据权利要求8所述的挤出设备，其特征在于，所述第二螺杆上设有环形凸起形成的剪切齿，所述环形凸起的圆周面上设有剪切台阶；
所述剪切齿的组数为6-8组。
10.根据权利要求9所述的挤出设备，其特征在于，所述剪切齿的外周面与所述套筒的内表面之间的距离为0.1-1mm。
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