CN111978646B - 可陶瓷化的人造石材抛磨废料/橡胶复合物及其制备方法 - Google Patents

可陶瓷化的人造石材抛磨废料/橡胶复合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了可陶瓷化的人造石材抛磨废料/橡胶复合物及其制备方法。其原料组成包括基础料和辅助改性料，基础料组分为橡胶、人造石材抛磨废料、改性剂、阻燃剂、软化剂、助熔剂、硫化剂、助交联剂、无水乙醇、过氧化二异丙苯；制备时先将改性剂和过氧化物加入无水乙醇中混合，形成均匀溶液，将抛磨废料放入高速混合机中进行搅拌，程序升温，将溶液均匀喷洒在抛磨废料表面，继续搅拌，冷却至室温，得到改性抛磨废料。本发明实现了固体废弃物资源回收再利用，方法绿色环保，所得陶瓷化复合物的力学性能良好，阻燃达到UL 94 V‑0级，在高温或明火下烧蚀形成陶瓷体的瓷化强度高，可用作电线电缆保护层、塑胶跑道专用高性能硫化胶粒等。

Description

可陶瓷化的人造石材抛磨废料/橡胶复合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及陶瓷化橡胶复合材料，具体涉及一种可陶瓷化的人造石材抛磨废料/橡胶复合物及其制备方法，属于固体废弃物循环再利用和高分子材料成型加工领域。
背景技术
随着社会经济的发展以及人们审美眼光的提高，人造石材凭借其款式多样、美观大方、价格便宜等优点，在建筑室内装修领域的应用越来越广泛。人造石材在生产与加工过程中，会产生大量切割与抛磨废料。目前，这些废料难以回收，一般只能进行堆积或填埋处理，容易造成土地资源的浪费和环境污染。因此，如何实现人造石材抛磨废料的循环再利用，将其对环境的污染降到最低程度，是人造石材行业急需解决的共性问题。
目前，关于人造石材抛磨废料(简称抛磨废料)的再利用已开展了部分工作。例如，刘彦明等[刘彦明.人造岗石切割屑制备石膏板的工艺与机理研究[D].北京:中国地质大学,2018.]以人造岗石切割碎屑为原料，采用浓硫酸对其进行酸化和氧化反应，制备出具有一定强度的石膏板。但是该方法涉及强酸，具有一定危险性，而且对切割碎屑的处理效率低，成本较高。何嘉杰等[何嘉杰.人造石抛光废粉在HDPE中的应用研究[D].广州:华南理工大学,2012.]采用石材废料和氢氧化铝(Al(OH)3)填充高密度聚乙烯(HDPE)，得到阻燃达到UL94 V-0级的混合物，但石材废料对HDPE的力学性能损害严重。由此可见，关于抛磨废料的循环再利用方面的研究仍然非常不足。
发明内容
本发明的目的是针对目前人造石材抛磨废料难以处理的共性问题，提供一种可陶瓷化的人造石材抛磨废料/橡胶复合物的制备方法，也是一种抛磨废料的回收再利用方法，该方法对抛磨废料的处理效率高、废料用量大、加工工艺简单、成本低廉、绿色环保，无二次污染，所得橡胶复合物的综合性能优良，为石材废料的循环再利用提供了一个良好途径。
本发明的另一个目的是提供一种可陶瓷化的人造石材抛磨废料/橡胶复合物，该复合物利用改性抛磨废料作为主要填料，制备的复合物具有较好的力学性能和阻燃性能，在高温或明火下会转变成具有较好的瓷化强度和自支撑性的陶瓷体。
本发明中抛磨废料为人造石材抛磨废料。
为实现本发明的目的，本发明采取的技术方案为：
可陶瓷化的人造石材抛磨废料/橡胶复合物，其原料组成包括基础料和辅助改性料，以质量百分比计，基础料组分为：
Figure BDA0002630814590000021
所述的辅助改性料包括无水乙醇和过氧化二异丙苯(DCP)，以质量百分比计，无水乙醇占基础料的20％～70％；过氧化二异丙苯占基础料的0.2％～0.7％；
所述的改性剂为肉桂酸乙酯、油酸甲酯、山梨酸乙酯和山梨酸烯丙酯的一种或多种；
所述的可陶瓷化的人造石材抛磨废料/橡胶复合物通过如下步骤制备得到：
1)将改性剂、无水乙醇和过氧化二异丙苯(DCP)混合，高速搅拌，使改性剂和过氧化二异丙苯完全溶解于无水乙醇中，得到混合均匀的溶液；
2)将步骤1)所得溶液以喷雾方式连续均匀喷洒在抛磨废料表面，待喷洒完毕，升温到150～180℃，继续搅拌使乙醇充分挥发，在过氧化二异丙苯高温分解产生的自由基作用下，改性剂与改性剂之间发生自聚反应，在抛磨废料表面形成由改性剂聚合而成的有机包覆层；停止加热，搅拌直至物料冷却至室温，得到改性抛磨废料；
3)在开炼机中将橡胶塑炼，加入改性抛磨废料，然后再加入阻燃剂、软化剂、助熔剂，待吃料完毕，最后加入硫化剂和促进剂，混炼均匀，停放，返炼，得到改性抛磨废料/橡胶混炼胶；
4)将混炼胶在平板硫化机上进行硫化，得到改性抛磨废料/橡胶复合物；
5)对改性抛磨废料/橡胶复合物进行烧蚀，冷却，得到可陶瓷化的人造石材抛磨废料/橡胶复合物。
为进一步实现本发明目的，优选地，所述橡胶为三元乙丙橡胶和甲基乙烯基硅橡胶的一种或多种。
优选地，所述的抛磨废料主要成分为大理石、石灰石和石英石，粒径为1～300μm。
优选地，所述的阻燃剂为聚磷酸铵、氢氧化铝、氢氧化镁、三氧化二锑、聚(二苯氧基聚磷腈)、白度化红磷和双季戊四醇的一种或多种。
优选地，所述助熔剂为低软化点玻璃粉、硼酸锌和三氧化二硼的一种或多种；低软化点玻璃粉的软化点为480～650℃。
优选地，所述的软化剂为环烷油、石蜡油和二甲基硅油的一种或多种。
优选地，所述的硫化剂为过氧化二异丙苯(DCP)、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷(DBPMH)、双叔丁基过氧化二异丙基苯(BIPB)的一种或多种。
优选地，所述的助交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三聚氰酸三烯丙酯的一种或多种。
优选地，步骤1)中，所述的高速搅拌的搅拌速率为300～500r·min-1，搅拌时间为20～40min；改性剂、无水乙醇和过氧化二异丙苯的质量比为100:100:1～100:200:2；
步骤2)中，所述的搅拌的速率为100～200r·min-1，升温的速率为10～20℃·min-1，继续搅拌的时间为15～30min；
步骤3)中，所述的停放的时间为12～24h；
步骤4)中，硫化温度为150～180℃，硫化时间为10～40min，平板压力为10～15MPa；
步骤5)中，采用程序升温的电炉对复合物进行烧蚀，升温速率为10～30℃·min-1。
所述的可陶瓷化的人造石材抛磨废料/橡胶复合物的制备方法，包括如下步骤：
1)将改性剂、无水乙醇和过氧化二异丙苯按质量比100:100:1～100:200:2进行混合，高速搅拌，使改性剂和过氧化二异丙苯完全溶解于无水乙醇中，得到混合均匀的溶液；
2)将步骤1)所得溶液以喷雾方式连续均匀喷洒在抛磨废料表面，待喷洒完毕，升温到150～180℃，继续搅拌使乙醇充分挥发，在过氧化二异丙苯高温分解产生的自由基作用下，改性剂与改性剂之间发生自聚反应，在抛磨废料表面形成由改性剂聚合而成的有机包覆层；停止加热，搅拌直至物料冷却至室温，得到改性抛磨废料；
3)在开炼机中将橡胶塑炼，加入改性抛磨废料，然后再加入阻燃剂、软化剂、助熔剂，待吃料完毕，最后加入硫化剂和促进剂，混炼均匀，停放12～24h，返炼，得到改性抛磨废料/橡胶混炼胶；
4)将混炼胶在平板硫化机上进行硫化，得到改性抛磨废料/橡胶复合物；
5)对改性抛磨废料/橡胶复合物进行烧蚀，设定温度为900～1000℃，保温20～30min，随炉冷却，得到可陶瓷化的人造石材抛磨废料/橡胶复合物。
相比于现有技术，本发明具有以下优点：
1)现有的人造石材抛磨废料主要成分为二氧化硅，表面活性基团少，与橡胶的界面相容性不佳，废料直接混入会对橡胶的力学性能造成明显破坏。本发明中，使用喷雾方式将改性剂与DCP的乙醇溶液均匀喷洒在抛磨废料表面，升高温度，由于改性剂均为共轭二烯类化合物，在DCP分解产生的自由基作用下，改性剂与改性剂之间将发生自聚反应，在抛磨废料表面形成由改性剂交联而成的有机包覆层，得到改性抛磨废料。由于改性抛磨废料的有机包覆层含有碳-碳双键，在硫化剂作用下能够进一步与橡胶分子链发生共交联，使改性抛磨废料可以接枝到橡胶分子链上，从而大幅增加改性抛磨废料与橡胶基体之间的相容性，使抛磨废料/橡胶复合物具有较好的力学性能。
2)本发明利用抛磨废料为瓷化填料，变废为宝，实现了固体废弃物的回收再利用，具有绿色环保、价格便宜、工艺简便、容易产业化等优点，制备的抛磨废料/橡胶复合物的力学性能和阻燃性能良好，在高温或明火下烧蚀形成坚硬且具有自支撑性的陶瓷体，陶瓷体的瓷化强度高达11MPa，可用作电线电缆保护层、耐高温烧蚀材料、塑胶跑道专用高性能硫化胶粒等。
具体实施方式
为更好地支持本发明，下面结合对比实施例1-2和实施例1-6具体说明本发明的技术方案，但本发明的实施方式不限如此。
对比实施例1：
一种可陶瓷化的抛磨废料/橡胶复合物，各组分质量百分比分别为：
Figure BDA0002630814590000041
可陶瓷化的抛磨废料/橡胶复合物的制备方法，包括以下步骤：
在开炼机中将三元乙丙橡胶塑炼，加入抛磨废料，然后再加入氢氧化铝、环烷油、480℃软化点玻璃粉，待吃料完毕，最后加入双叔丁基过氧化二异丙基苯、三烯丙基异氰脲酸酯进行混炼，停放12h，返炼，得到抛磨废料/三元乙丙橡胶混炼胶。将混炼胶在平板硫化机上进行硫化，硫化温度为180℃，硫化时间为10min，平板压力为15MPa，得到抛磨废料/橡胶复合物。采用程序升温的电炉对复合物进行烧蚀，升温速率为10℃·min-1，设定温度为1000℃，保温30min，随炉冷却，得到陶瓷体。复合物及其相应陶瓷体的力学性能和阻燃性能如表1所示。
对比实施例2：
一种可陶瓷化的抛磨废料/橡胶复合物，各组分质量百分比分别为：
Figure BDA0002630814590000051
可陶瓷化的抛磨废料/橡胶复合物的制备方法，包括以下步骤：
在开炼机中将三元乙丙橡胶塑炼，加入抛磨废料和肉桂酸乙酯，然后再加入氢氧化铝、环烷油、480℃软化点玻璃粉，待吃料完毕，最后加入双叔丁基过氧化二异丙基苯、三烯丙基异氰脲酸酯进行混炼，停放12h，返炼，得到抛磨废料/三元乙丙橡胶混炼胶。将混炼胶在平板硫化机上进行硫化，硫化温度为180℃，硫化时间为10min，平板压力为15MPa，得到抛磨废料/橡胶复合物。采用程序升温的电炉对复合物进行烧蚀，升温速率为10℃·min-1，设定温度为1000℃，保温30min，随炉冷却，得到陶瓷体。复合物及其相应陶瓷体的力学性能和阻燃性能如表1所示。
实施例1：
一种可陶瓷化的人造石材抛磨废料/橡胶复合物，其原料组成包括基础料和辅助改性料，以质量百分比计，基础料组分为：
Figure BDA0002630814590000052
Figure BDA0002630814590000061
辅助改性料包括无水乙醇和过氧化二异丙苯，以质量百分比计，无水乙醇占基础料的35％；过氧化二异丙苯占基础料的0.35％。
一种可陶瓷化的抛磨废料/橡胶复合物的制备方法：将肉桂酸乙酯、无水乙醇和DCP按质量比100:100:1混合搅拌，搅拌速率为300r·min-1，搅拌时间为40min，配成混合均匀的溶液。将抛磨废料加入可程序升温的高速混合机中搅拌，设定温度为150℃，升温速率为10℃·min-1，将溶液以喷雾方式连续均匀喷洒在抛磨废料表面，喷洒速率为5ml·min-1，待喷洒完毕，设备温度升高至150℃，继续搅拌15min，使乙醇充分挥发，停止加热，搅拌直至物料冷却至室温，得到改性抛磨废料。在开炼机中将三元乙丙橡胶塑炼，加入改性抛磨废料，然后再加入氢氧化铝、环烷油、480℃软化点玻璃粉，待吃料完毕，最后加入双叔丁基过氧化二异丙基苯、三烯丙基异氰脲酸酯进行混炼，停放12h，返炼，得到改性抛磨废料/三元乙丙橡胶混炼胶。将混炼胶在平板硫化机上进行硫化，硫化温度为18℃，硫化时间为10min，平板压力为15MPa，得到改性抛磨废料/三元乙丙橡胶复合物。采用程序升温的电炉对复合物进行烧蚀，升温速率为20℃·min-1，设定温度为1000℃，保温30min，随炉冷却，得到陶瓷体。复合物及其相应陶瓷体的力学性能和阻燃性能如表1所示。
实施例2：
一种可陶瓷化的人造石材抛磨废料/橡胶复合物，其原料组成包括基础料和辅助改性料，以质量百分比计，基础料组分为：
Figure BDA0002630814590000062
辅助改性料包括无水乙醇和过氧化二异丙苯，以质量百分比计，无水乙醇占基础料的50％；过氧化二异丙苯占基础料的0.5％。
一种可陶瓷化的抛磨废料/橡胶复合物的制备方法：
将山梨酸乙酯、无水乙醇和DCP按质量比100:200:2混合搅拌，搅拌速率为500r·min-1，搅拌时间为20min，形成混合均匀的溶液。将抛磨废料加入可程序控温的高速混合机中进行搅拌，设定温度为180℃，升温速率为10℃·min-1，搅拌速率为200r·min-1，将溶液以喷雾方式连续均匀喷洒在抛磨废料表面，喷洒速率为15ml·min-1，待喷洒完毕，设备温度升高至180℃，继续搅拌30min，使乙醇充分挥发，停止加热，搅拌直至物料冷却至室温，得到改性抛磨废料。在开炼机中将甲基乙烯基硅橡胶包辊，加入改性抛磨废料，然后再加入聚磷酸铵、双季戊四醇、三聚氰胺、二甲基硅油、硼酸锌，待吃料完毕，最后加入2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯进行混炼，停放12h，返炼，得到改性抛磨废料/硅橡胶混炼胶。将混炼胶在平板硫化机上进行硫化，硫化温度150℃，硫化时间40min，平板压力10MPa，得到改性抛磨废料/硅橡胶复合物。采用程序升温的电炉对复合物进行烧蚀，升温速率为30℃·min-1，设定温度为1000℃，保温30min，随炉冷却，得到陶瓷体。复合物及其相应陶瓷体的力学性能和阻燃性能如表1所示。
实施例3：
一种可陶瓷化的人造石材抛磨废料/橡胶复合物，其原料组成包括基础料和辅助改性料，以质量百分比计，基础料组分为：
Figure BDA0002630814590000071
辅助改性料包括无水乙醇和过氧化二异丙苯，以质量百分比计，无水乙醇占基础料的72％；过氧化二异丙苯占基础料的0.54％。
一种可陶瓷化的抛磨废料/橡胶复合物的制备方法：
将油酸甲酯、无水乙醇和DCP按质量比100:200:1.5进行混合，搅拌速率为400r·min-1，搅拌时间为30min，形成混合均匀的溶液。将抛磨废料加入可程序控温的高速混合机中进行搅拌，设定温度为180℃，升温速率为15℃·min-1，搅拌速率为150r·min-1，将溶液以喷雾方式连续均匀喷洒在抛磨废料表面，喷洒速率为8ml·min-1；待喷洒完毕，设备温度升高至180℃，继续搅拌20min，使乙醇充分挥发，停止加热，待物料冷却至室温后，得到改性抛磨废料。在开炼机中将三元乙丙橡胶塑炼，加入改性抛磨废料，然后再加入氢氧化铝、氢氧化镁、三氧化二锑、环烷油、三氧化二硼，待吃料完毕，最后加入过氧化二异丙苯、三聚氰酸三烯丙酯进行混炼，停放24h，返炼，得到改性抛磨废料/三元乙丙橡胶混炼胶。将混炼胶在平板硫化机上进行硫化，硫化温度为160℃，硫化时间为20min，平板压力为15MPa，得到改性抛磨废料/三元乙丙橡胶复合物。采用程序升温的电炉对复合物进行烧蚀，升温速率为10℃·min-1，设定温度为900℃，保温30min，随炉冷却，得到陶瓷体。复合物及其相应陶瓷体的力学性能和阻燃性能如表1所示。
实施例4：
一种可陶瓷化的人造石材抛磨废料/橡胶复合物，其原料组成包括基础料和辅助改性料，以质量百分比计，基础料组分为：
Figure BDA0002630814590000081
辅助改性料包括无水乙醇和过氧化二异丙苯，以质量百分比计，无水乙醇占基础料的40％；过氧化二异丙苯占基础料的0.4％。
一种可陶瓷化的抛磨废料/橡胶复合物的制备方法：
将山梨酸乙酯、无水乙醇和DCP按质量比100:200:2混合，搅拌速率为300r·min-1，搅拌时间为30min，形成混合均匀的溶液。将抛磨废料加入可程序控温的高速混合机中进行搅拌，设定温度为180℃，升温速率为15℃·min-1，搅拌速率为100r·min-1，将溶液以喷雾方式连续均匀喷洒在抛磨废料表面，喷洒速率为15ml·min-1。待喷洒完毕，设备温度升高至180℃，继续搅拌15min，使乙醇充分挥发，停止加热，搅拌直至物料冷却至室温，得到改性抛磨废料。在开炼机中将三元乙丙橡胶塑炼，加入改性抛磨废料，然后再加入聚(二苯氧基聚磷腈)、白度化红磷、石蜡油、650℃熔点玻璃粉，待吃料完毕，最后加入双叔丁基过氧化二异丙基苯、三聚氰酸三烯丙酯进行混炼，停放12h，返炼，得到改性抛磨废料/三元乙丙橡胶混炼胶。将混炼胶在平板硫化机上进行硫化，硫化温度为180℃，硫化时间为20min，平板压力为15MPa，得到改性抛磨废料/三元乙丙橡胶复合物。采用程序升温的电炉对复合物进行烧蚀，升温速率为30℃·min-1，设定温度为1000℃，保温30min，随炉冷却，得到陶瓷体。复合物及其相应陶瓷体的力学性能和阻燃性能如表1所示。
实施例5：
一种可陶瓷化的人造石材抛磨废料/橡胶复合物，其原料组成包括基础料和辅助改性料，以质量百分比计，基础料组分为：
Figure BDA0002630814590000091
辅助改性料包括无水乙醇和过氧化二异丙苯，以质量百分比计，无水乙醇占基础料的60％；过氧化二异丙苯占基础料的0.6％。
一种可陶瓷化的人造石材抛磨废料/橡胶复合物的制备方法，包括以下步骤：
将山梨酸烯丙酯、无水乙醇和DCP按质量比100:200:2进行混合，搅拌速率为400r·min-1，搅拌时间为20min，形成混合均匀的溶液。将抛磨废料加入可程序控温的高速混合机中进行搅拌，设定温度为180℃，升温速率为20℃·min-1，将溶液以喷雾方式连续均匀喷洒在抛磨废料表面，喷洒速率为10ml·min-1，待喷洒完毕，设备温度升高至180℃，继续搅拌15min，使乙醇充分挥发，停止加热，搅拌直至物料冷却至室温，得到改性抛磨废料。在开炼机中将硅橡胶包辊，加入改性抛磨废料，然后再加入氢氧化铝、聚磷酸铵、三聚氰胺、二甲基硅油、硼酸锌，待吃料完毕，最后加入双叔丁基过氧化二异丙基苯、羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯进行混炼，停放12h，返炼，得到改性抛磨废料/硅橡胶混炼胶。将混炼胶在平板硫化机上进行硫化，硫化温度为170℃，硫化时间为15min，平板压力为10MPa，得到改性抛磨废料/硅橡胶复合物。采用程序升温的电炉对复合物进行烧蚀，设定温度为1000℃，升温速率为20℃·min-1，保温30min，随炉冷却，得到陶瓷体。复合物及其相应陶瓷体的力学性能和阻燃性能如表1所示。
实施例6：
一种可陶瓷化的人造石材抛磨废料/橡胶复合物，其原料组成包括基础料和辅助改性料，以质量百分比计，基础料组分为：
Figure BDA0002630814590000101
辅助改性料包括无水乙醇和过氧化二异丙苯，以质量百分比计，无水乙醇占基础料的70％；过氧化二异丙苯占基础料的0.35％。
一种可陶瓷化的抛磨废料/橡胶复合物的制备方法，包括以下步骤：
将山梨酸乙酯、无水乙醇和DCP按质量比100:200:1混合搅拌，搅拌速率为500r·min-1，搅拌时间为20min，形成混合均匀的溶液。将抛磨废料加入可程序控温的高速搅拌机中搅拌，设定温度为160℃，升温速率为20℃·min-1，搅拌速率为200r·min-1，将溶液以喷雾方式连续均匀喷洒在抛磨废料表面，喷洒速率为15ml·min-1。待喷洒完毕，将设备温度升高至160℃，继续搅拌30min，使乙醇充分挥发，停止加热，搅拌直至物料冷却至室温，得到改性抛磨废料。在开炼机中将三元乙丙橡胶塑炼，加入改性抛磨废料，然后再加入聚磷酸铵、双季戊四醇、三聚氰胺、石蜡油、硼酸锌，待吃料完毕，最后加入双叔丁基过氧化二异丙基苯、羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯进行混炼，停放24h，返炼，得到改性抛磨废料/三元乙丙橡胶混炼胶。将混炼胶在平板硫化机上进行硫化，硫化温度为180℃，硫化时间15min，平板压力为15MPa，得到改性抛磨废料/三元乙丙橡胶复合物。采用程序升温的电炉对复合物进行烧蚀，升温速率为20℃·min-1，设定温度为1000℃，保温30min，随炉冷却，得到陶瓷体。复合物及其相应陶瓷体的力学性能和阻燃性能如表1所示。
表1是对比实施例1-2和实施例1-6所对应可陶瓷化的抛磨废料/橡胶复合物及其1000℃烧蚀所得陶瓷体的力学性能和阻燃性能。
表1可陶瓷化的抛磨废料/橡胶复合物及其陶瓷体的力学性能和阻燃性能
Figure BDA0002630814590000111
在对比实施例1中，未加改性剂时，可见抛磨废料/橡胶复合物的力学性能很低，表明未经改性的抛磨废料对橡胶的力学性能破坏严重。
对比实施例2中，直接在橡胶中添加改性剂，抛磨废料/橡胶复合物的力学性能比对比实施例1要高，而实施例1-6对应的力学性能和阻燃性能要比对比实施例2更高。对比实施例2虽然在橡胶混合物中添加了改性剂(肉桂酸乙酯)，但改性剂只是在一定程度上改善了抛磨废料与橡胶的界面相容性，然而橡胶分子链没有和无机填料之间形成化学结合。而实施例1-6中，通过表面改性技术，先用改性剂将抛磨废料进行表面包覆，同时改性剂上含有共轭双键，能够在过氧化物(过氧化二异丙苯)作用下进行交联，从而在抛磨废料表面形成具有较好力学强度的有机保护层。与此同时，当橡胶在过氧化物作用下交联时，有机保护层上仍保留大量碳-碳双键，这些双键也可以在过氧化物作用下与橡胶发生共交联，即把抛磨废料与橡胶分子链进行了化学结合，彼此之间形成共价键，因此，实施例1-6中的各项力学性能包括硫化胶的拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度都相较于对比实施例2有数量级的提升，而且硫化胶的微观结构更加致密，在相同用量阻燃剂作用下，能够达到更高的阻燃等级(由V-1级提高到V-0级)；尤其是本发明所得陶瓷体三点弯曲强度相对于对比文件2提升一倍甚至更多，应用价值极大。本发明通过对抛磨废料进行表面改性，形成带有碳碳双键的有机保护层，不仅改善了硫化胶的力学性能和阻燃性能，同时提高了硫化胶烧蚀后形成陶瓷体的致密性，增大了陶瓷体的三点弯曲强度。
由此可见，本发明通过对人造石材抛磨废料进行表面改性，比直接在橡胶中添加改性剂，更能提高人造石材抛磨废料/橡胶复合物的力学性能，同时增强了复合物在高温烧蚀后所得陶瓷体的瓷化强度，大幅提高了人造石材抛磨废料在橡胶中的利用价值。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.可陶瓷化的人造石材抛磨废料/橡胶复合物，其特征在于，其原料组成包括基础料和辅助改性料，以质量百分比计，基础料组分为：
Figure FDA0002630814580000011
所述的辅助改性料包括无水乙醇和过氧化二异丙苯，以质量百分比计，无水乙醇占基础料的20％～70％；过氧化二异丙苯占基础料的0.2％～0.7％；
所述的改性剂为肉桂酸乙酯、油酸甲酯、山梨酸乙酯和山梨酸烯丙酯的一种或多种；
所述的可陶瓷化的人造石材抛磨废料/橡胶复合物通过如下步骤制备得到：
1)将改性剂、无水乙醇和过氧化二异丙苯混合，高速搅拌，使改性剂和过氧化二异丙苯完全溶解于无水乙醇中，得到混合均匀的溶液；
2)将步骤1)所得溶液以喷雾方式连续均匀喷洒在抛磨废料表面，待喷洒完毕，升温到150～180℃，继续搅拌使乙醇充分挥发，在过氧化二异丙苯高温分解产生的自由基作用下，改性剂与改性剂之间发生自聚反应，在抛磨废料表面形成由改性剂聚合而成的有机包覆层；停止加热，搅拌直至物料冷却至室温，得到改性抛磨废料；
3)在开炼机中将橡胶塑炼，加入改性抛磨废料，然后再加入阻燃剂、软化剂、助熔剂，待吃料完毕，最后加入硫化剂和促进剂，混炼均匀，停放，返炼，得到改性抛磨废料/橡胶混炼胶；
4)将混炼胶在平板硫化机上进行硫化，得到改性抛磨废料/橡胶复合物；
5)对改性抛磨废料/橡胶复合物进行烧蚀，冷却，得到可陶瓷化的人造石材抛磨废料/橡胶复合物。
2.根据权利要求1所述的可陶瓷化的人造石材抛磨废料/橡胶复合物，其特征在于：所述橡胶为三元乙丙橡胶和甲基乙烯基硅橡胶的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的可陶瓷化的人造石材抛磨废料/橡胶复合物，其特征在于：所述的抛磨废料主要成分为大理石、石灰石和石英石，粒径为1～300μm。
4.根据权利要求1所述的可陶瓷化的人造石材抛磨废料/橡胶复合物，其特征在于：所述的阻燃剂为聚磷酸铵、氢氧化铝、氢氧化镁、三氧化二锑、聚(二苯氧基聚磷腈)、白度化红磷和双季戊四醇的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的可陶瓷化的人造石材抛磨废料/橡胶复合物，其特征在于：所述助熔剂为低软化点玻璃粉、硼酸锌和三氧化二硼的一种或多种；低软化点玻璃粉的软化点为480～650℃。
6.根据权利要求1所述的可陶瓷化的人造石材抛磨废料/橡胶复合物，其特征在于：所述的软化剂为环烷油、石蜡油和二甲基硅油的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的可陶瓷化的人造石材抛磨废料/橡胶复合物，其特征在于：所述的硫化剂为过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷和双叔丁基过氧化二异丙基苯的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的可陶瓷化的人造石材抛磨废料/橡胶复合物，其特征在于：所述的助交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和三聚氰酸三烯丙酯的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的可陶瓷化的人造石材抛磨废料/橡胶复合物，其特征在于：步骤1)中，所述的高速搅拌的搅拌速率为300～500r·min-1，搅拌时间为20～40min；改性剂、无水乙醇和过氧化二异丙苯的质量比为100:100:1～100:200:2；
步骤2)中，所述的搅拌的速率为100～200r·min-1，升温的速率为10～20℃·min-1，继续搅拌的时间为15～30min；
步骤3)中，所述的停放的时间为12～24h；
步骤4)中，硫化温度为150～180℃，硫化时间为10～40min，平板压力为10～15MPa；
步骤5)中，采用程序升温的电炉对复合物进行烧蚀，升温速率为10～30℃·min-1。
10.权利要求1-9任一项所述的可陶瓷化的人造石材抛磨废料/橡胶复合物的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)将改性剂、无水乙醇和过氧化二异丙苯按质量比100:100:1～100:200:2进行混合，高速搅拌，使改性剂和过氧化二异丙苯完全溶解于无水乙醇中，得到混合均匀的溶液；
2)将步骤1)所得溶液以喷雾方式连续均匀喷洒在抛磨废料表面，待喷洒完毕，升温到150～180℃，继续搅拌使乙醇充分挥发，在过氧化二异丙苯高温分解产生的自由基作用下，改性剂与改性剂之间发生自聚反应，在抛磨废料表面形成由改性剂聚合而成的有机包覆层；停止加热，搅拌直至物料冷却至室温，得到改性抛磨废料；
3)在开炼机中将橡胶塑炼，加入改性抛磨废料，然后再加入阻燃剂、软化剂、助熔剂，待吃料完毕，最后加入硫化剂和促进剂，混炼均匀，停放12～24h，返炼，得到改性抛磨废料/橡胶混炼胶；
4)将混炼胶在平板硫化机上进行硫化，得到改性抛磨废料/橡胶复合物；
5)对改性抛磨废料/橡胶复合物进行烧蚀，设定温度为900～1000℃，保温20～30min，随炉冷却，得到可陶瓷化的人造石材抛磨废料/橡胶复合物。
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