CN112592526B - 一种磷石膏-废塑料复合型材及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种磷石膏‑废塑料复合型材及其制备方法和应用，所采用原材料每100重量份包括磷石膏65～70份，废聚乙烯塑料26～30份，润滑剂1.8～2.2份，稳定剂2.2～2.5份，接枝剂2.2～2.3份，偶联剂2.0～2.2份，分散剂0.8～1份；将原料高速混匀后，经平行双螺杆造粒机挤出直径5～8mm的磷石膏‑废塑料母粒，再经单螺杆或双螺杆及模具挤出，做成各种型材制品。本发明可极大提高磷石膏的附加值，为工业副产品磷石膏，开辟了一条新的利用途径，所制得的型材阻燃性能更好、成本更低、强度更高、吸水率更低、防虫蛀更安全，可广泛用于室外景观、建筑、包装等领域。

Description

一种磷石膏-废塑料复合型材及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及固体废弃物处理领域，特别涉及一种磷石膏-废塑料复合型材及其制备方法和应用。
背景技术
磷石膏是生产磷肥、磷酸时排放出的固体废弃物，每生产1吨磷酸约产生4.5-5吨磷石膏。磷石膏分二水石膏(CaSO4·2H2O)和半水石膏(CaSO4·1/2H2O)，以二水石膏居多。磷石膏除主成分硫酸钙外还含少量磷酸、硅、镁、铁、铝、有机杂质等。
世界湿法磷酸年总产量约2.6亿吨(以P2O5计)，副产磷石膏约1.5亿吨，利用率仅4.3％-4.6％。磷石膏每年排放量超过2000万吨，而利用率仅为2％-3％。目前，磷石膏的利用还主要是作为原料使用，经过陈化、煅烧、活化和加压等工艺制成相应的石膏建材，如：石膏粉、石膏板、石膏砌块、石膏砖等，利用率和附加值都较低。磷石膏的堆放不仅占用了大量土地，而且造成环境污染，因此，有必要寻求一种磷石膏的合理利用途径，以实现磷肥工业的可持续发展和磷石膏的高度利用。
发明内容
本发明实施例提供一种磷石膏-废塑料复合型材的制备方法，以解决相关技术中利用率和附加值低的问题。
第一方面，本发明提供一种磷石膏-废塑料复合型材的制备方法，包括以下步骤：
将原材料加入高速混合机中，以800～1000转/分的转速混合7～10分钟，将原材料转移至设备的冷却筒中，冷却至常温；其中，每100重量份原材料包括磷石膏65～70份，废聚乙烯塑料26～30份，润滑剂1.8～2.2份，稳定剂2.2～2.5份，接枝剂2.2～2.3份，偶联剂2.0～2.2份，分散剂0.8～1份；
将原材料加入平行双螺杆造粒机中，按物料流动去向依次设定各段温度：200℃、195℃、190℃、185℃、180℃、175℃、170℃、165℃，挤出直径为5～8mm的磷石膏-废塑料母粒；
将磷石膏-废塑料母粒加入锥双挤出机中，按物料流动去向依次设定各段温度：180℃、175℃、170℃、165℃、160℃，二次塑化后挤出磷石膏-废塑料复合型材。
作为上述技术方案的优选，磷石膏的细度为60～200目，且含水量不高于3wt％。
作为上述技术方案的优选，废聚乙烯塑料的细度为60～200目，溶脂度为1.0，且灰分含量＜3wt％。
作为上述技术方案的优选，润滑剂选自粒径为500～600nm的聚乙烯蜡、石蜡、硬脂酸中的一种或多种。
作为上述技术方案的优选，稳定剂为钙锌稳定剂、有机锡稳定剂、锌盐稳定剂中的一种或多种。
作为上述技术方案的优选，接枝剂为无色针状或片状结晶体马来酸酐接枝剂。
作为上述技术方案的优选，偶联剂为有机铬络合物、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种。
作为上述技术方案的优选，平行双螺杆造粒机的真空度为0.03～0.05MP。
第二方面，本发明提供一种由上述方法制备得到的磷石膏-废塑料复合型材。
第三方面，本发明提供上述磷石膏-废塑料复合型材作为建材的应用。
本发明具有以下优点和有益效果：
本发明提供的磷石膏-废塑料复合型材的制备方法，为挤出行业先例，不仅生产成本低，而且大大提高了磷石膏的附加值，所生产的复合塑料型材是其它石膏板材料强度的3～5倍。该磷石膏-废塑料复合型材强度高、吸水率低、阻燃性能好、变形系数低、不生白蚁、耐腐蚀等优点，可广泛应用于室外园林景观、建筑、包装等领域，是替代防腐木的绝好材料，为磷石膏的回收利用开辟了一条新的路径。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。
由于磷石膏与废聚乙烯塑料相容性不好，现有技术通常先将磷石膏与偶联剂高速混合，使得磷石膏粉体表面覆盖一层偶联剂，使磷石膏的亲水性变成不亲水，再将其与其他原料混合后造粒、挤出。本发明直接在废聚乙烯塑料中加入高掺量的磷石膏，并加入润滑剂、稳定剂、接枝剂等各种加工助剂，依次经高速混合、造粒、挤出，制备一种磷石膏-废塑料复合型材，其制备方法具体包括以下步骤：
将原材料加入高速混合机中，以800～1000转/分的转速混合7-10分钟，将原材料转移至设备的冷却筒中，冷却至常温；其中，每100重量份原材料包括磷石膏65～70份，废聚乙烯塑料26～30份，润滑剂1.8～2.2份，稳定剂2.2～2.5份，接枝剂2.2～2.3份，偶联剂2.0～2.2份，分散剂0.8～1份；
将原材料加入平行双螺杆造粒机中，按物料流动去向依次设定各段温度：200℃、195℃、190℃、185℃、180℃、175℃、170℃、165℃，挤出直径为5～8mm的磷石膏-废塑料母粒；
将磷石膏-废塑料母粒加入锥双挤出机中，按物料流动去向依次设定各段温度：180℃、175℃、170℃、165℃、160℃，二次塑化后挤出磷石膏-废塑料复合型材。
所采用的磷石膏的细度为60～200目，润滑剂粒径为500-600nm。
本发明提供的磷石膏-废塑料复合型材的制备方法快速、高效，制备出的磷石膏-废塑料复合型材表面光亮平整、成型好、无气泡、产量高。本发明提供的磷石膏-废塑料复合型材的制备方法，解决了相关技术中利用率和附加值低的问题。
以下通过具体实施例对本发明的技术方案进行进一步说明：
实施例1～8
准备实施例1～8所用的原材料：细度为60～200目的磷石膏，溶脂度为1.0、灰分＜3wt％、粒径≤6mm的普通废聚乙烯塑料；稳定剂：钙锌稳定剂；接枝剂：马来酸酐接枝剂；偶联剂：KH-550；润滑剂：粒径为500～600nm的聚乙烯蜡；分散剂：塑料分散剂。并准备100*10mm的型材模具。
表1实施例1-8的磷石膏-废塑料复合型材配方
Figure BDA0002834597760000051
将原材料加入高速混合机中，以800转/分的转速混合10分钟，原料因摩擦起热升温至140℃，将原材料转移至设备的冷却筒中，利用冷却筒自带的循环水冷却至常温；
将原材料加入平行双螺杆造粒机中，设定真空度为0.03MP，按物料流动去向依次设定各段筒体的温度：200℃、195℃、190℃、185℃、180℃、175℃、170℃、165℃，当温度到达预设值时，电流显示180A，进料机自启动，螺杆以10转/分钟的转速挤出直径为5～8mm的磷石膏-废塑料母粒；
将磷石膏-废塑料母粒加入锥双挤出机中，按物料流动去向依次设定各段筒体的温度：180℃、175℃、170℃、165℃、160℃，当温度到达预设值时，电流到达45A，进料机自启动，螺杆以10转/分钟的转速挤出磷石膏-废塑料复合型材，挤出压力为18MPa。对实施例1～8制备的磷石膏-废塑料复合型材的性能进行测试，结果如表2所示。
表2实施例1～8制备的磷石膏-废塑料复合型材的性能指标
Figure BDA0002834597760000061
Figure BDA0002834597760000071
通过表2的测试结果可知：实施例1和实施例2物料流动性好，成型较差，模具左右出料较快，表面有气泡，实验结果并不理想；实施例3和实施例2部分接近，物料流动性好，但可以成型，表面气泡明显减少。实施例4和实施例5的产品表面基本没有瑕疵，但挤出速度偏慢，出来偏低。实施例6和实施例7表面光亮平整、成型好、无气泡、产量较高，明显优于其它实施例。实施例8虽然成型好、无气泡、产量较高，但表面有少许裂痕。从实验数据也可分析得出实施例6和实施例7优于其它实施例。表2中造成气泡和开裂的原因均与废聚乙烯塑料和润滑剂的添加量有关，废聚乙烯塑料和润滑剂添加过少时，废聚乙烯塑料和磷石膏不能完全融合，真空不能有效抽完原材料中的水分，使水分吸附在材料里面，无法排除造成气泡；且润滑剂过少会造成原材料流动性差，进而导致型材开裂。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种磷石膏-废塑料复合型材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将原材料加入高速混合机中，以800～1000转/分的转速混合7～10分钟，将原材料转移至设备的冷却筒中，冷却至常温；其中，每100重量份原材料包括磷石膏65-70份，废聚乙烯塑料26～30份，润滑剂1.8～2.2份，稳定剂2.2～2.5份，接枝剂2.2～2.3份，偶联剂2.0～2.2份，分散剂0.8～1份；所述磷石膏的细度为60～200目，且含水量不高于3wt％；所述接枝剂为无色针状或片状结晶体马来酸酐接枝剂；
将原材料加入平行双螺杆造粒机中，按物料流动去向依次设定各段温度：200℃、195℃、190℃、185℃、180℃、175℃、170℃、165℃，挤出直径为5～8mm的磷石膏-废塑料母粒；
将磷石膏-废塑料母粒加入锥双挤出机中，按物料流动去向依次设定各段温度：180℃、175℃、170℃、165℃、160℃，二次塑化后挤出磷石膏-废塑料复合型材。
2.根据权利要求1所述的磷石膏-废塑料复合型材的制备方法，其特征在于：所述废聚乙烯塑料的细度为60～200目，溶脂度为1.0，且灰分含量＜3wt％。
3.根据权利要求1所述的磷石膏-废塑料复合型材的制备方法，其特征在于：所述润滑剂选自粒径为500～600nm的聚乙烯蜡、石蜡、硬脂酸中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的磷石膏-废塑料复合型材的制备方法，其特征在于：所述稳定剂为钙锌稳定剂、有机锡稳定剂、锌盐稳定剂中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的磷石膏-废塑料复合型材的制备方法，其特征在于：所述偶联剂为有机铬络合物、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的磷石膏-废塑料复合型材的制备方法，其特征在于：所述平行双螺杆造粒机的真空度为0.03～0.05MPa。
7.一种磷石膏-废塑料复合型材，其特征在于：由权利要求1～6任一项所述的磷石膏-废塑料复合型材的制备方法制备得到。
8.权利要求7所述的磷石膏-废塑料复合型材作为建材的应用。
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