CN112694687A - 一种耐磨木塑复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐磨木塑复合材料及其制备方法，该木塑复合材料包括如下重量百分比的组分：废旧塑料混合物30～45%、改善耐磨性的金属材料5～10%、纤维填充物10～15%、PE颗粒10～20%、改善耐磨性的石粉1～5%、木粉10～30%、润滑剂2～4%、相容剂0.5～1%、稳定剂2～3%和染色剂1～2%；上述组分的重量百分比之和为100%。本发明的材料外观平滑，无裂纹、划痕，耐磨性好，符合行业标准。本发明扩宽固体废弃物的资源化利用的方式，提高了航空废弃物中各种废弃物的利用率，具有环保性。
Description
技术领域
本发明属于木塑材料生产加工领域，具体涉及一种耐磨木塑复合材料及其制备方法。
背景技术
木塑复合材料在资源化利用与环保方面具有突出的优势，符合绿色经济发展的趋势，为了改性木塑复合材料的物理化学性能，再原料配备中会加入适当的金属、非金属、高分子化合物等物质做为改性材料，增加木塑复合材料的强度、耐磨性、抗老化性等性能指标。
为确保木塑复合材料生产过程中的工艺稳定性和产品质量，通常选用的热塑性聚合物都是经过挑选的单一品种的废旧塑料。
然而在我国，回收的废塑料大多都是混合了几种塑料的混合料，如果将其按照品种进一步进行分选，则难度大，成本高。因此将废旧塑料混合物进行直接利用的方式是较为常见或更加经济的。
众所周知，废旧塑料混合物中各种塑料组分之间的性能差异和各塑料的比重成分差异造成了废旧塑料混合物的物理化学性能变化较大，加之改性材料的添加，使得木塑复合材料的在原料混配呈现多样化、复杂化的趋势，需要经过反复尝试和验证，才能获得理想的原料配方和工艺加工方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种耐磨木塑复合材料及其制备方法，利用航空废弃物的有效组份作为原料，添加耐磨性改善材料，通过大量试验，在保证产品的强度、硬度和耐磨性的同时，扩宽固体废弃物的资源化利用的方式，是提高资源化利用的方法。
本发明的技术方案具体如下：
一种耐磨木塑复合材料，包括如下重量百分比的组分：
废旧塑料混合物30～45%、改善耐磨性的金属材料5～10%、纤维填充物10～15%、PE颗粒10～20%、改善耐磨性的石粉1～5%、木粉10～30%、润滑剂2～4%、相容剂0.5～1%、稳定剂2～3%和染色剂1～2%；
上述组分的重量百分比之和为100%。
进一步地，PE颗粒是PE类的塑料袋和饮料瓶按任意比例混合，经过现有的洗净、破碎、熔炼、造粒工艺制成。
进一步地，所述的改善耐磨性的石粉为石英砂粉，粒度为80-100目。
进一步地，废旧塑料混合物按如下重量份混合：PVC材25～30份和PP材10～15份。
进一步地，改善耐磨性的金属材料为铝箔饭盒和锡箔纸，分选后洗净，按任意比例混合，粉碎至≤1mm碎末状。
进一步地，纤维填充物为无纺布、铜版纸和纸塑，分选后洗净，按任意比例混合，粉碎至≤2mm碎末状。
本发明还涉及的耐磨木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤（1）、将航空废弃物中的下列制品分选出，进行以下处理：
PE材，分选后洗净、破碎、进行熔炼造粒，制成PE颗粒；
PVC材，分选后洗净，破碎至≤2mm的片状；
PP材，分选后洗净，破碎至≤2mm的片状；
含纤维的制品，包括无纺布、铜版纸和纸塑，分选后洗净，按任意比例混合，粉碎至≤2mm碎末状，作为纤维填充物备用；
铝箔饭盒、锡箔纸，分选后洗净，按任意比例混合，粉碎至≤1mm碎末状；作为改善耐磨性的金属材料备用；
步骤（2）、制备废旧塑料混合物
将步骤（1）处理后的物料按如下重量份混合：PVC材25～30份、PP材10～15份得到废旧塑料混合物；
步骤（3）、物料混合
将重量百分比为30～45%的废旧塑料混合物、改善耐磨性的金属材料5～10%、纸质纤维填充物10～15%、PE颗粒10～20%、改善耐磨性的石粉1～5%、木粉10～30%、投入高速混合机中，升温至80～100℃ ，混合搅拌20～30min，充分排出水份，再加入2～4%的润滑剂、0.5～1%的相容剂、2～3%的稳定剂、1～2%染色剂，混合搅拌5～10min，再将混合完成的物料移至低速混合机，混合搅拌冷却，得到混合物；
步骤（4）、改性造粒
将步骤（3）制得的混合物料通过挤出机挤出造粒，得到颗粒物质；
步骤（5）、挤出成型
将步骤（4）制得的颗粒物质加入锥形双螺杆机挤出机挤出，通过不同形状的模具成型为不同形状的木塑复合材料，最后根据需求分切成一定的长度，即得到耐磨木塑复合材料。
本发明中，稳定剂为轻质碳酸钙粉和1801中的一种或两种。润滑剂为EBS和PE蜡中的一种或两种。相容剂为马来酸酐接枝相容剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
（1）本发明的材料外观平滑，无裂纹、划痕，静曲强度和硬度符合LY/T1613-2004标准。
（2）本发明中航空废弃物在复合材料中占比高达50-75%，由于航空废弃物的垃圾组份相对稳定，其中各种塑料制品的品质较高，组份也相对稳定，对后续的分选、加工及再利用减少了难度。
（3）本发明中，添加了铝箔、锡箔的粉碎料、以及80-100目的石英砂粉作为耐磨性改良剂，增加了木塑复合材料的耐磨性质。
（4）本发明扩宽固体废弃物的资源化利用的方式，提高了航空废弃物中废旧塑料、纸纤维等的利用率，具有环保性。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
实施例1
本实施例的耐磨木塑复合材料，基于航空废弃物，包括如下重量百分比的组分：
航空废旧塑料混合物40%、PE颗粒20%、铝箔粉5%、纸质纤维填充物12%，60目的松木粉12.8%、PE蜡2%、石英砂3%、马来酸酐1%、轻质碳酸钙粉2.2%、现有的染色剂2%；上述组分的重量百分比之和为100%；废旧塑料混合物由如下重量份的成分组成：PVC塑料饭盒破碎料25份、PP瓶盖10份。
本实施例的耐磨木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤（1）、将废弃物中的塑料制品分选出，进行以下处理：
从航空废弃物中分选出PE材质的塑料袋、饮料瓶等制品，去杂、洗净后破碎至块状，然后放入双螺旋挤出造粒，成型后为3-5mm的颗粒状。
航空废弃物中分成出的PVC材质的一次性塑料饭盒等制品，先通过振筛将粘附在饭盒的饭粒、菜渣等分离，再将其初破至5-10mm的片状，再将其洗净、干燥后破碎至≤2mm的碎片状。
航空废弃物中分成出的PP材质的塑料包装盒、饮料瓶盖等制品，去杂、干燥后破碎至≤2mm的碎片状。
航空废弃物中分成出的纸铝材质、纸塑材质的饮料盒、包装盒、纸杯等制品，去杂、干燥后破碎至≤2mm碎末状。
航空废弃物中分成出的铝饭盒、锡箔等制品，去砸、洗净干燥后破绽至≤1mm碎末状。
步骤（2）、制备废旧塑料混合物
将PVC塑料饭盒破碎料25份、PP瓶盖10份和纸质纤维25份混合，即得到废旧塑料混合物。
步骤（3）、将重量比为航空废旧塑料混合物40%、PE颗粒20%、铝箔粉5%、纸质纤维填充物12%，60目的松木粉12.8%、加入高速混合机进行搅拌，升温至90℃，混合搅拌20min，充分排出水份，再加入PE蜡2%、马来酸酐1%、轻质碳酸钙粉2.2%、现有的染色剂2%，混合搅拌8min，再将混合完成的物料移至低速混合机，混合搅拌10min，然后冷却至室温。
步骤（4）、将步骤（3）制得的混合物料通过造粒机挤出造粒，得到颗粒物质；按以下进行：
将混合好的原料通过螺旋上料机送至造粒机，造粒机为双螺杆结构，螺杆直径为φ73.4 mm，功率为90KW，变频调速，螺杆转速为200rpm。经过挤出造粒，造粒机温度工艺条件如表1所示，然后通过三级风送进行冷却，然后装袋。
表1造粒机温度工艺条件
步骤（5）、将造好的颗粒通过螺旋上料机送至挤出机，挤出机为锥形双螺杆挤出机，螺杆直径∮100mm，转速：500rpm。高温挤出成型，挤出机温度工艺条件如表2所示，挤出成型后通过水冷和气冷，然后分切成规定的长度，所得到的板材即为木塑复合材料。
表2挤出机温度工艺条件
实施例2
本实施例的耐磨木塑复合材料，包括如下重量百分比的组分：
航空废旧塑料混合物35%、PE颗粒20%、铝箔粉10%、纸质纤维填充物13%、石英砂2%、60目的松木粉10%、PE蜡1%、1801 1.2%、EBS 2%、马来酸酐0.8%、轻质碳酸钙粉4%、现有的染色剂1%；废旧塑料混合物由如下重量份的成分组成：PVC塑料饭盒破碎料15份、PP瓶盖15份和纸质纤维20份。
本实施例的耐磨木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤（1）、与实施例1相同。
步骤（2）、制备废旧塑料混合物
将PVC塑料饭盒破碎料15份、PP瓶盖15份和纸质纤维20份混合，即得到废旧塑料混合物。
步骤（3）、将重量百分比航空废旧塑料混合物35%、PE颗粒20%、铝箔粉10%、纸质纤维填充物13%，加入高速混合机进行搅拌，升温至85℃ ，混合搅拌30min，充分排出水份，再加入石英砂2%、60目的松木粉10%、PE蜡1%、1801 1.2%、EBS 2%、马来酸酐0.8%、轻质碳酸钙粉4%、现有的染色剂1%，混合搅拌5min，再将混合完成的物料移至低速混合机，混合搅拌10min，冷却至室温。
步骤（4）、将步骤（3）制得的混合物料通过挤出机挤出造粒，得到颗粒物质；按以下进行：
将混合好的原料通过螺旋上料机送至造粒机，造粒机为双螺杆结构，螺杆直径为φ73.4 mm，功率为90KW，变频调速，螺杆转速为100rpm。经过挤出造粒，造粒机温度工艺条件如表1所示，然后通过三级风送进行冷却，然后装袋。
步骤（5）、将造好的颗粒通过螺旋上料机送至挤出机，挤出机为锥形双螺杆挤出机，螺杆直径∮100mm，转速：500rpm。
高温挤出成型，挤出机温度工艺条件如表2所示，挤出成型后通过水冷和气冷，然后分切成规定的长度，所得到的板材即为木塑复合材料。
实施例3
本实施例的耐磨木塑复合材料，包括如下重量百分比的组分：
航空废旧塑料混合物71%、PE颗粒10%、60目的松木粉10%、EBS4%、马来酸酐0.5%、1801 2.5%、现有的染色剂2%；上述组分的重量百分比之和为100%；废旧塑料混合物由如下重量份的成分组成：PVC塑料饭盒破碎料30份、PP瓶盖10份和纸质纤维30份。
本实施例的耐磨木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤（1）与实施例1相同。
步骤（2）、制备废旧塑料混合物
将PVC塑料饭盒破碎料30份、PP瓶盖10份和纸质纤维30份混合，即得到废旧塑料混合物。
步骤（3）、将重量百分比为10%的PE颗粒、71%的废旧塑料混合物、10%60目的松木粉木粉加入高速混合机进行搅拌，升温至85℃ ，混合搅拌25min，充分排出水份，再加入EBS4%、马来酸酐0.5%、1801 2.5%、现有的染色剂2%，混合搅拌10min，再将混合完成的物料移至低速混合机，混合搅拌10min，冷却至室温。
步骤（4）、将步骤（3）制得的混合物料通过挤出机挤出造粒，得到颗粒物质；按以下进行：
将混合好的原料通过螺旋上料机送至造粒机，造粒机为双螺杆结构，螺杆直径为φ73.4 mm，功率为90KW，变频调速，螺杆转速为500rpm。经过挤出造粒，造粒机工艺温度条件同表1，通过三级风送进行冷却，然后装袋。
步骤（5）将造好的颗粒通过螺旋上料机送至挤出机，挤出机为锥形双螺杆挤出机，螺杆直径∮100mm，转速：20r/min。高温挤出成型，挤出机工艺温度条件同表2，挤出成型后通过水冷和气冷，然后分切成规定的长度，所得到的板材即为木塑复合材料。
通过对实施例1-3制造得到的木塑板材进行性能测量，对比“挤压木塑复合板材”LY/T 1613-2004的相关标准项得到结果如表3所示：
表3性能参数对比表
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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 (7)
1.一种耐磨木塑复合材料，其特征在于：包括如下重量百分比的组分：
废旧塑料混合物30～45%、改善耐磨性的金属材料5～10%、纤维填充物10～15%、PE颗粒10～20%、改善耐磨性的石粉1～5%、木粉10～30%、润滑剂2～4%、相容剂0.5～1%、稳定剂2～3%和染色剂1～2%；
上述组分的重量百分比之和为100%。
2.根据权利要求1所述的耐磨木塑复合材料，其特征在于：PE颗粒是PE类的塑料袋和饮料瓶按任意比例混合，经过现有的洗净、破碎、熔炼、造粒工艺制成。
3.根据权利要求1所述的耐磨木塑复合材料，其特征在于：所述的改善耐磨性的石粉为石英砂粉，粒度为80-100目。
4.根据权利要求1所述的耐磨木塑复合材料，其特征在于：废旧塑料混合物按如下重量份混合：PVC材25～30份和PP材10～15份。
5.根据权利要求1所述的耐磨木塑复合材料，其特征在于：改善耐磨性的金属材料为铝箔饭盒和锡箔纸，分选后洗净，按任意比例混合，粉碎至≤1mm碎末状。
6.根据权利要求1所述的耐磨木塑复合材料，其特征在于：纤维填充物为无纺布、铜版纸和纸塑，分选后洗净，按任意比例混合，粉碎至≤2mm碎末状。
7.一种耐磨木塑复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤（1）、将航空废弃物中的下列制品分选出，进行以下处理：
PE材，分选后洗净、破碎、进行熔炼造粒，制成PE颗粒；
PVC材，分选后洗净，破碎至≤2mm的片状；
PP材，分选后洗净，破碎至≤2mm的片状；
含纤维的制品，包括无纺布、铜版纸和纸塑，分选后洗净，按任意比例混合，粉碎至≤2mm碎末状，作为纤维填充物备用；
铝箔饭盒、锡箔纸，分选后洗净，按任意比例混合，粉碎至≤1mm碎末状；作为改善耐磨性的金属材料备用；
步骤（2）、制备废旧塑料混合物
将步骤（1）处理后的物料按如下重量份混合：PVC材25～30份、PP材10～15份得到废旧塑料混合物；
步骤（3）、物料混合
将重量百分比为30～45%的废旧塑料混合物、改善耐磨性的金属材料5～10%、纸质纤维填充物10～15%、PE颗粒10～20%、改善耐磨性的石粉1～5%、木粉10～30%、投入高速混合机中，升温至80～100℃ ，混合搅拌20～30min，充分排出水份，再加入2～4%的润滑剂、0.5～1%的相容剂、2～3%的稳定剂、1～2%染色剂，混合搅拌5～10min，再将混合完成的物料移至低速混合机，混合搅拌冷却，得到混合物；
步骤（4）、改性造粒
将步骤（3）制得的混合物料通过挤出机挤出造粒，得到颗粒物质；
步骤（5）、挤出成型
将步骤（4）制得的颗粒物质加入锥形双螺杆机挤出机挤出，通过不同形状的模具成型为不同形状的木塑复合材料，最后根据需求分切成一定的长度，即得到耐磨木塑复合材料。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN113715191A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-11-30 | 厦门陆海环保股份有限公司 | 一种用于无纺布的再生塑料颗粒专用料的制备方法 |
Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN101392099A (zh) * | 2008-10-23 | 2009-03-25 | 福建师范大学 | 用改性木粉和废旧塑料制备木塑复合材料的方法 |
| US20180072889A1 (en) * | 2016-08-04 | 2018-03-15 | Nanjing Tech University | Lignin Enhanced Wood-Plastic Material and Preparation Method thereof |
| CN109181160A (zh) * | 2018-08-27 | 2019-01-11 | 云南昆船环保技术有限公司 | 一种基于航空废弃物的木塑复合材料及其制备方法 |
-
2020
- 2020-12-15 CN CN202011481957.4A patent/CN112694687A/zh active Pending
Patent Citations (3)
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