CN113185771B - 一种脱硫石膏再生塑料复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种脱硫石膏再生塑料复合材料及其制备方法和应用，其制备方法包括以下步骤：准备包含以下组分的原料，各组分按占原料总重量的百分比计为：硅烷偶联剂改性的脱硫石膏55％～75％，再生塑料25％～40％，马来酸酐2.2％～2.8％，硬脂酸钙1.5％～2.5％，将原料混匀后依次进行熔融造粒、挤出成型，得到脱硫石膏再生塑料复合材料。本发明制备出的脱硫石膏再生塑料复合材料抗压强度可达41.7MPa，弹性模量可达5089MPa，燃烧指数为132～202W/s，是一种强度高、耐水性能好、不易燃的材料。改脱硫石膏再生塑料复合材料型材可应用在交通、园林、市政工程、包装等领域。

Description

一种脱硫石膏再生塑料复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于复合材料领域，具体涉及一种脱硫石膏再生塑料复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
脱硫石膏燃煤电厂是烧结烟气脱硫的副产品，随着烧结烟气脱硫设备的逐步普及，脱硫石膏产出量日益增加。脱硫石膏的主要成分为CaSO4·2H2O，含量约为90wt％。脱硫石膏含水量较大，约为10wt％～17wt％，主要灰分为Fe2O3和SiO2，所含杂质种类较多，氯元素含量较高，以可溶性盐为主，其晶体内部和表面都含有杂质。我国烧结烟气脱硫尚处于发展时期，对脱硫副产物的利用尚未形成完整的工业链。同时，我国存在大量廉价的天然石膏资源。因此，脱硫石膏在国内并没有得到有效的再利用，除部分应用于生产石膏板、石膏砌砖、粉刷石膏等建材外，大部分仍采取堆放方式处置，不仅占用大量土地，浪费资源，而且也会对周边环境造成二次污染。工业实践表明，目前对脱硫石膏改质和无害化处理已是燃煤电厂及钢铁工业环保急需解决的问题之一，因此，开展脱硫石膏资源综合利用的研究具有重要的经济意义和社会意义。
随着现代工业的发展，塑料工业也给人民生活带来了巨大的便利。如农膜、汽车配件制品、电线、电缆的绝缘皮、各种管道、日用品、食品包装、航空工业等，可以说塑料的应用无处不在。随着时间的推移，废旧塑料的积累也越来越多。由于废旧塑料在常温下不易老化降解，从而形成与日俱增的白色污染，使生态环境遭受严重破坏。因此，如何有效利用再生塑料，缓解塑料带来的危害，也是现阶段亟需解决的问题。
发明内容
为了提高脱硫石膏的利用价值、有效利用再生塑料，本发明将脱硫石膏与再生塑料复合，制备出一种强度高、耐水耐火的脱硫石膏再生塑料复合材料，该脱硫石膏再生塑料复合材料具有大理石和塑料的双重优点，主要表现为吸水率低、防腐烂、防虫蛀、无污染、抗老化、无木材节疤、颜色可调配、可循环再利用等优点。其制品适用于交通、园林、市政工程、包装等领域，不但在制备过程中利用废弃资源，且其废弃品可回收利用，实现了资源的循环利用。
本发明提供的技术方案具体如下：
第一方面，本发明提供一种脱硫石膏再生塑料复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)准备包含以下组分的原料，各组分按占原料总重量的百分比计为：
Figure BDA0003018653890000021
(2)将原料混匀后依次进行熔融造粒、挤出成型，得到脱硫石膏再生塑料复合材料。
作为上述技术方案的优选，硅烷偶联剂改性的脱硫石膏中，硅烷偶联剂的含量为脱硫石膏的1.5wt％～3wt％。
作为上述技术方案的优选，将原料混匀的方式为：将所有原料以800～1000转/分钟的转速搅拌8～10分钟，即成。
作为上述技术方案的优选，熔融造粒的具体工艺步骤为：将混匀的原料加入造粒机，造粒机温度依次按220℃、200℃、190℃、180℃、175℃、175℃、170℃、170℃设定，高温塑化后的原料从造粒模头挤出并切成直径6～8mm的复合材料颗粒。
作为上述技术方案的优选，挤出成型的具体工艺步骤为：把复合材料颗粒加入挤出机，挤出机温度依次按190℃、185℃、180℃、175℃、170℃、165℃设定，二次塑化后的复合材料从模具挤压后切割，得到挤出成型制品。
一些实施例中，脱硫石膏再生塑料复合材料的制备方法还包括压花步骤：先将高温滚筒压花机温度设定为120±5℃，待达到设定温度后，通过棍轮转动将挤出成型制品送入高温滚筒压花机中压花即可。
一些实施例中，原料中还包含氧化铁类无机色粉，氧化铁类无机色粉占原料总重量的1％～1.5％。
作为上述技术方案的优选，硅烷偶联剂为A151，马来酸酐为108-31-6顺酐，再生塑料为聚丙烯再生塑料、聚乙烯再生塑料、聚氯乙烯再生塑料中的一种或多种，硬脂酸钙为熔融法制品。
第二方面，本发明提供一种由上述制备方法制备而成的脱硫石膏再生塑料复合材料。
第三方面，本发明提供脱硫石膏再生塑料复合材料在制备型材中的应用，脱硫石膏再生塑料复合材料型材可用于交通、园林、市政工程、包装等领域，譬如制作户外座椅、防腐木凉亭、防腐木长廊、防腐木葡萄架廊架、防腐木栈道、防腐木栏杆、防腐木地板、防腐木花箱、公园椅、户外桌椅定制、防腐木宣传栏、防腐木指示牌、防腐木木桥、防腐木水车等户外木结构。
本发明具有以下优点和有益效果：
本发明制备的脱硫石膏再生塑料复合材料具备大理石和塑料的双重优点，吸水率低至0.8％，抗压强度高达41.7MPa，弹性模量高达5089MPa，燃烧指数为132～202W/s，具有吸水率低、防腐烂、防虫蛀、无污染、抗老化、无木材节疤、颜色可调配、可循环再利用等优点，制品适用于交通、园林、市政工程、包装等领域。
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，下面将结合具体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。
如无特殊说明，以下实施例中用到的脱硫石膏的粒径均小于50目；再生塑料均为聚丙烯(PP)再生塑料，聚丙烯再生塑料通过以下方法制备：先将废旧聚丙烯塑料破碎到3～5毫米的片状，然后再加热通过造粒机造粒，即成；硅烷偶联剂为A151，马来酸酐为108-31-6顺酐，硬脂酸钙为熔融法制品。
本发明所采用的硅烷偶联剂改性的脱硫石膏，按每100份脱硫石膏加入1.5～3份硅烷偶联剂计进行制备。
实施例1～6
(1)按表1所示的原料配方准备原料：
表1原料配方(按各组分占原料总重量的百分比计)
Figure BDA0003018653890000051
(2)将脱硫石膏和硅烷偶联剂加入混合机中，搅拌5分钟后放出，得到硅烷偶联剂改性的脱硫石膏。
(3)将步骤(2)制备的硅烷偶联剂改性的脱硫石膏和其余原料一起加入高速混合机中，设置转速为1000转/分钟，开启高速混合机，搅拌10分钟后放料待用。
(4)造粒：把混匀的原料加入造粒机，造粒机温度依次按220℃、200℃、190℃、180℃、175℃、175℃、170℃、170℃设定，原料先经过高温塑化，再由造粒模头挤出并切成直径6～8mm的复合材料颗粒。
(5)挤出成型：把复合材料颗粒加入挤出机，将挤出机的温度依次按190℃、185℃、180℃、175℃、170℃、165℃设定，复合材料颗粒经过二次塑化，通过模具挤压后切割，即可做成各种形状的高强度脱硫石膏再生塑料复合材料制品。
(6)压花：先把压花机的温度设定在120℃左右，待温度达到设定温度后，通过棍轮转动，把挤压成型制品放入高温滚筒压花机中即可。
(7)把压花制品包装、放入仓库待运，整个过程即完成。
表2挤压成型制品的性能与结果
Figure BDA0003018653890000061
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 (4)

1.一种脱硫石膏再生塑料复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)准备包含以下组分的原料，各组分按占原料总重量的百分比计为：
Figure FDA0003944038160000011
步骤(1)包括：将脱硫石膏和硅烷偶联剂加入混合机中，搅拌5分钟后放出，得到硅烷偶联剂改性的脱硫石膏；所述硅烷偶联剂改性的脱硫石膏中，硅烷偶联剂的含量为脱硫石膏的1.5wt％～3wt％；
(2)将原料混匀后依次进行熔融造粒、挤出成型，得到脱硫石膏再生塑料复合材料；
将原料混匀的方式为：将所有原料以800～1000转/分钟的转速搅拌8～10分钟；所述熔融造粒的具体工艺步骤为：将混匀的原料加入造粒机中，造粒机温度依次按220℃、200℃、190℃、180℃、175℃、175℃、170℃、170℃设定，高温塑化后的原料从造粒模头挤出并切成直径6～8mm的复合材料颗粒；
所述挤出成型的具体工艺步骤为：把复合材料颗粒加入挤出机，挤出机温度依次按190℃、185℃、180℃、175℃、170℃、165℃设定，二次塑化后的复合材料从模具挤出后切割，得到挤出成型制品。
2.根据权利要求1所述的脱硫石膏再生塑料复合材料的制备方法，其特征在于：还包括压花步骤：先将高温滚筒压花机温度设定为120±5℃，待达到设定温度后，通过棍轮转动将挤出成型制品送入高温滚筒压花机中压花即可。
3.根据权利要求1所述的脱硫石膏再生塑料复合材料的制备方法，其特征在于：所述原料中还包含氧化铁类无机色粉，氧化铁类无机色粉占原料总重量的1％～1.5％。
4.根据权利要求1所述的脱硫石膏再生塑料复合材料的制备方法，其特征在于：所述硅烷偶联剂为A151，所述马来酸酐为108-31-6顺酐，所述再生塑料为聚丙烯再生塑料、聚乙烯再生塑料、聚氯乙烯再生塑料中的一种或多种，所述硬脂酸钙为熔融法制品。
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