CN114292047A - 一种环保树脂花盆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环保树脂花盆及其制备方法，所述环保树脂花盆包括以下重量份的原料组分：固废石粉44～48份、固废石粒40～45份、树脂10～15份、脱模剂0.2～0.4份、固化剂0.2～0.6份、聚苯乙烯1～3份、玻璃纤维0～2份，所述固废石粉和固废石粒是矿山尾矿或建筑废料进行破碎、筛分处理得到的。制备得到的树脂花盆具有良好的抗冲击强度和抗菌性，成本低、安全环保。

Description

一种环保树脂花盆及其制备方法

技术领域

本发明涉及花盆材料技术领域，尤其涉及一种环保树脂花盆及其制备方法。

背景技术

养花已经成为人们常见的休闲娱乐，养花不仅可以陶冶情操，让人心情愉悦，还可以净化空气。盆栽花卉离不开器具—花盆，根据制作材料不同，花盆可以分为很多种，主要包括陶瓷类花盆、塑料类花盆、天然石材花盆、木质花盆、玻璃钢花盆、水泥花盆。塑料类花盆由于重量轻，形状、颜色种类多样，价格不高，并且适合工业化大量生产，在现在的花盆市场占有很大的份额。塑料类花盆又分为塑料花盆和树脂花盆，其中塑料花盆是以聚丙烯为主要原料制成的，树脂花盆是利用各类树脂(比如脲醛树脂、环氧树脂)为主要原料，并适当地添加固化剂、填料、助剂制作而成。例如中国专利申请号：97101353.5公开了一种胶结式花盆及其制造方法，所述胶结式花盆包括脲醛树脂胶、固化剂以及无机天然矿石粉填料，具体制造工艺是：首先将各原料组分搅拌均匀，然后倒入模具中，固化成形后脱模，即得胶结式花盆。该发明制得的胶结式花盆透气性好，不易破碎，制造工艺简单。传统的树脂花盆是在不断翻转的模腔内固化成形的，因此要求原料中的树脂质量占比在50％以上，否则浆料难以在模腔内充分流动，易出现成品不均匀，质量稳定性差的问题。但树脂的含量过高时，制得的花盆成品往往强度不佳。

另外，每年因建筑物的改建、扩建和旧建筑物的维修、拆除而产生大量的建筑废弃物。这些废弃物大部分采用露天堆放、填埋等传统方式处置，既占用土地资源，又影响生态环境。若能将建筑废弃物应用于生产花盆，则实现了变废为宝，但目前这方面的研究少有报道。

发明内容

因此，针对以上内容，本发明提供一种环保树脂花盆及其制备方法，解决现有树脂花盆成品强度不佳的问题。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种环保树脂花盆，包括以下重量份的原料组分：固废石粉44～48份、固废石粒40～45份、树脂10～15份、脱模剂0.2～0.4份、固化剂0.2～0.6份、聚苯乙烯1～3份、玻璃纤维0～2份，所述固废石粉和固废石粒是矿山尾矿或建筑废料进行破碎、筛分处理得到的。

进一步的改进是：所述固废石粉的粒径为0～0.2mm，所述固废石粒的粒径为5～10mm。

进一步的改进是：所述树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂中的一种或二者以任意比混合而成。

进一步的改进是：所述固化剂是按以下步骤制得：

(1)将壳聚糖、水按质量比1：10加入反应釜内，在55～65℃下搅拌20～ 40min，然后缓慢滴加浓度为30％的双氧水，双氧水的质量为壳聚糖的3～4倍，滴加结束后继续反应6h,待反应结束后过滤、减压蒸馏得到浓缩液，向浓缩液中加入乙醇，低温静置过夜析出沉淀，经过过滤、真空干燥，得到低分子量壳聚糖；

(2)将低分子量壳聚糖溶于水中，升温至60～80℃，然后加入DL-酒石酸的水溶液，搅拌反应4～8h，待反应结束后减压蒸馏，得到反应中间体A；

(3)将反应中间体A溶于水中，加入氢氧化钠溶液调节体系的pH值在8.0～ 9.0范围内，加入环氧季铵盐的水溶液，在50～70℃条件下反应6～10h，反应结束后调节pH值在5.5～6.5范围内，并将混合液减压蒸馏，用N,N-二甲基甲酰胺重结晶，真空干燥后得到反应中间体B；

(4)将反应中间体B加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，然后加入磺胺嘧啶，升温至95～105℃进行反应3～6h，待反应结束后进行过滤、减压蒸馏，即得固化剂。

进一步的改进是：所述低分子量壳聚与DL-酒石酸的投料质量比为1：0.28～0.42。

进一步的改进是：所述反应中间体A与环氧季铵盐的投料摩尔比为1：1.1～ 1.3。

进一步的改进是：所述反应中间体B与磺胺嘧啶的投料质量比为1：0.36～ 0.5。

本发明还提供了该环保树脂花盆的制备方法，包括以下步骤：

S1、按比例称取各原料组分，备用；

S2、将固化剂以外的原料组分加入搅拌机内，搅拌混合1～3h，然后再加入固化剂继续搅拌0.5～1h，得到混合浆料；

S3、根据产品规格，取一定量的混合浆料加入模具内，压模成形得到环保树脂花盆。

通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：

合成树脂在生产时使用大量的化学原料，部分原料会危害人体健康以及污染环境，花盆成品在使用过程中甚至会释放有害物质。相较于传统树脂花盆的制作工艺，本发明通过优化固化成形的方式，将树脂原料的质量占比由原来的50％以上减少到15％以下，符合安全环保的生产理念。环氧树脂作为一种交联度很高的热固性材料，被广泛应用于各行各业中，但环氧树脂固化后存在耐冲击性较差，容易开裂等缺点。本发明将填料的质量占比提升到80％以上，使树脂花盆成品的抗冲击强度明显增强，不易开裂。而且采用矿山尾矿或建筑废料简单加工处理后的产物作为填料，不仅减少了固废垃圾堆放、填埋所造成的不良影响，具有缓解固废垃圾堆积压力的积极作用；还实现了资源的二次利用，形成可持续利用循环系统，符合国家提倡的节约资源、保护环境的工业发展模式。以固废垃圾为原料制成花盆产品，同时达到了创造经济效益的目的，降低了生产成本。

壳聚糖分子中带正电荷的-NH₃ ⁺吸附带负电荷的细菌，使得细胞膜、细胞壁上的负电荷分布不均匀，扰乱细胞的正常生理活动，破坏细胞壁的合成，造成细胞膜的破裂，使细菌细胞溶解死亡，从而起到杀菌作用。酒石酸的抑菌机制是解离出氢离子，产生氢离子效应；同时可透过细胞壁进入病原菌细胞内，抑制 DNA和RNA的合成，进而起到抑菌杀菌的作用。环氧季铵盐通过静电力、氢键力以及表面活性剂分子与蛋白质分子间的疏水结合等作用，吸附带负电的细菌体，聚集在细胞壁上，产生室阻效应，导致细菌生长受抑而死亡；同时其憎水烷基还能与细菌的亲水基作用，改变膜的通透性，继而发生溶胞作用，破坏细胞结构，引起细胞的溶解和死亡。磺胺嘧啶对大多数革兰阳性菌及革兰阴性菌均有抑制作用，其抑菌机理是抑制细菌二氢叶酸合成酶，使细菌的二氢叶酸合成受阻，不能合成四氢叶酸，最终影响核蛋白的合成。本发明中固化剂以壳聚糖为原料，依次与酒石酸、环氧季铵盐、磺胺嘧啶发生化学，上述几种物质具有不同的抑菌作用机理，通过化学键合形成的固化剂化学性质稳定，耐热性好，具有优异的抗菌抑菌性，最后再与环氧树脂进行接枝反应，使抗菌高分子在树脂基体中均匀分散，使花盆制品具有优异的抗菌效果。壳聚糖C2位的伯胺基活性大于C6位的伯羟基，首先与酒石酸进行酰胺化反应生产中间体A，再利用中间体A上的仲胺基与环氧季铵盐进行开环反应生成中间体B，最后中间体B再进行酰胺化反应接枝上磺胺嘧啶，生成固化剂。

附图说明

图1是本发明花盆压模成形装置结构示意图。

图1中标记的含义如下：1-底座；2-顶座；3-导柱；4-驱动气缸；5-移动座； 6-上模；7-下模。

具体实施方式

以下将结合具体实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

若未特别指明，实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所采用的试剂和产品也均为可商业获得的。所用试剂的来源、商品名以及有必要列出其组成成分者，均在首次出现时标明。

实施例1

一种环保树脂花盆，包括以下重量份的原料组分：固废石粉44份、固废石粒44份、双酚A型环氧树脂10份、脱模剂0.3份、固化剂0.2份、聚苯乙烯1份、玻璃纤维0.5份，所述固废石粉和固废石粒是矿山尾矿或建筑废料进行破碎、筛分处理得到的，其中所述固废石粉的粒径为0～0.2mm，所述固废石粒的粒径为 5～10mm。

所述固化剂是按以下步骤制得：

(1)将壳聚糖、水按质量比1：10加入反应釜内，在60℃下搅拌30min，然后缓慢滴加浓度为30％的双氧水，双氧水的质量为壳聚糖的3倍，滴加结束后继续反应6h,待反应结束后过滤、减压蒸馏得到浓缩液，向浓缩液中加入乙醇，低温静置过夜析出沉淀，经过过滤、真空干燥，得到低分子量壳聚糖(Mw＝1200)；

(2)将低分子量壳聚糖溶于水中，升温至70℃，然后加入DL-酒石酸的水溶液，所述低分子量壳聚与DL-酒石酸的投料质量比为1：0.35，搅拌反应6h，待反应结束后减压蒸馏，得到反应中间体A；

(3)将反应中间体A溶于水中，加入氢氧化钠溶液调节体系的pH值在8.0～ 9.0范围内，加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的水溶液，所述反应中间体A与2,3- 环氧丙基三甲基氯化铵的投料摩尔比为1：1.2，在60℃条件下反应8h，反应结束后调节pH值在5.5～6.5范围内，并将混合液减压蒸馏，用N,N-二甲基甲酰胺重结晶，真空干燥后得到反应中间体B；

(4)将反应中间体B加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，然后加入磺胺嘧啶，所述反应中间体B与磺胺嘧啶的投料质量比为1：0.42，升温至100℃进行反应5h，待反应结束后进行过滤、减压蒸馏，即得固化剂。

环保树脂花盆的制备方法，包括以下步骤：

S1、按比例称取各原料组分，备用；

S2、将固化剂以外的原料组分加入搅拌机内，搅拌混合2h，然后再加入固化剂继续搅拌0.7h，得到混合浆料；

S3、根据产品规格，取一定量的混合浆料加入模具内，压模成形得到环保树脂花盆。压模成形装置如图1所示，包括底座和顶座，所述顶座和底座通过导柱固定连接，所述顶座上方设有驱动气缸，所述驱动气缸的输出端连接有移动座，所述移动座与导柱相连接实现上下滑动，所述移动座的下方固定连接有上模，所述底座上设有下模，所述上模与下模相匹配。工作时，将混合浆料倒入下模内，开启驱动气缸，移动座不断向下移动，带动上模向下运动伸入下模中，将混合浆料压制固化成形，固化温度为210-220℃，压制时间为50-60s。

实施例2

一种环保树脂花盆，包括以下重量份的原料组分：固废石粉46份、固废石粒40份、双酚F型环氧树脂12份、脱模剂0.2份、固化剂0.4份、聚苯乙烯2份、玻璃纤维1份，所述固废石粉和固废石粒是矿山尾矿或建筑废料进行破碎、筛分处理得到的，其中所述固废石粉的粒径为0～0.2mm，所述固废石粒的粒径为5～ 10mm。

所述固化剂是按以下步骤制得：

(1)将壳聚糖、水按质量比1：10加入反应釜内，在55℃下搅拌40min，然后缓慢滴加浓度为30％的双氧水，双氧水的质量为壳聚糖的3.5倍，滴加结束后继续反应6h,待反应结束后过滤、减压蒸馏得到浓缩液，向浓缩液中加入乙醇，低温静置过夜析出沉淀，经过过滤、真空干燥，得到低分子量壳聚糖；

(2)将低分子量壳聚糖溶于水中，升温至60℃，然后加入DL-酒石酸的水溶液，所述低分子量壳聚与DL-酒石酸的投料质量比为1：0.28，搅拌反应4h，待反应结束后减压蒸馏，得到反应中间体A；

(3)将反应中间体A溶于水中，加入氢氧化钠溶液调节体系的pH值在8.0～ 9.0范围内，加入十二烷基二甲基环氧丙基氯化铵的水溶液，所述反应中间体A 与十二烷基二甲基环氧丙基氯化铵的投料摩尔比为1：1.1，在50℃条件下反应 6h，反应结束后调节pH值在5.5～6.5范围内，并将混合液减压蒸馏，用N,N-二甲基甲酰胺重结晶，真空干燥后得到反应中间体B；

(4)将反应中间体B加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，然后加入磺胺嘧啶，所述反应中间体B与磺胺嘧啶的投料质量比为1：0.36，升温至95℃进行反应3h，待反应结束后进行过滤、减压蒸馏，即得固化剂。

环保树脂花盆的制备方法，包括以下步骤：

S1、按比例称取各原料组分，备用；

S2、将固化剂以外的原料组分加入搅拌机内，搅拌混合1h，然后再加入固化剂继续搅拌0.5h，得到混合浆料；

S3、根据产品规格，取一定量的混合浆料加入模具内，压模成形得到环保树脂花盆。

实施例3

一种环保树脂花盆，包括以下重量份的原料组分：固废石粉48份、固废石粒42份、双酚A型环氧树脂15份、脱模剂0.4份、固化剂0.6份、聚苯乙烯3份、玻璃纤维2份，所述固废石粉和固废石粒是矿山尾矿或建筑废料进行破碎、筛分处理得到的，其中所述固废石粉的粒径为0～0.2mm，所述固废石粒的粒径为5～ 10mm。

所述固化剂是按以下步骤制得：

(1)将壳聚糖、水按质量比1：10加入反应釜内，在65℃下搅拌20min，然后缓慢滴加浓度为30％的双氧水，双氧水的质量为壳聚糖的4倍，滴加结束后继续反应6h,待反应结束后过滤、减压蒸馏得到浓缩液，向浓缩液中加入乙醇，低温静置过夜析出沉淀，经过过滤、真空干燥，得到低分子量壳聚糖；

(2)将低分子量壳聚糖溶于水中，升温至80℃，然后加入DL-酒石酸的水溶液，所述低分子量壳聚与DL-酒石酸的投料质量比为1：0.42，搅拌反应8h，待反应结束后减压蒸馏，得到反应中间体A；

(3)将反应中间体A溶于水中，加入氢氧化钠溶液调节体系的pH值在8.0～ 9.0范围内，加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的水溶液，所述反应中间体A与2,3- 环氧丙基三甲基氯化铵的投料摩尔比为1：1.3，在70℃条件下反应10h，反应结束后调节pH值在5.5～6.5范围内，并将混合液减压蒸馏，用N,N-二甲基甲酰胺重结晶，真空干燥后得到反应中间体B；

(4)将反应中间体B加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，然后加入磺胺嘧啶，所述反应中间体B与磺胺嘧啶的投料质量比为1：0.5，升温至105℃进行反应6h，待反应结束后进行过滤、减压蒸馏，即得固化剂。

环保树脂花盆的制备方法，包括以下步骤：

S1、按比例称取各原料组分，备用；

S2、将固化剂以外的原料组分加入搅拌机内，搅拌混合3h，然后再加入固化剂继续搅拌1h，得到混合浆料；

S3、根据产品规格，取一定量的混合浆料加入模具内，压模成形得到环保树脂花盆。

性能测试

对实施例1-3制备得到的树脂花盆进行冲击强度、抗菌测试，结果见表1，以市售的树脂花盆为对照组。

表1

以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。

Claims (8)

1.一种环保树脂花盆，其特征在于：包括以下重量份的原料组分：固废石粉44～48份、固废石粒40～45份、树脂10～15份、脱模剂0.2～0.4份、固化剂0.2～0.6份、聚苯乙烯1～3份、玻璃纤维0～2份，所述固废石粉和固废石粒是矿山尾矿或建筑废料进行破碎、筛分处理得到的。

2.根据权利要求1所述的一种环保树脂花盆，其特征在于：所述固废石粉的粒径为0～0.2mm，所述固废石粒的粒径为5～10mm。

3.根据权利要求1所述的一种环保树脂花盆，其特征在于：所述树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂中的一种或二者以任意比混合而成。

4.根据权利要求1所述的一种环保树脂花盆，其特征在于：所述固化剂是按以下步骤制得：

(1)将壳聚糖、水按质量比1：10加入反应釜内，在55～65℃下搅拌20～40min，然后缓慢滴加浓度为30％的双氧水，双氧水的质量为壳聚糖的3～4倍，滴加结束后继续反应6h，待反应结束后过滤、减压蒸馏得到浓缩液，向浓缩液中加入乙醇，低温静置过夜析出沉淀，经过过滤、真空干燥，得到低分子量壳聚糖；

(2)将低分子量壳聚糖溶于水中，升温至60～80℃，然后加入DL－酒石酸的水溶液，搅拌反应4～8h，待反应结束后减压蒸馏，得到反应中间体A；

(3)将反应中间体A溶于水中，加入氢氧化钠溶液调节体系的pH值在8.0～9.0范围内，加入环氧季铵盐的水溶液，在50～70℃条件下反应6～10h，反应结束后调节pH值在5.5～6.5范围内，并将混合液减压蒸馏，用N，N－二甲基甲酰胺重结晶，真空干燥后得到反应中间体B；

(4)将反应中间体B加入N，N－二甲基甲酰胺溶剂中，然后加入磺胺嘧啶，升温至95～105℃进行反应3～6h，待反应结束后进行过滤、减压蒸馏，即得固化剂。

5.根据权利要求4所述的一种环保树脂花盆，其特征在于：所述低分子量壳聚与DL－酒石酸的投料质量比为1：0.28～0.42。

6.根据权利要求4所述的一种环保树脂花盆，其特征在于：所述反应中间体A与环氧季铵盐的投料摩尔比为1：1.1～1.3。

7.根据权利要求4所述的一种环保树脂花盆，其特征在于：所述反应中间体B与磺胺嘧啶的投料质量比为1：0.36～0.5。

8.一种如权利要求1所述环保树脂花盆的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、按比例称取各原料组分，备用；

S2、将固化剂以外的原料组分加入搅拌机内，搅拌混合1～3h，然后再加入固化剂继续搅拌0.5～1h，得到混合浆料；

S3、根据产品规格，取一定量的混合浆料加入模具内，压模成形得到环保树脂花盆。

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