CN115612307A - 一种新型环保复合功能材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型环保复合功能材料及其制备方法，包括重量百分比的以下组分：废弃秸秆粉末10‑25％，废旧金属粉5‑20％，废旧塑料粉末50‑75％，工业固废10‑15％，添加剂5‑10％。本发明利用废弃秸秆、废旧金属、废旧塑料和工业固废生产出具有多种功能特性的复合材料，有利于变废为宝和再生循环高值化利用，不仅降低了生产成本、节材环保，还具有良好的功能特性。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料的技术领域，特别是一种新型环保复合功能材料及其制备方法。
背景技术
现实生活中常见的一些废弃材料，如废弃塑料：以废旧热塑性再生塑料为主，包括PE、PP、PVC、ABS等；废弃金属：废铁处理留下的铁锈、废旧合金、生活中废弃的家用金属器皿、废弃钢材铁块等；废弃农村秸秆：锯末、木屑、城市景观花草树木的修剪枝叶、竹屑、农村稻草、麦桔、谷糠、花生壳、甘蔗渣、椰子壳、芭蕉芋粉渣、亚大麻等。而工业生产中也会产生各种工业固废，如黄粉、软毡、固化毡、碳碳制品、硅泥、污泥等。这些废弃材料在日常生活和工业生产中没有被充分利用，且随意的丢弃还会造成大量的环境污染，处理这些废弃材料需要耗费大量人力物力，如何变废为宝也是人们一直追求的目标。
而这些废弃的材料中包含了大量有用的材料，如果加以正确的使用，可以有效的制作处性能好的材料，如废旧秸秆粉末含有大量的纤维素，所述废旧塑料中含有高分子聚合物，所述废旧金属粉中含有各种金属氧化物、单质或合金；工业固废中含有各种特殊的防腐、韧性强、隔热、消音、绝缘和阻燃等材料，运用这些材料能够制作出性能更好的环保复合功能材料，而复合型的功能材料性能优于常规的单一材质的材料，且由于采用废弃材料，其成本远远低于常规的制作材料。因此，利用废弃的塑料、金属、农村秸秆以及工业固废进行制作复合材料，不仅可以提高材料的各种性能，还有助于降低成本、变废为宝，减少环境污染。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种新型环保复合功能材料及其制备方法，通过利用现有的废弃秸秆、废旧金属、废旧塑料和工业固废，混合制成复合功能材料，有利于变废为宝，实现高值化特种功能材料化。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种新型环保复合功能材料，包括重量百分比的以下组分：废弃秸秆10-25％，废旧金属5-20％，废旧塑料粉 50-75％，工业固废10-15％，添加剂5-10％。
更进一步的技术方案是，所述添加剂包括助熔剂、高分子色母料。
更进一步的技术方案是，所述工业固废包括黄粉、软毡、固化毡、碳碳制品、硅泥、污泥的一种或多种。
更进一步的技术方案是，所述工业固废中含有防腐蚀、韧性强、隔热、消音、绝缘和阻燃材料。
更进一步的技术方案是，所述废旧秸秆粉末含有纤维素，所述废旧塑料中含有高分子聚合物，所述废旧金属粉中含有金属氧化物、单质或合金。
一种新型环保复合功能材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照质量比称取废弃秸秆、废旧金属、废旧塑料、工业固废和添加剂；
(2)采用蒸汽爆破预处理机、粉碎机或球磨机设备将步骤(1)中的废弃材料制备成粉末；
(3)将步骤(2)中的粉末加入搅拌机中，在100-120℃条件下进行混料均匀，制得混合粉料；
(4)将步骤(3)中混合粉料和添加剂缓慢加入融合设备中，在150-170℃条件下进行融合；
(5)将步骤(4)中融合后的混合物通过挤出机热熔挤出，并经过模具成型；
(6)将步骤(5)中成型的复合材料进行冷却，并经过表面贴膜和牵引切割后，得到成品。
更进一步的技术方案是，所述步骤(5)中模具成型的方法包括挤出成型、注塑成型和热压成型。
本发明具有以下优点：
本发明利用废弃秸秆、废旧金属、废旧塑料和工业固废生产出环保复合功能材料，生产出的产品综合了塑料高分子聚合物的可塑性、金属的强度硬度、木粉纤维素的拉伸柔韧性、工业固废防腐、隔热、消音、绝缘、阻燃和添加剂的多功能性，有利于实现再生循环高值化利用，不仅降低了生产成本，有利于节能环保，且复合材料的性能优于常规的材料，从而实现变废为宝及高值化特种功能材料化的目标。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。
因此，基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种新型环保复合功能材料，包括重量百分比的以下组分：废弃秸秆20％，废旧金属10％，废旧塑料55％，工业固废10％，添加剂5％，添加剂包括助熔剂、高分子色母料，工业固废包括黄粉、软毡，其制备方法包括以下步骤：
(1)按照质量比称取废弃秸秆、废旧金属、废旧塑料、工业固废和添加剂；本实施例中的采用废弃水稻杆、废弃铁锈和废旧塑料瓶；
(2)采用蒸汽爆破预处理装置、粉碎机或球磨机等设备将步骤(1)中的废弃材料制备成粉末；
(3)将步骤(2)中的粉末加入搅拌机中，在100℃条件下进行混料均匀，制得混合粉料；
(4)将步骤(3)中混合粉料和添加剂缓慢加入融合设备中，在150℃条件下进行塑化和融合；
(5)将步骤(4)中融合后的混合物通过挤出机热熔挤出，并经过模具成型；
(6)将步骤(5)中成型的复合材料进行冷却，并经过表面贴膜和牵引切割后，得到成品。
实施例2：
一种新型环保复合功能材料，包括重量百分比的以下组分：废弃秸秆10％，废旧金属20％，废旧塑料50％，工业固废15％，添加剂5％，添加剂包括助熔剂、高分子色母料，工业固废包括碳碳制品、硅泥、污泥，其制备方法包括以下步骤：
(1)按照质量比称取废弃秸秆、废旧金属、废旧塑料、工业固废和添加剂；本实施例中的采用绿化修剪废弃树枝、废弃铝块和废旧家用塑料盆；
(2)采用蒸汽爆破预处理机、粉碎机或球磨机设备将步骤(1)中的废弃材料制备成粉末；
(3)将步骤(2)中的粉末加入搅拌机中，在110℃条件下进行混料均匀，制得混合粉料；
(4)将步骤(3)中混合粉料和添加剂缓慢加入融合设备中，在160℃条件下进行塑化和融合；
(5)将步骤(4)中融合后的混合物通过挤出机热熔挤出，并经过模具成型；
(6)将步骤(5)中成型的复合材料进行冷却，并经过表面贴膜和牵引切割后，得到成品。
实施例3：
一种新型环保复合功能材料，包括重量百分比的以下组分：废弃秸秆15％，废旧金属20％，废旧塑料50％，工业固废10％，添加剂5％，添加剂包括助熔剂、高分子色母料，工业固废包括软毡、固化毡、碳碳制品，其制备方法包括以下步骤：
(1)按照质量比称取废弃秸秆、废旧金属、废旧塑料、工业固废和添加剂；本实施例中的采用家具厂锯木粉、废弃铜块和废旧橡胶手套；
(2)采用蒸汽爆破预处理机、粉碎机或球磨机设备将步骤(1)中的废弃材料制备成粉末；
(3)将步骤(2)中的粉末加入搅拌机中，在120℃条件下进行混料均匀，制得混合粉料；
(4)将步骤(3)中混合粉料和添加剂缓慢加入融合设备中，在170℃条件下进行塑化和融合；
(5)将步骤(4)中融合后的混合物通过挤出机热熔挤出，并经过模具成型；
(6)将步骤(5)中成型的材料进行冷却，并经过表面贴膜和牵引切割后，得到成品。
通过将各种废弃材料进行融合为新型复合特种材料，可以根据使用需要制作成隔热砖、防火砖、地板、防腐蚀容器、隔音材料、绝缘防水材料、汽车保险杠及各种定制化特种功能板材等。
以木塑板材为例，按照将上述3组实施例制成的复合木塑板材与对照例进行性能测试比较如表1所示，对照例为现有常见的木塑板材：
表1性能测试表
表1中阻燃等级由HB，V-2，V-1向V-0逐级递增，其中V-2表示对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在60秒内熄灭，可以有燃烧物掉下；V-1表示对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在60秒内熄灭，不能有燃烧物掉下。根据表1可知，实施例1、2、3中的具有金属特性的木塑板材的阻燃性能优于对照例；对于拉伸强度、维氏硬度和冲击强度数值越大，相应的性能越好，从表中可知实施例1、2、3的拉伸强度、维氏强度和冲击强度均优于对照例。由于结合了废弃秸秆、废旧金属、废旧塑料、工业固废及添加剂的多种性能，本发明制成的复合功能板材具有更好的阻燃性能，且拉伸强度、维氏硬度和冲击强度均优于常规的木塑板材。
本发明中挤出机挤出的混合物可以通过专业的模具制成型材、板材、管材等，也可通过注塑到一定形状的模具内形成各种零件等，还可通过热压成型制作板材或简单产品。生产出的这些产品综合了塑料高分子聚合物的可塑性、金属的强度硬度、木粉纤维素的拉伸柔韧性、工业固废的防腐阻燃性能、添加剂的多功能性，由于添加剂中加入了阻燃剂和高硬度材料，可进一步提高复合材料的阻燃性能和硬度。
本发明生产的复合材料可以是型材、板材、管材，零件、板材、家具等，复合材料产品中含有废旧秸秆粉末的纤维素、废旧塑料中的高分子聚合物、金属粉末的金属氧化物、单质或合金等，根据废弃农村秸秆、废弃塑料、废弃金属粉末的不同比例混合，制成具备不同功能效果如防火、防滑、防变形、防压、防噪音的多功能材料，并具备不同拉伸强度与弯曲强度性能。该复合材料的拉伸强度与弯曲强度性能都强于常规的材料，由于该材料中含有金属粉末，可以制备具有金属特性的比如汽车保险杠，耐用蓄水容器等，具有良好的耐压耐撞特性。
本发明利用废弃秸秆、废旧金属、废旧塑料和工业固废，生产出具有多种特种功能特性的复合材料，实现再生循环高值化利用，不仅降低了生产成本，且具有良好的拉伸强度与弯曲强度，还有阻燃、防腐、隔热、绝缘、耐压、防变形等多种特性，且采用废弃材料更加有利于环保，可有效避免材料的浪费和污染。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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)
1.一种新型环保复合功能材料，其特征在于，包括重量百分比的以下组分：废弃秸秆10-25％，废旧金属5-20％，废旧塑料粉50-75％，工业固废10-15％，添加剂5-10％。
2.根据权利要求1所述的一种新型环保复合功能材料，其特征在于：所述添加剂包括助熔剂、高分子色母料。
3.根据权利要求1所述的一种新型环保复合功能材料，其特征在于：所述工业固废包括黄粉、软毡、固化毡、碳碳制品、硅泥、污泥的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的一种新型环保复合功能材料，其特征在于：所述工业固废中含有防腐、高韧性、隔热、消音、绝缘和阻燃特性材料。
5.根据权利要求1所述的一种新型环保复合功能材料，其特征在于：所述废旧秸秆粉末含有纤维素，所述废旧塑料中含有高分子聚合物，所述废旧金属粉中含有金属氧化物、单质或合金。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种新型环保复合功能材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照质量比称取废弃秸秆、废旧金属、废旧塑料、工业固废和添加剂；
(2)采用蒸汽爆破预处理机、粉碎机或球磨机设备将步骤(1)中的废弃材料制备成粉末；
(3)将步骤(2)中的粉末加入搅拌机中，在100-120℃条件下进行混料均匀，制得混合粉料；
(4)将步骤(3)中混合粉料和添加剂缓慢加入融合设备中，在150-170℃条件下进行融合；
(5)将步骤(4)中融合后的混合物通过挤出机热熔挤出，并经过模具成型；
(6)将步骤(5)中成型的复合材料进行冷却，并经过表面贴膜和牵引切割后，得到成品。
7.根据权利要求6所述的一种新型环保复合功能材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中模具成型的方法包括挤出成型、注塑成型和热压成型。
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