CN116217138A - 废弃聚氨酯制备建筑板材的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种废弃聚氨酯制备建筑板材的方法，包括如下步骤：将废弃聚氨酯发泡材料进行粉碎，得到废弃聚氨酯发泡材料粉料，对废弃聚氨酯发泡材料粉料进行改性，所述的改性包括硬度改性和/或疏水性改性，对改性后的聚氨酯发泡材料粉料进行重量调控；之后将聚氨酯发泡材料粉料和石英砂、水泥、纤维进行共混并加入余量水得到混合浆料；最后浆料进行注模，固化，得到轻质建筑板材；该方法制备得到的浆料混合均匀，制备得到的板材轻质，高强。
Description
技术领域
本申请涉及一种建筑板材的制备方法，具体的是利用一种废弃聚氨酯制备建筑板材的方法。
背景技术
有机废弃物普遍存在降解时间长、环境污染恶劣等问题，对于有机废弃物的重复利用途径较少，并且重复利用的成本较高，比如现有技术中对于聚酯的回收利用，大多都是回收后进行重复的热熔后进行加工利用，但是这种高温熔融后处理存在较多的杂质无法去除、同时由于高温长时间的处理聚合物的分子链会发生断裂，使得重新得到的聚合物的性能急剧下降，回用后制备得产品瑕疵较高。而现有技术中对于聚氨酯这类有机物的回用更加困难，因为聚氨酯大多是有单体直接聚合形成成品，其并不能如聚酯一样使用高温熔融重新回用，高温条件下聚氨酯的裂解更加迅速，无法正常使用。软质泡沫的回收利用技术可分为两大类，分别是物理法和化学法，物理法相对简单，即将回收回收的聚氨酯泡沫采用粘结加压成型、作填料、挤出成型等办法，将其制备成新的产品，该方法简单易行，也比较成熟，但回收来的泡沫适合作低档产品，而且老化淘汰的更快。而化学法回收技术工艺相对复杂，工业化成熟较晚，成本高，现有的能工业化生产的仍然不多。
现有聚氨酯废弃物中，有很大一部分是聚氨酯发泡材料，该材料体积大、质量轻，现有中难以对其进行重复利用，但是正由于这种材料的特性，其能够用于轻质材料的回用。现有技术中，如公开号CN107188515A，其公开了一种节能环保墙体材料及其制备方法，包括以下重量份的原料：细砂15-19份、碎石30-40份、水泥18-30份、废弃聚氨酯泡沫塑料10-15份、废弃挤塑板9-17份、竹炭15-20份、陶瓷纤维5-9份、聚酰胺纤维8-14份、凹凸棒土3-5份、酚醛泡沫12-16份、蛭石11-17份、粘结剂0.2-0.4份、热稳定剂0.7-1.1份、引气剂0.3-0.5份、缓凝剂0.2
0.6份、减水剂0.3-0.7份和水3-7份；制备方法包括以下步骤：(1)称取原料；(2)焙烧蛭石；(3)粉碎混料；(4)制备混合料；(5)制备混合浆料；(6)浇注、脱模、养护。本发明制得的节能环保墙体材料同时具备抗压强度高、抗拉强度高、保温隔热性好和节能环保性好的优点。但是其原料中使用的废弃聚氨酯泡沫塑料具有弹性好、韧性好、抗压强度高和化学稳定性好；废弃挤塑板具有连续均匀表层及闭孔式蜂窝结构，完全不会出现空隙，有利于提高节能保温材料的保温性能和抗压性能，并且在浇筑是的温度控制在180-200℃，浇注时伴随着振动，再脱模、养护。而在该温度下，聚氨酯材料已经开始大面积的裂解，整个混凝土体系面临大量不可预期的效果，本领域的技术人员难以预期其能制备出一种优良的墙体板材。
基于现有技术公开的技术情况，本申请拟提供一种废弃物的回用方法，尤其是针对聚氨酯发泡材料的回用，使用聚氨酯发泡材料制备一种轻质板材。
发明内容
本发明基于现有技术中对于废弃聚氨酯发泡材料的研究和利用，重点是利用废弃聚氨酯发泡材料轻质、多孔、透气的性能，将其利用到建筑材料中，用以制备轻质、保温隔热的建筑用墙体预制板材。
基于此，本申请的构思之一是提供一种废弃聚氨酯制备建筑板材的方法，该方法首先只对聚氨酯发泡材料进行粉碎到一定粒径，同时对聚氨酯的进行硬化处理。硬化处理能够保证聚氨酯材料在浆料制备过程中具有一定的支撑性，防止聚氨酯的空隙被重质的骨料所压迫而减少空隙率，降低了轻质板材的空隙情况，而增加轻质板材的重量。
本申请的另一构思在于提供一种废弃聚氨酯制备建筑板材的方法，该方法还对聚氨酯材料进行疏水处理，由于聚氨酯发泡材料是多孔材料，对水分有较强的吸附能力，在混合浆料的制备过程中，由于聚氨酯的添加，会使得水分朝向聚氨酯流动，影响到浆料的混合均匀性，降低了板材的综合性能。
至此，本公开提供了一种废弃聚氨酯制备建筑板材的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1,将废弃聚氨酯发泡材料进行粉碎，得到废弃聚氨酯发泡材料粉料；
步骤S2，将所述步骤S1得到废弃聚氨酯发泡材料粉料进行改性，所述的改性包括硬度改性和/或疏水性改性，得到改性后的废弃聚氨酯发泡材料粉料；
步骤S3，将步骤S2中得到的改性后的聚氨酯发泡材料粉料进行重量调控；
步骤S4，将步骤S3中得到的聚氨酯发泡材料粉料和石英砂、水泥、纤维进行共混并加入余量水得到混合浆料；
步骤S5，将步骤S4中得到的浆料进行注模，固化，得到轻质建筑板材。
其中，所述的步骤1中废弃聚氨酯发泡材料多孔聚氨酯材料，具体的可以是家具日用品中的废弃聚氨酯发泡材料，如枕头、床垫、鞋等发泡聚氨酯材料。
这类聚氨酯材料的单位重量在30-100Kg/m3,优选的为40-80kg/m3，更优选的为40-70kg/m3。
进一步的，所述的步骤S1的废弃聚氨酯发泡材料经过粉碎处理，粉碎后的聚氨酯发泡材料的粒径大小为5-20mm,优选的7-15mm，更优选的为8-12mm。
本公开对废弃聚氨酯发泡材料进行粉碎，保证粉碎后的废弃聚氨酯材料粒径分布在一定的尺寸范围内，这种尺寸的调控，决定了浆料混合后浆料的均匀性，由于废弃聚氨酯发泡材料是一种多孔、轻质材料，而建筑浆料中的骨料、粘合剂等质量比较大，不同质量比的混合会使得混合后的均匀性出现问题，因此我们从体积大小角度、利用浆料的粘性和相互间的复杂的力的作用，对废弃聚氨酯发泡材料的粒径进行控制，使得浆料的均匀性尽可能的均匀。
在一些实施例中，所述步骤S2中将步骤S1得到废弃聚氨酯发泡材料粉料进行改性，具体包括了使用干燥水泥与聚氨酯发泡材料进行共混；
进一步的，所述的废弃聚氨酯发泡材料粉料与水泥的比例为1:0.1-0.8，优选的为1:0.1-0.5。
进一步的，使用喷洒方法将废弃聚氨酯发泡材料粉料与水泥进行均匀共混，使得聚氨酯能粘附上水泥；
进一步的，所述的废弃聚氨酯发泡材料粉料在与水泥进行共混合前，还使用水对废弃聚氨酯发泡材料粉料进行混合，使得废弃聚氨酯发泡材料粉料能够吸附一定的水量。
进一步的，所述的废弃聚氨酯发泡材料粉料与水的比例为1:2-3；
使用废弃聚氨酯发泡材料粉料与水进行混合，废弃聚氨酯发泡材料属于多孔材料，对水分具有较好的吸附，使用2-3倍于废弃聚氨酯发泡材料粉料的水分对其进行处理，使得废弃聚氨酯发泡材料粉料能够吸附一定量的水份，同时水分也不会溢出，在喷洒水泥后，水泥能够均匀的吸附于废弃聚氨酯发泡材料粉料表层，同时聚氨酯内部的水分由于浓度差的问题，会逐步的向水泥方向迁移，同时水泥也为轻微向聚氨酯发泡材料空隙中迁移，综合的使得水泥能在废弃聚氨酯发泡材料粉料中进行固化，进而能够提高聚氨酯发泡材料粉料的强度；
更进一步的，由于本公开使用的水泥用量是废弃聚氨酯发泡材料粉料的0.1-0.8倍，同时废弃聚氨酯发泡材料粉料为多孔材料，水泥能够部分的进入到废弃聚氨酯发泡材料粉料空隙中，水泥量少的情况下，水泥大多都在废弃聚氨酯发泡材料粉料空隙内进行了固化，很少会发生废弃聚氨酯发泡材料粉料之间相互粘连的问题。
更进一步的，所述步骤S2中将步骤S1得到废弃聚氨酯发泡材料粉料进行改性，具体包括了使用疏水剂对废弃聚氨酯发泡材料粉料进行喷涂处理；
所述的疏水剂为烷醇酰胺系疏水剂、烷基苯磺酸盐系疏水剂和烷基酚聚氧乙烯醚系疏水剂中的一种或多种。
更进一步的，所述的是废弃聚氨酯发泡材料粉料与疏水剂的质量比为1:0.1-0.5。
所述疏水剂对废弃聚氨酯发泡材料粉料的处理，能够是得废弃聚氨酯发泡材料粉料在混合浆料制备过程中减少水分的吸收，使得废弃聚氨酯发泡材料粉料能够有更好的支撑性，同时有助于混合浆料的分散均匀。
在一些实施例中，所述步骤S3将步骤S2中得到的改性后的聚氨酯发泡材料进行重量调控，主要是使用水分对所述的骤S2中得到的改性后的聚氨酯发泡材料调控，调控到所述的废弃聚氨酯发泡材料粉料的重量在50-150Kg/m3,优选的为80-120Kg/m3。
本公开对于经过步骤S2改性后的废弃的聚氨酯发泡材料粉料进行质量调控，通过水对粉料进行调控，控制聚氨酯的重量，是得聚氨酯发泡材料粉料在于比重较大的无机物进行混合时，具有较好的分散性能，并且形成的浆料不容易出现分层现象。
在一些实施例中，所述的步骤S4中将步骤S3中得到的废弃聚氨酯发泡粉料和石英砂、水泥、纤维进行共混并加入余量水得到混合浆料；
其中，所述的废弃聚氨酯发泡材料粉料50-150份、石英砂20-30份、纤维5-10份、水泥20-30份和水30-60份。
进一步的，所述的废弃聚氨酯发泡材料粉料的重量份优选为60-120份，更优选的为80-100份。
更进一步的，所述的石英砂的用量优选的为22-30份；更优选的为25-28份；
进一步的，所述的纤维的用量为6-8份，更优选的为7-8份；
进一步的，所述的水泥为22-28份，更优选的为25-28份。
在一些实施例中，所述的废弃聚氨酯发泡材料粉料：石英砂：纤维：水泥的质量比为10:2-4:0.5-1:2-4:3-7；优选的废弃聚氨酯发泡材料粉料：石英砂：纤维：水泥的质量比为10：3:0.7:2.5:4.5。
在一些实施例中，所述的步骤S5，将步骤S4中得到的浆料进行注模，固化，得到轻质建筑板材。其中，所述的固化温度为50-80℃，优选的为50-60℃。
本公开的主要效益体现在以下方面：
1、使用废弃的聚氨酯发泡材料作为建筑材料的主要添加物，解决了废弃聚氨酯难以降解、污染大等问题，同时利用聚氨酯发泡材料的轻质、化学性能的特性，制备出轻质板材。
2、对于废弃聚氨酯发泡材料的使用，本公开并非简单的添加，而通过水泥作为固化剂，预先对发泡材料进行预固化，是得废弃聚氨酯发泡材料具有一定的硬度，在浆料的制备过程中，聚氨酯发泡材料不会被比重更大的水、石英砂、水泥等物质压塌，进而保证良好的形态，制备出轻质的板材。
3、通过对废弃聚氨酯发泡材料的吸水性、重量等进行调控，调整聚氨酯发泡材料的重量和吸水性能，进而调整其在浆料中的混合均匀性。
4、通过对废弃聚氨酯发泡材料和其他物料的重量关系，尤其是是使用如本发明的废弃聚氨酯发泡材料粉料：石英砂：纤维：水泥的质量比为10:2-4:0.5-1:2-4:3-7；优选的废弃聚氨酯发泡材料粉料：石英砂：纤维：水泥的质量比为10：3:0.7:2.5:4.5，得到的浆料具有更好的分散均匀性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动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。
根据本发明提供的本发明提供了一种废弃聚氨酯制备建筑板材的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1,将废弃聚氨酯发泡材料进行粉碎，得到废弃聚氨酯发泡材料粉料；
其中，所述的废弃聚氨酯发泡材料是目前我们现有工业中回收的废弃聚氨酯材料，尤其是发泡的聚氨酯材料，包括诸如枕头、床垫、鞋等发泡聚氨酯材料，也包括工业生产中的边角料。
这些聚氨酯都是经过发泡处理，具有空隙多、质量轻的特点，但是由于产品批次、发泡程度、交联程度的不统一，废弃聚氨酯材料的性能差异大，发泡聚氨酯的强度、硬度都存在较多的不确定性。
本公开实施例中首先是对回收的废弃聚氨酯泡沫材料进行统一的粉碎，保证废弃聚氨酯泡沫具有相当统一的粒径大小，方便后续的混料、同时保证废弃聚氨酯发泡材料在浆料中不会分层。
在一些实施例中，所述的步骤S1的废弃聚氨酯发泡材料经过粉碎处理，粉碎后的聚氨酯发泡材料的粒径大小为5-20mm,优选的7-15mm，更优选的为8-12mm。
在一些实施例中，本发明提供了一种废弃聚氨酯制备建筑板材的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S2，将所述步骤S1得到废弃聚氨酯发泡材料粉料进行改性，所述的改性包括硬度改性和/或疏水性改性，得到改性后的废弃聚氨酯发泡材料粉料；
其中，所述的的硬度改性主要是通过交联剂将废弃聚氨酯泡沫材料粉料的力学性能进行提高，防止废弃聚氨酯发泡材料在制备浆料过程中，被比重大的骨料挤压变形，进而导致轻质材料的质量陡增。
具体的，本公开是使用干燥水泥与聚氨酯发泡材料进行共混改性；
在一些实施例中，所述的废弃聚氨酯发泡材料粉料与水泥的比例为可以为1:0.1，或1:0.4，或1:0.5；所述的废弃聚氨酯发泡材料粉料与水泥的比例范围可以是1:0.1-0.8，优选为1:0.1-0.4。
在一些实施例中，使用喷洒方法将废弃聚氨酯发泡材料粉料与水泥进行均匀共混，使得聚氨酯能粘附上水泥；
在一些实施例中，所述的废弃聚氨酯发泡材料粉料在与水泥进行共混合前，还使用水对废弃聚氨酯发泡材料粉料进行混合，使得废弃聚氨酯发泡材料粉料能够吸附一定的水量。
具体的，所述水的用量是废弃聚氨酯发泡材料粉料的1倍、2倍或3倍；
进一步的，所述的废弃聚氨酯发泡材料粉料与水的重量比为1:1-3，优选的1:2-3，优选的为1:2。
在一些实施例中，本公开还使用疏水剂对废弃聚氨酯发泡材料粉料进行改性，
包括：所述步骤S2中将步骤S1得到废弃聚氨酯发泡材料粉料进行改性，具体包括了使用疏水剂对废弃聚氨酯发泡材料粉料进行喷涂处理；
所述的疏水剂为烷醇酰胺系疏水剂、烷基苯磺酸盐系疏水剂和烷基酚聚氧乙烯醚系疏水剂中的一种或多种。
更进一步的，所述的是废弃聚氨酯发泡材料粉料与疏水剂的质量比为1:0.1-0.5。
在一些实施例中，本发明提供了一种废弃聚氨酯制备建筑板材的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S3，将步骤S2中得到的改性后的聚氨酯发泡材料粉料进行重量调控；
其中，所述的步骤S3是为了调整改性后的聚氨酯发泡材料粉料进行重量调控。
进一步的，所述的聚氨酯发泡材料粉料进行重量调控的范围在50-150Kg/m3,优选的为80-120Kg/m3。
在一些实施例中，本发明提供了一种废弃聚氨酯制备建筑板材的方法，其特征在于，包括如下步骤：所述的步骤S4中将步骤S3中得到的废弃聚氨酯发泡粉料和石英砂、水泥、纤维进行共混并加入余量水得到混合浆料；
其中，所述的废弃聚氨酯发泡材料粉料50-150份、石英砂20-30份、纤维5-10份、水泥20-30份和水30-60份。
在一些实施例中，所述的废弃聚氨酯发泡材料粉料的重量可以是50份、80份、90份、120份或150份，其重量份的范围优选为60-120份，更优选的为80-100份。
在一些实施例中，所述的石英砂的用量可以是20份、22份、25份、28份或30份，石英砂的用量范围优选的为22-30份；更优选的为25-28份；
在一些实施例中，所述的纤维的用量可以为5份、7份、8份或10份，纤维的用量优选的为6-8份，更优选的为7-8份；
在一些实施例中，所述的水泥的用量可以是是20份、22份、25份、28份或30份，所述的水泥的用量范围优选为22-28份，更优选的为25-28份。
在一些实施例中，所述的废弃聚氨酯发泡材料粉料：石英砂：纤维：水泥的质量比为10:2-4:0.5-1:2-4:3-7；优选的废弃聚氨酯发泡材料粉料：石英砂：纤维：水泥的质量比为10：3:0.7:2.5:4.5。
在一些实施例中，本发明提供了一种废弃聚氨酯制备建筑板材的方法，其特征在于，包括如下，步骤S5，将步骤S4中得到的浆料进行注模，固化，得到轻质建筑板材。
其中，所述的固化温度为50-80℃，优选的为50-60℃。
实施例
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，以下实施例仅对本发明进行说明，而非对其加以限定。
采用如下方法，一种废弃聚氨酯制备建筑板材的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1,将废弃聚氨酯发泡材料进行粉碎，得到废弃聚氨酯发泡材料粉料；
步骤S2，将所述步骤S1得到废弃聚氨酯发泡材料粉料进行改性，所述的改性包括硬度改性和/或疏水性改性，得到改性后的废弃聚氨酯发泡材料粉料；
步骤S3，将步骤S2中得到的改性后的聚氨酯发泡材料粉料进行重量调控；
步骤S4，将步骤S3中得到的聚氨酯发泡材料粉料和石英砂、水泥、纤维进行共混并加入余量水得到混合浆料；
步骤S5，将步骤S4中得到的浆料进行注模，固化，得到轻质建筑板材。
实施例对应表格如下：
其中所述的废弃聚氨酯发泡材料粉料的处理方案是首先按照步骤S1进行粉碎，其后，在S2步骤中，先对其进行硬度改性，硬度改性完成后进行疏水性改性，即加入疏水剂，其中疏水剂均为烷基苯磺酸盐系疏水剂。
表1废弃聚氨酯发泡材料粉料的性能
使用表1中所制备得到的改性后的废弃聚氨酯发泡材料粉料进行物料配比研究，具体参见下表。其中，对聚氨酯发泡材料进行质量调控，调控其质量范围介于80-120Kg/m3
表2、原料的配比影响
实施例12，将实施例6-实施例10制备得到的浆料，按照步骤S5制备板材，其中固化温度为60℃。
从测试结果可以看，在实施例1-6的设计来看，其浆料的混合配方中，水分和水泥的用量直接影响到废弃聚氨酯发泡材料的硬度，当水泥用量过多，水分用量过多时，可能使得聚氨酯粉料之间发生粘结，不利于后续的利用。
从测试例7-11来看，保证废弃聚氨酯发泡材料粉料的硬度，可以提高其分散均匀性，也能提高单位质量浆料的体积，更加便于制备轻质板材。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种废弃聚氨酯制备建筑板材的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1,将废弃聚氨酯发泡材料进行粉碎，得到废弃聚氨酯发泡材料粉料；
步骤S2，将所述步骤S1得到废弃聚氨酯发泡材料粉料进行改性，所述的改性包括硬度改性和/或疏水性改性，得到改性后的废弃聚氨酯发泡材料粉料；
步骤S3，将步骤S2中得到的改性后的聚氨酯发泡材料粉料进行重量调控；
步骤S4，将步骤S3中得到的聚氨酯发泡材料粉料和石英砂、水泥、纤维进行共混并加入余量水得到混合浆料；
步骤S5，将步骤S4中得到的浆料进行注模，固化，得到轻质建筑板材。
2.一种如权利要求1所述的废弃聚氨酯制备建筑板材的方法，其特征在于，所述废弃聚氨酯发泡材料的单位重量在30-100Kg/m3,优选的为40-80kg/m3，更优选的为40-70kg/m3。
3.一种如权利要求1所述的废弃聚氨酯制备建筑板材的方法，其特征在于，所述的步骤S1的废弃聚氨酯发泡材料经过粉碎处理，粉碎后的聚氨酯发泡材料的粒径大小为5-20mm,优选的7-15mm，更优选的为8-12mm。
4.一种如权利要求1所述的废弃聚氨酯制备建筑板材的方法，其特征在于，
所述步骤S2中将步骤S1得到废弃聚氨酯发泡材料粉料进行改性，包括使用干燥水泥与聚氨酯发泡材料进行共混；所述的废弃聚氨酯发泡材料粉料与水泥的比例为1:0.1-0.8，优选的为1:0.1-0.5。
5.一种如权利要求4所述的废弃聚氨酯制备建筑板材的方法，其特征在于，所述的废弃聚氨酯发泡材料粉料在与水泥进行共混合前，还使用水对废弃聚氨酯发泡材料粉料进行混合；
所述的废弃聚氨酯发泡材料粉料与水的比例为1:2-3。
6.一种如权利要求1所述的废弃聚氨酯制备建筑板材的方法，其特征在于，所述步骤S2中将步骤S1得到废弃聚氨酯发泡材料粉料进行改性，还包括了使用疏水剂对废弃聚氨酯发泡材料粉料进行喷涂处理；
所述的疏水剂为烷醇酰胺系疏水剂、烷基苯磺酸盐系疏水剂和烷基酚聚氧乙烯醚系疏水剂中的一种或多种；
所述的废弃聚氨酯发泡材料粉料与疏水剂的质量比为1:0.1-0.5。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的废弃聚氨酯制备建筑板材的方法，其特征在于，所述步骤S3将步骤S2中得到的改性后的聚氨酯发泡材料进行重量调控是使用水对所述的骤S2中得到的改性后的聚氨酯发泡材料调控，调控到所述的废弃聚氨酯发泡材料粉料的重量在50-150Kg/m3,优选的为80-120Kg/m3。
8.一种如权利要求7所述的废弃聚氨酯制备建筑板材的方法，其特征在于，所述的步骤S4中将步骤S3中得到的废弃聚氨酯发泡粉料和石英砂、水泥、纤维进行共混并加入余量水得到混合浆料；
其中，所述的废弃聚氨酯发泡材料粉料50-150份、石英砂20-30份、纤维5-10份、水泥20-30份和水30-60份。
9.一种如权利要求8所述的废弃聚氨酯制备建筑板材的方法，其特征在于，所述的废弃聚氨酯发泡材料粉料：石英砂：纤维：水泥的质量比为10:2-4:0.5-1:2-4:3-7。
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