CN117024935B - 基于回收玻纤制品的热塑复合板及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于回收玻纤制品的热塑复合板及其制备方法和应用，涉及防腐材料及防腐施工技术领域。本发明以热塑性塑料，尤其是回收热塑性塑料作为基体，以回收玻纤制品粉作为填料，添加内脱模剂和分散剂，通过分步混合、与网格布共挤出制备热塑复合板，不仅可以实现玻纤的高占比填充、满足防腐需求，克服玻璃钢防腐施工成本高、周期长、质量不稳定等弊端，还可以实现废弃热塑性塑料和废弃玻纤制品的回收再利用，降低成本，并且使用之后仍可再次回收利用，达到国家节能减排的要求，且施工更加经济环保，极大实现了玻纤增强产品的可持续发展。
Description
技术领域
本发明属于防腐材料及防腐施工技术领域，尤其涉及基于回收玻纤制品的热塑复合板及其制备方法和应用。
背景技术
化工企业在生产过程当中，对于生产工艺有着诸多要求，同时为了降低固定资本过多的投入，很多企业都采用碳钢罐防腐方法来保护生产设备，其中有很多设备都需要经常性的接触酸、碱、盐以及一些带有腐蚀性介质物料，这样就直接造成化工设备出现严重的腐蚀情况，然而当化工设备在运行的时候受到腐蚀的影响，那么在设备当中将会出现跑、冒、滴、漏等严重影响设备的正常运行工作，导致正常作业无法继续进行。
玻璃钢是以玻璃纤维或其它织物作增强材料，以合成树脂为基体，或再加一些填料制成的一种复合材料。玻璃钢与在防腐蚀材料中与其他材料相比较，其在实践运用当中各方面所表现出来的作用，都足以证明是一种比较好的防腐蚀材料，可以根据不同的介质要求，采用不同的配方来达到更加的防腐效果，更好的性价比。玻璃钢用作防腐材料，在实践运用当中具有非常多的优点：其一，在防腐蚀过程当中，能够有效的防止多种腐蚀介质的腐蚀；其二，具有非常好的完整性以及密实性，而且其所有的强度更是非常的高；其三，与其他材料相比较具有非常好的电绝缘性。
专利（CN211994510U）公开了一种用于冷却塔的防腐蚀复合板，包括顺序相接的第一胶衣层、第一基体树脂层、第一纤维毡层、第二基体树脂层、第二纤维毡层、第二胶衣层；所述第一胶衣层、第二胶衣层的外部均设有耐腐蚀膜；所述第一胶衣层、第二胶衣层内均设置有空心玻璃微珠，基体树脂均为不饱和聚酯。复合板采用多层结构，通过多次涂布获得，且复合板的双面均设有胶衣层，可以有效地解决冷却塔腐蚀的问题，提高冷却塔的防腐性能，通过设置耐腐蚀膜进一步增强了复合板的防腐蚀性能。但是该技术方案需要多次涂布才可制得防腐蚀复合板，成型工艺复杂。
专利（CN101117166A）公开了一种用于煤化工工程中的玻璃钢装置，由内防腐层、外表保护层和夹于其间的中间层构成；其中内防腐层由在乙烯基酯树脂中添加有固化剂及与短玻璃纤维形成表面毡层构成，中间层由缠绕于该表面毡层并浸润有树脂的玻璃纤维层和包括涂覆于其外表上并与之形成一体结构的无序短纤维层构成，外表保护层为树脂层；上述结构通过模具的制备、涂模工序、内防腐层的制备工序、中间层的制备工序和外保护层的制备工序制备而成。该玻璃钢装置具有机械强度高、抗腐蚀和使用寿命长的优点，可广泛适用于煤化工工程中的硫铵工段和脱硫工段中，但是也存在需要需要多道工序、制备工艺复杂的特点。
可见，现有技术中的玻璃钢防腐制品通常需要多道工序、复杂的成型工艺才能制备得到。尤其在石油化工、硫酸磷肥、有色冶炼等企业的防腐蚀工程设计与施工中，除整体玻璃钢采用机器缠绕法外，在现场制做的设备防腐内衬以及地坪、地沟等的防腐，均采用手糊法玻璃钢防腐施工。而手糊防腐施工工艺复杂，施工质量易受多种因素影响，质量难以控制。并且，玻璃钢作为热固性塑料，无法像热塑性塑料一样通过再加工和成型进行再利用，只能通过粉碎后作为水泥原料、高炉炼铁还原剂或填料等使用，或者通过填埋或焚烧进行处理，应用范围局限且再利用量不高。
基于此，有必要提供一种基于回收玻纤制品的热塑复合板及其制备方法和应用，以热塑性塑料，尤其是回收热塑性塑料作为基体，以回收玻纤制品粉作为填料，添加内脱模剂和分散剂，通过分步混合、与网格布共挤出制备热塑复合板，不仅可以实现玻纤的高占比填充、满足防腐需求，克服玻璃钢防腐施工成本高、周期长、质量不稳定等弊端，还可以实现废弃热塑性塑料和废弃玻纤制品的回收再利用，降低成本，并且使用之后仍可再次回收利用，达到国家节能减排的要求，且施工更加经济环保，极大实现了玻纤增强产品的可持续发展。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提供了基于回收玻纤制品的热塑复合板及其制备方法和应用。本发明以热塑性塑料，尤其是回收热塑性塑料作为基体，以回收玻纤制品粉作为填料，添加内脱模剂和分散剂，通过分步混合、与网格布共挤出制备热塑复合板，不仅可以实现玻纤的高占比填充、满足防腐需求，克服玻璃钢防腐施工成本高、周期长、质量不稳定等弊端，还可以实现废弃热塑性塑料和废弃玻纤制品的回收再利用，降低成本，并且使用之后仍可再次回收利用，达到国家节能减排的要求，且施工更加经济环保，极大实现了玻纤增强产品的可持续发展。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
第一方面，本发明提供了基于回收玻纤制品的热塑复合板的制备方法，所述热塑复合板按质量百分比，包括以下原料：
热塑性塑料20-40%；
回收玻纤制品粉50-75%；
网格布3-8%；
矿物填料5-10%；
内脱模剂0.5-3%；
分散剂0.3-2.5%；
助剂0-10%；
所述热塑复合板的制备工艺如下：
1）将热塑性塑料和内脱模剂混合均匀，得混合物1；将回收玻纤、矿物填料、分散剂和助剂混合均匀，得混合物2，将混合物1、混合物2混合均匀，得混合料；
2）用挤塑机、专用模具共挤出：把网格布铺贴在专用模具内中间位置，通过挤塑机挤出混合料到模具内网格布上方及下方，压延成型制备得到混合料/网格布/混合料复合结构的所述热塑复合板。
石蜡类分散剂与热塑性塑料相容性不佳，而硬脂酸盐类内脱模剂与热塑性树脂相容性较好，将硬脂酸盐类内脱模剂与热塑性塑料先预混合、将石蜡类分散剂与其他原料预混合，有助于提高混合料的混合分散效果，并改善制备得到的热塑复合板的综合性能。
在一项优选的实施方案中，所述内脱模剂选自硬脂酸镁、硬脂酸钙或硬脂酸锌中的至少一种；所述分散剂为石蜡类分散剂，所述石蜡类分散剂选自液体石蜡和/或微晶石蜡。
在一项优选的实施方案中，所述网格布为玻璃纤维网格布或金属网格布。
在一项优选的实施方案中，所述热塑性塑料为新料或回收料。
在一项优选的实施方案中，所述热塑性塑料选自聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龙、聚碳酸酯中的至少一种。
在一项优选的实施方案中，所述回收玻纤制品选自回收玻纤增强环氧树脂、回收玻纤增强不饱和聚酯树脂、回收玻纤增强酚醛树脂、回收玻纤增强三聚氰胺甲醛树脂、回收玻纤增强呋喃树脂、回收玻纤增强聚丁二烯树脂、回收玻纤增强有机硅树脂中的至少一种；所述回收玻纤制品粉的尺寸为200目-1cm。
在一项优选的实施方案中，所述矿物填料选自滑石粉、碳酸钙、硅灰石、云母粉、硫酸钡中的至少一种。
在一项优选的实施方案中，所述助剂为偶联剂、润滑剂、相容剂、稳定剂和阻燃剂中的至少一种。
在一项优选的实施方案中，步骤1）中混合设备为高速混合机。
在一项优选的实施方案中，步骤2）挤塑机挤出工艺为：挤塑机主机温度为160-300℃，挤塑机模具温度为160-300℃。
在一项优选的实施方案中，步骤2）中所述压延成型的工艺为：通过压延、定型、牵引、裁切制备得到所需尺寸的热塑复合板。
在一项优选的实施方案中，所述热塑复合板宽300-1500mm，厚5-30mm。
第二方面，本发明提供了上述基于回收玻纤制品的热塑复合板。
第三方面，本发明提供了上述基于回收玻纤制品的热塑复合板在防腐材料中的应用。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
1、本发明以热塑性塑料，尤其是回收热塑性塑料作为基体树脂，以回收玻纤作为填料，添加内脱模剂和分散剂，通过分步混合、与回收玻纤制品粉料共挤出制备热塑复合板，不仅可以实现玻纤的高占比填充、满足防腐需求，克服玻璃钢防腐施工成本高、周期长、质量不稳定等弊端，还可以实现废弃热塑性塑料和废弃玻纤制品的回收再利用，降低成本，并且使用之后仍可再次回收利用，达到国家节能减排的要求，且施工更加经济环保，极大实现了玻纤增强产品的可持续发展。
2、本发明的基于回收玻纤制品的热塑复合板可作为防腐材料用于各种防腐场合。
具体实施方式
值得说明的是，本发明中使用的原料均为普通市售产品，对其来源不做具体限定。
以下原料来源，为示例性说明：
热塑性塑料：高密度聚乙烯HDPE，购自东莞市业展塑胶原料有限公司；聚氯乙烯PVC，购自东莞市业展塑胶原料有限公司；均聚聚丙烯PPH，购自东莞市业展塑胶原料有限公司；尼龙，购自东莞市业展塑胶原料有限公司；回收玻纤制品粉：回收玻纤增强不饱和聚酯树脂粉，购自锦州石化实业公司，尺寸分布为200目-3目；
网格布：玻璃纤维网格布：购自四川川恒瑞防腐科技有限公司；金属网格布：不锈钢丝网，安平县九福金属丝网有限公司；
矿物填料：滑石粉、碳酸钙、硫酸钡，购自山东旗屹化工科技有限公司；
内脱模剂：硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸锌，市售；
分散剂：液体石蜡；
助剂：抗氧剂1010、抗氧剂168，市售；阻燃剂：氢氧化铝，购自郑州西德利化工新材料有限公司。
实施例1-4基于回收玻纤制品的热塑复合板
实施例1-4的配方见表1。
制备工艺为：
1）按配比称取原料，将热塑性塑料和内脱模剂在高速混合机中混合均匀，得混合物1；将回收玻纤制品粉、矿物填料、分散剂和助剂在高速混合机中混合均匀，得混合物2，将混合物1、混合物2在高速混合机中混合均匀，得混合料；
2）用挤塑机（型号80）、专用模具共挤出：把网格布铺贴在专用模具内中间位置，通过两台挤塑机共挤的形式挤出混合料到模具内网格布上方及下方，通过压延、定型、牵引、裁切制备得到宽500mm、厚15mm的混合料/网格布/混合料复合结构的所述热塑复合板。
表1
对比例1
除步骤1）中直接将所有原料混合均匀，得混合料外，其他同实施例1。
对比例2
除步骤1）中将分散剂与热塑性塑料混合，得混合物1，将内脱模剂与回收玻纤、矿物填料和助剂混合均匀，得混合物2，将混合物1、混合物2在高速混合机中混合均匀，得混合料外，其他同实施例1。
对比例3
除步骤1）中将分散剂、内脱模剂与回收玻纤、矿物填料和助剂混合均匀，得混合物1，再将混合物1与热塑性树脂在高速混合机中混合均匀，得混合料外，其他同实施例1。
对比例4
除不采用内脱模剂，而将分散剂用量调整为4%以外（步骤1）的混合工艺不变，将相应的内脱模剂替换成分散剂即可），其他同实施例1。制备得到的板材边角缺料，表面不平整，肉眼可见表面粗糙和波纹。
对比例5
除不采用分散剂，而将内脱模剂用量调整为4%以外（步骤1）的混合工艺不变，将相应的分散剂替换成内脱模剂即可），其他同实施例1。制备得到的板材表面不平整，肉眼可见表面粗糙和波纹。
对比例6
除不采用网格布，直接挤出混合料得到热塑板外，其余同实施例1。
对比例7
除将步骤1）的混合料采用挤塑机挤出制备得到复合材料板软片，然后将复合材料板与网格布通过热压成型制备混合料/网格布/混合料复合结构的所述热塑复合板外，其余同实施例1。
对比例8
除将步骤1）的混合料采用挤塑机挤出制备得到复合材料板，然后将网格布浸泡在35wt％的聚乙烯醇水溶液中30min，再与复合材料板经过挤塑机压辊制备混合料/网格布/混合料复合结构的所述热塑复合板外，其余同实施例1。
对比例9
除不加矿物填料外，其余同实施例1。
测试例
将实施例1-4和对比例1-9的热塑复合板切割成尺寸为30mm×30mm×5mm的试样，进行耐强酸性能、耐强碱性能、耐NaClO性能、耐乙醇性能测试，测试时观察试样外观（有无变化、是否平整、是否存在明显腐蚀痕迹等）、并统计浸泡前后质量变化率：（m浸泡后-m浸泡前）/m浸泡前×100%，实施例1-4和对比例1-9的性能数据见表2。
耐强酸性能测试：将试样在室温（25℃）下浸泡于70wt%浓硫酸中200h。
耐强碱性能测试：将试样在室温（25℃）下浸泡于35wt%氢氧化钠溶液中200h。
耐NaClO性能测试：将试样在室温（25℃）下浸泡于6wt%的NaClO溶液中200h。
耐乙醇性能测试：将试样在室温（25℃）下浸泡于无水乙醇中200h。
阻燃性能：按UL94标准执行。
表2
从表2可以看出，实施例1-4的热塑复合板具有优良的耐强酸性能、耐强碱性能、耐NaClO性能、耐乙醇性能，在测试条件下，外观无明显变化，表面平整，重量变化率很小（具体表现为：在70wt%硫酸、35wt%氢氧化钠、6wt%NaClO溶液中浸泡200h，质量减少率小；在无水乙醇中浸泡200h，溶胀增重率也很小），明显优于对比例1-9。
比较实施例1和对比例1-3可以看出，本发明的热塑复合板的加料、混合工艺对热塑复合板的性能具有很大的影响，将硬脂酸盐类内脱模剂与热塑性塑料先预混合、将石蜡类分散剂与其他原料预混合，有助于提高混合料的混合分散效果，并改善制备得到的热塑复合板的防腐蚀性能。
比较实施例1和对比例4-5可以看出，采用硬脂酸盐类内脱模剂与石蜡类分散剂复合使用，可以有效提高混合料的混合分散效果，以及成型质量，并改善制备得到的热塑复合板的防腐蚀性能。
比较实施例1和对比例6可以看出，网格布可以有效提高热塑复合板的防腐蚀性能。
比较实施例1和对比例7-8可以看出，采用共挤出的方式制备热塑复合板，相比其他工艺，可以提高网格布与混合料之间的黏附强度，提高热塑复合板的内聚强度，并进而改善热塑复合板的防腐蚀性能。
比较实施例1和对比例9，可以看出，矿物填料的加入可以提高热塑复合板的防腐性能，这是因为矿物填料的填充可以改善混合料的密实程度，进而提高其防腐蚀性能。
最后应当说明的是，内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (7)
1.基于回收玻纤制品的热塑复合板的制备方法，其特征在于，所述热塑复合板按质量百分比，包括以下原料：
热塑性塑料20-40%；
回收玻纤制品粉50-75%；
网格布3-8%；
矿物填料5-10%；
内脱模剂0.5-3%；
分散剂0.3-2.5%；
助剂0-10%；
所述热塑复合板的制备工艺如下：
1）将热塑性塑料和内脱模剂混合均匀，得混合物1；将回收玻纤制品粉、矿物填料、分散剂和助剂混合均匀，得混合物2，将混合物1、混合物2混合均匀，得混合料；
2）用挤塑机、专用模具共挤出：把网格布铺贴在专用模具内中间位置，通过挤塑机挤出混合料到模具内网格布上方及下方，压延成型制备得到混合料/网格布/混合料复合结构的所述热塑复合板；
步骤2）中所述压延成型的工艺为：通过压延、定型、牵引、裁切制备得到所需尺寸的热塑复合板；
所述热塑性塑料为新料或回收料；所述热塑性塑料选自聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龙、聚碳酸酯中的至少一种；
所述回收玻纤制品选自回收玻纤增强环氧树脂、回收玻纤增强不饱和聚酯树脂、回收玻纤增强酚醛树脂、回收玻纤增强三聚氰胺甲醛树脂、回收玻纤增强呋喃树脂、回收玻纤增强聚丁二烯树脂、回收玻纤增强有机硅树脂中的至少一种；
所述网格布为玻璃纤维网格布或金属网格布；
所述矿物填料选自滑石粉、碳酸钙、硅灰石、云母粉、硫酸钡中的至少一种；
所述内脱模剂选自硬脂酸镁、硬脂酸钙或硬脂酸锌中的至少一种；
所述分散剂为石蜡类分散剂，所述石蜡类分散剂选自液体石蜡和/或微晶石蜡。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述回收玻纤制品粉的尺寸为200目-1cm。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述助剂为偶联剂、润滑剂、相容剂、稳定剂和阻燃剂中的至少一种。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中混合设备为高速混合机；步骤2）挤塑机热塑挤出工艺为：挤塑机主机温度为160-300℃，挤塑机模具温度为160-300℃。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热塑复合板宽300-1500mm，厚5-30mm。
6.如权利要求1-5任一项所述的基于回收玻纤制品的热塑复合板。
7.如权利要求6所述的基于回收玻纤制品的热塑复合板在防腐材料中的应用。
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