CN1448434A - 使用造纸污泥和废旧塑料制造的复合材料及其制备方法，以及用这种材料制造的箅形材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及使用制造污泥和相容废旧塑料制造的复合材料及其制造方法，还涉及使用这种复合材料制造的水箅、树箅和井盖的成形材料。

Description

使用造纸污泥和废旧塑料制造的复合材料及其制备方法， 以及用这种材料制造的箅形材料

本发明涉及一种利用造纸工业尤其是废纸再生工业废弃物(造纸污泥)和废旧塑料树脂制造的复合材料及使用这种材料制造的井盖、树箅、水箅等。

发明背景

为保护日益减少的森林自燃资源，利用废纸再生产再生纸，是当今造纸工业的一个必然趋势。但是在生产再生纸以及生产纸张过程中产生大量废弃物，带来严重的环境问题。随着国家环境保护政策的日益严格，合理处理造纸工业的废弃物成为人们越来越关注的焦点。

中国轻工业出版社1999年11月出版的《制浆造纸节能技术》中描述了废纸回收中废水、废渣的处理。其中述及废纸再生中废渣量最大的是浮选槽出来的废弃物—造纸污泥，每生产一吨再生纸产生约150公斤的造纸污泥。造纸污泥中主要是印刷油墨、白土、填料、细小纤维等，采用的处理方法一般是焚烧或填埋，如MarimuthuP，Gunasekaran JP等在IPPTA，1999，11(1)：11-18.公开了对造纸污泥进行焚烧的方法，但是焚烧处理方法设备投资大，需要造价昂贵的焚烧炉，还要消耗大量的燃料，从资源利用角度是不合理的，而且焚烧造成二次污染。

造纸污泥的再生利用有许多方法，较长纤维用于制造纤维复合材料；含纤维较多的污泥可用于生产乳酸；污泥还可用作燃料回收能量等。如中国专利CN1156126A提及利用污泥的木质素等有机物与制浆造纸中的粗浆渣或废纸浆制造纤维板。

中国未审定专利公开CN1282748A公开了一种造纸污泥纤维填充剂的制备方法，它是通过干燥、细化、表面改性等处理使之形成复合填充剂。这种方法为这种污泥的综合利用开辟一条新途径。但该方法未就消除造纸污泥在降解中产生的臭味提供有效的方法，所以在制备过程中容易产生空气的二次污染，不利于推广。

随着塑料制品在各行各业中的广泛使用，我国每年产生的废旧塑料在200万吨以上，形成“白色污染”，燃烧会产生大量有害气体，埋于地下需200年以上才会降解，严重恶化了生态环境。因此，废旧塑料的再生利用已成为处理废旧塑料的一个必然趋势。

中国未审定专利公开CN1240807A公开一种以回收的旧热塑性聚合物及粉煤灰、纤维为主要原料制成的复合材料及其制备方法。这种材料综合利用旧塑料和粉煤灰，该方法中为增加复合材料的强度，需加入一定比例的纤维和相应的改性剂，从而使成本提高，并且制造工艺较为复杂。

因此，本发明旨在利用两种废弃物，充分除臭的造纸污泥干粉和废旧相容塑料树脂作为主要原料制造复合材料，并用这种复合材料制造井盖、树箅、水箅等材料。

发明概述

本发明涉及用造纸污泥和相容的废旧塑料树脂作为主要原料制造复合材料，以复合材料的重量为基准，该复合材料包括：50-60％(重量)造纸污泥干粉、35-50％(重量)相容塑料树脂、0-3％(重量)偶联剂和0.01-3％(重量)添加剂。添加剂包括增塑剂、稳定剂、着色剂、润滑剂和抗氧化剂等。

本发明还涉及这种复合材料的制造方法。

本发明还涉及上面制得的复合材料在制造井盖、树箅、水箅等箅形材料方面的用途。

发明的详细描述

本发明涉及一种利用造纸污泥和相容废旧塑料树脂制造的复合材料，该复合材料以其重量为基准包括：50-60％(重量)造纸污泥干粉、35-50％(重量)相容塑料树脂、0-3％(重量)偶联剂和0.01-3％(重量)添加剂。

本发明使用的偶联剂选自硬脂酸锌、铝酸酯和钛酸酯，其用量较好为0.1-0.25％(重量)。

添加剂包括塑料加工领域常规使用的添加剂，如增塑剂、稳定剂、着色剂、润滑剂等。由于相容废旧塑料中原含有一定量的这些添加剂，因此在制造复合材料时，可根据相容废旧塑料的性能以及对复合材料的性能要求，选择加入的添加剂及其用量。以复合材料重量为基准，包括的添加剂如下：0-1％(重量)，较好为0.15-0.25％(重量)增塑剂，0.01-0.5％(重量)，较好为0.015-0.05％(重量)稳定剂，0-0.5％(重量)，较好为0.1-0.15％(重量)着色剂，0-1％(重量)，较好为0.5-0.7％(重量)润滑剂。

造纸污泥干粉为造纸污泥经干燥、粉碎后得到的粒度为100-300目，较好为200-300目，水含量为7-10％(重量)，较好为6-8％(重量)的细粉。

使用的废旧塑料树脂除了需要具有优良的机械强度、化学、流变等性能之外，还需具有和造纸污泥干粉的相容性。与造纸污泥粉相容的废旧塑料树脂包括PVC、PP、PE、TDR、EVA、ABS、CDE等。制造的复合材料具有韧性高、强度高、抗冲击、耐老化等优点。

本发明还涉及利用造纸污泥和相容废旧塑料树脂制造复合材料的方法，该方法包括下列步骤：

1)通过下列步骤制备造纸污泥粉：

a)预处理：按造纸污泥的重量为基准，在生化造纸污泥中加入0.6-1％(重量)的消毒杀菌剂，如次氯酸，使污泥的细菌数由20000-30000个/毫升降低到1000-2000个/毫升；

b)干燥：干燥造纸造纸污泥，使其水含量由60-65％(重量)下降至7-10％(重量)，较好为6-8％(重量)；

c)粉碎：采用常规粉碎方法粉碎干燥后的污泥，将其粉碎成10-300目，较好为200-300目的干粉；

2)制备塑料树脂粉：对回收的相容塑料树脂进行分选和清洗，干燥后粉碎至2-8毫米，再放入涡流磨中粉碎至粒度为50-60目；

3)制备复合材料：高速搅拌混合上述污泥干粉、废旧塑料粉和偶联剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、添加剂，将该物料放入螺杆器或炼塑机中混炼挤出，制得复合材料。

造纸污泥未经生化处理的可以不进行预处理。经生化处理的造纸污泥因含有大量微生物，在运输和堆积过程中发生繁殖和降解，产生恶臭，为此，本发明选用杀菌剂入次氯酸对原料进行预处理，改善和解决了污泥恶臭带来的环境污染问题。

对干燥后污泥进行粉碎时，为不影响纤维的性质，最好选用涡轮式粉碎机。

本发明还涉及使用上述复合材料制造的井盖、树箅、水箅等箅形材料。

可以采用将造纸污泥干粉和废旧相容塑料树脂制成塑坯，然后在模具中热压该塑坯成型。或采用在挤压系统中将造纸污泥干粉与熔融的塑料混合，然后将熔融的混合物挤出到模具中成型。

井盖、树箅、水箅等箅形材料必须具有强度高、韧性大、抗老化和抗冲击的性能，其主要性能指标要求如下：

比重(kg/m3)	1300-1900
		抗压强度(MPa)	≥30
抗折强度(MPa)	≥40
		抗冲击韧性(Kj/m)	≥95
抗冻融性抗压强度损失率(-20℃)	≤13％
		热老化抗折强度相对变化率(80℃)	≤0.4％
人工老化抗折强度相对变化率(％)	4

为达到上述主要性能指标，在制造上述制品的复合材料中一般需加入5-10％(重量)的经原纤化处理的纤维(如合成纤维、天然纤维、金属纤维等)。

本发明的复合材料中使用造纸污泥，充分利用造纸污泥中所含的木质短纤维。这种纤维外表面被细微的油墨、滑石以及白土所包裹，在粉碎过程中又经过偶联剂处理，有着与相容废旧塑料优良的界面作用，所以在复合材料中无需再添加纤维及原纤维化助剂，降低了复合材料的成本。使用本发明复合材料制造的井盖、树箅、水箅等箅形材料，其性能达到上述指标，可以代替黑色金属制造的上述产品，节约大量黑色金属资源和能源。

下面结合实施例进一步详细描述本发明。

实施例1

取已烘干的经粉碎后粒度为100-300目的造纸污泥粉40千克、回收的废PP塑料30千克、硬脂酸锌100克放入团粒机中，升温至150-175℃进行团粒。

将上述团粒放入高速混合机中，并加入润滑剂500克、增塑剂100克、稳定剂10克、着色剂100克混合20分钟，再将此混合物加入锥形双螺杆机料斗中，挤出注塑成型，制成井盖、树箅、水箅等型材。

测定型材的性能如下：抗压强度：31MPa；抗折强度：17MPa；抗冲击韧性：95Kj/m³；抗冻融性抗压强度损失率(-20℃)：0.38％；人工老化抗折强度相对变化率：3.2％；热老化抗折强度相对变化率(80℃)：0.38％。

实施例2

取已烘干的经粉碎后粒度为100-300目的造纸污泥粉37千克、回收的废PP塑料30千克、PE塑料5千克、硬脂酸锌70克放入团粒机中，升温至140-160℃进行团粒。

将上述团粒放入高速混合机中，并加入润滑剂300克、稳定剂10克、着色剂100克混合20分钟，再将此混合物加入锥形双螺杆机料斗中，挤出注塑成型，制成树箅、水箅等型材。

实施例3

取已烘干的经粉碎后粒度为100-300目的造纸污泥粉26千克、回收的废PVC塑料8千克、PE塑料4千克、ABS塑料4千克、硬脂酸锌100克放入团粒机中，升温至130-150℃进行团粒。

将上述放入高速混合机中，并加入润滑剂200克、增塑剂100克、稳定剂20克、着色剂50克混合10分钟，再将此混合物料加入锥形双螺杆机料斗中，制成热塑坯，然后在模具中热压成形，制成井盖、树箅、水箅等型材。

本发明领域的技术人员应该理解，在不偏离本发明的范围和精神下可以对本发明进行修改和变动。应该理解本发明不受在此揭示的说明性实施例的限制，这些实施例只是作为例子，本发明的范围仅受权利要求书的限制。

Claims (11)

1.一种用造纸污泥和相容废旧塑料制造的复合材料，以复合材料的重量为基准，该复合材料包括：50-60％重量造纸污泥干粉、38-50％重量相容塑料树脂、0-3％重量偶联剂和0.01-3％重量添加剂。

2.如权利要求1所述的用造纸污泥和相容废旧塑料制造的复合材料，其特征在于所述相容废旧塑料选自PVC、PP、PE、TDR、EVA、ABS、CDE，或它们的混合物。

3.如权利要求1所述的用造纸污泥和相容废旧塑料制造的复合材料，其特征在于以所述复合材料重量为基准，所述添加剂包括0-1％重量增塑剂、0.01-0.5％重量稳定剂、0-0.5％重量着色剂和0-1％重量润滑剂。

4.如权利要求1所述的用造纸污泥和相容塑料制造的复合材料，其特征在于所述偶联剂选自硬脂酸锌、铝酸酯和钛酸酯，其量为0.1-0.25％重量。

5.如权利要求3所述的用造纸污泥和相容塑料制造的复合材料，其特征在于所述增塑剂为0.15-0.25％重量、稳定剂为0.015-0.05％重量、着色剂为0.1-0.15％重量和润滑剂为0.5-0.7％重量。

6.一种用造纸污泥和相容废旧塑料制造复合材料的方法，该方法包括下列步骤：

1)通过下列步骤制备造纸污泥干粉：

a)预处理：按造纸污泥的重量为基准，在生化造纸污泥中加入0.6-1％重量的次氯酸的消毒杀菌剂，使污泥的细菌数由20000-30000个/毫升降低到1000-2000个/毫升；

b)干燥：干燥造纸造纸污泥，使其水含量由60-65％重量下降至7-10％重量；

c)粉碎：采用常规粉碎方法粉碎干燥后的污泥，将其粉碎成100-300目的细粉；

2)制备塑料树脂粉：对回收的相容塑料树脂进行分选和清洗，干燥后粉碎至2-8毫米，再放入涡流磨中粉碎至粒度为50-60目；

3)制备复合材料：高速搅拌混合上述污泥粉、相容废旧塑料粉、偶联剂和添加剂，将该物料放入螺杆器或炼塑机中混炼挤出，制得复合材料。

7.如权利要求6所述的用造纸污泥和相容废旧塑料制造复合材料的方法，其特征在于经过所述步骤(1)制得的水含量为6-8％重量，粒度为200-300目的造纸污泥干粉。

8.如权利要求6所述的用造纸污泥和相容废旧塑料制造复合材料的方法，其特征在于所述相容废旧塑料选自PVC、PP、PE、TDR、EVA、ABS、CDE，或它们的混合物。

9.如权利要求6所述的用造纸污泥和相容废旧塑料制造复合材料的方法，其特征在于以所述复合材料重量为基准，所述添加剂包括0-1％重量增塑剂、0.01-0.5％重量稳定剂、0-0.5％重量着色剂和0-1％重量润滑剂。

10.一种箅形材料，使用如权利要求1所述的复合材料制成。

11.一种井盖，使用如权利要求1所述的复合材料制成。