本發明屬于建筑材料領域，具體地涉及一種用作廢舊聚氯乙烯塑料填料的茶皂素改性電解錳渣及其與廢舊聚氯乙烯塑料制成的復合地板磚。
背景技術：
目前，我國化工行業每年排放的工業廢渣電解錳渣逐年增多，這些電解錳渣目前除了多用來生產電解錳渣磚、水泥外，還有不少堆放于電解錳渣的儲灰場，不僅侵占了土地，還會造成嚴重的環境污染。此外，隨著我國聚氯乙烯塑料產能和消費量的日益增長，使得廢棄聚氯乙烯塑料形成的塑料垃圾產量越來越多，造成嚴重的“白色污染”。另外，當前用于公共場所及家庭住宅等地方地面鋪設的地板磚多為陶土、瓷土、石材所制，其生產工藝復雜，價格較高，產品在防水防滑、導熱保暖、吸音性、腳感舒適度方面仍有一定缺陷，急待一種廢物利用、減少污染、節約資源的新型材料解決問題。另一方面在廢舊聚氯乙烯塑料與電解錳渣共混過程中由于電解錳渣屬極性無機物，親水性，而廢舊聚氯乙烯塑料屬于非極性有機物，親油性，兩者在物理形狀與化學結構上極不相同，使兩者間缺乏化學鍵力，導致兩相共混時無機填料在上述有機物中分散不均勻，兩相相容性差，從而影響到復合地板磚的性能。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種茶皂素改性電解錳渣及其與廢舊塑料制成的復合地板磚，不僅減少了廢舊聚氯乙烯塑料以及工業廢渣電解錳渣對環境的污染，同時該復合地板磚具有生產工藝簡單，價格便宜，防水、防滑、導熱保暖、吸音性好、腳感舒適度佳等優點。
本發明的目的及解決其主要技術問題是采用以下技術方案來實現的：一種茶皂素改性電解錳渣，其特征在于，由5～7wt％茶皂素，2～5wt％naoh與88％～93wt％電解錳渣組成，按下述步驟制作：
在25℃將電解錳渣與naoh加入到高速混合機中，攪拌6～7分鐘，在65℃時加入茶皂素再加熱攪拌5～6分鐘，得到茶皂素改性電解錳渣；
所述的茶皂素是由茶樹種子中提取出來的一類醣甙化合物，是一種性能良好的天然表面活性劑，茶皂素的結構如下：
所述的電解錳渣是用碳酸錳礦生產電解金屬錳粉過程中產生的廢渣經破碎、粉磨、篩分后所得，所述電解錳渣粒徑≤700μm。
所述的茶皂素改性電解錳渣與廢舊塑料制成的復合地板磚，由以下重量份數的原料制成：
廢舊聚氯乙烯塑料20～30份，
茶皂素改性電解錳渣70～80份；
按下述步驟制作：
a、將廢舊聚氯乙烯塑料清洗后，在120℃溫度下烘干1h，再破碎至4mm以下后，得a品；
b、將a品與茶皂素改性電解錳渣用高速攪拌機攪拌均勻后，得b品；
c、將b品放在三輥開煉機上塑煉成片，溫度120～160℃，片厚0.5～0.8mm,然后送入熱壓機上進行模壓，模壓溫度150℃～160℃，壓力為3.5mpa，時間4～5分鐘，得c品；
d、將c品按長300mm，寬300mm，厚1.5mm的標準尺寸切割裁片后即得成品。
所述廢舊聚氯乙烯塑料是工業生產和人類生活所遺棄的聚氯乙烯制品，選自雨衣、臺布、窗簾、電力電纜最外層表皮、聚氯乙烯管材與型材、蓄電池殼。
本發明原理：本發明利用電解錳渣中含有40～50wt％的sio2，其在強堿性環境下與naoh生成硅酸鈉，隨后茶皂素與naoh生成茶皂素羧酸鈉，最后硅酸鈉與茶皂素羧酸鈉分子中的羥基發生酸堿反應，生成偶聯性硅酸酯茶皂素鈉。
具體反應方程式如下：
第一步：
第二步：
茶皂素分子結構：
將其簡化為：(ho)11-r-cooh
第三步：
偶聯性硅酸酯茶皂素鈉結構上的糖基具有較好的親水性，能對電解錳渣進行改性，將電解錳渣表面性質由親水性改變成為親油性，改性后電解錳渣在有機相中有良好的分散性能，使其與廢舊聚氯乙烯塑料的共混相容性、結合性的得到較大改善，大幅增加了無機填料電解錳渣的填充份數，有效的降低了產品的成本。同時，偶聯性硅酸酯茶皂素鈉分子含有的羧基與堿反應生成羧酸鈉，從而在羰基上產生強大的負電性的羧酸根基團。聚氯乙烯中的α碳連接氯原子，顯出較強的正電性，其與聚氯乙烯原料充分混合，茶皂素硅酸酯中的氧原子可以與聚氯乙烯的α碳之間通過范德華力產生較為有效的吸附，從而產生不同聚氯乙烯分子鏈之間的范德華連接，實現聚氯乙烯塑料的強度增加。提高了復合地板磚的性能。相關結構如下：
本發明具有以下特點：
(1)本發明首次采用茶皂素對電解錳渣進行改性，利用電解錳渣中含有40～50wt％的sio2，其在強堿性環境下與naoh生成硅酸鈉，隨后茶皂素與naoh生成茶皂素羧酸鈉，最后硅酸鈉與茶皂素羧酸鈉分子中的羥基發生酸堿反應，生成偶聯性硅酸酯茶皂素鈉。該結構上的糖基具有較好的親水性，能對電解錳渣進行改性，將電解錳渣表面性質由親水性改變成為親油性，改性后電解錳渣在有機相中有良好的分散性能，使其與廢舊聚氯乙烯塑料的共混相容性、結合性的得到較大改善，大幅增加了無機填料電解錳渣的填充份數，有效的降低了產品的成本。同時，偶聯性硅酸酯茶皂素鈉分子含有的羧基與堿反應生成羧酸鈉，從而在羰基上產生強大的負電性的羧酸根基團。聚氯乙烯中的α碳連接氯原子，顯出較強的正電性，其與聚氯乙烯原料充分混合，茶皂素硅酸酯中的氧原子可以與聚氯乙烯的α碳之間通過范德華力產生較為有效的吸附，從而產生不同聚氯乙烯分子鏈之間的范德華連接，實現聚氯乙烯塑料的強度增加，提高了復合地板磚的性能。
(2)本發明采用工業生產和人類生活所遺棄的廢舊聚氯乙烯塑料與工業廢渣電解錳渣為主要原料，采用適宜的制備方法，制成復合地板磚，既減輕了廢舊塑料與工業廢渣對環境的污染，又為建筑工程增加了新材料。
具體實施方式
實施例1：
按下述步驟制作茶皂素改性電解錳渣：
在25℃將93kg電解錳渣與2kgnaoh加入到高速混合機中，攪拌6～7分鐘，在65℃時加入5kg茶皂素再加熱攪拌5～6分鐘，得到茶皂素改性電解錳渣。
按下述步驟制作復合地板磚：
a、將200kg廢舊聚氯乙烯塑料清洗后，在120℃溫度下烘干1h，再破碎至4mm以下后，得a品；
b、將a品與800kg茶皂素改性電解錳渣用高速攪拌機攪拌均勻后，得b品；
c、將b品放在三輥開煉機上塑煉成片，溫度120～160℃，片厚0.5～0.8mm,然后送入熱壓機上進行模壓，模壓溫度150℃～160℃，壓力為3.5mpa，時間4～5分鐘，得c品；
d、將c品按長300mm，寬300mm，厚1.5mm的標準尺寸切割裁片后即得成品。
在與實施例1的相同的材料配方、工藝流程、工藝參數條件下，采用常用的硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、硬脂酸等偶聯劑對電解錳渣進行改性處理，再生產復合地板磚，通過對成品進行理化分析，技術要求按《橡塑鋪地材料第1部分橡膠地板》化工行業推薦標準(hg/t3747.1-2004)執行，對改性電解錳渣的效果進行對比，其檢測結果如表1～7所示。
表1復合地板磚硬度檢測結果
表2復合地板磚拉伸強度檢測結果
表3復合地板磚撕裂強度檢測結果
表4復合地板磚耐磨性檢測結果
表5復合地板磚加熱尺寸變化性能檢測結果
表6復合地板磚阻燃性能檢測結果
表7復合地板磚脆性溫度檢測結果
從表1～7可以看出，本實施例成品相關性能檢測結果達到國家公共場所及家庭住宅等地方地面鋪設的地板磚標準，即《橡塑鋪地材料第1部分橡膠地板》化工行業推薦標準(hg/t3747.1-2004)，且在相同配方條件下均優于常用硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、硬脂酸等偶聯劑對電解錳渣的改性效果，使其與廢舊聚氯乙烯塑料的共混相容性、結合性的得到較大改善，較大的提高了復合地板磚的性能，同時增加了無機填料電解錳渣的填充份數，有效的降低了產品的成本。已實現本發明的目標。
實施例2：
按下述步驟制作茶皂素改性電解錳渣：
在25℃將92kg電解錳渣與4kgnaoh加入到高速混合機中，攪拌6～7分鐘，在65℃時加入6kg茶皂素再加熱攪拌5～6分鐘，得到茶皂素改性電解錳渣。
按下述步驟制作復合地板磚：
a、將250kg廢舊聚氯乙烯塑料清洗后，在120℃溫度下烘干1h，再破碎至4mm以下后，得a品；
b、將a品與750kg茶皂素改性電解錳渣用高速攪拌機攪拌均勻后，得b品；
c、將b品放在三輥開煉機上塑煉成片，溫度120～160℃，片厚0.5～0.8mm,然后送入熱壓機上進行模壓，模壓溫度150℃～160℃，壓力為3.5mpa，時間4～5分鐘，得c品；
d、將c品按長300mm，寬300mm，厚1.5mm的標準尺寸切割裁片后即得成品。
在與實施例2的相同的材料配方、工藝流程、工藝參數條件下，采用常用的硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、硬脂酸等偶聯劑對電解錳渣進行改性處理，再生產復合地板磚，通過對成品進行理化分析，技術要求按《橡塑鋪地材料第1部分橡膠地板》化工行業推薦標準(hg/t3747.1-2004)執行，對改性電解錳渣的效果進行對比，其檢測結果如表8～14所示。
表8復合地板磚硬度檢測結果
表9復合地板磚拉伸強度檢測結果
表10復合地板磚撕裂強度檢測結果
表11復合地板磚耐磨性檢測結果
表12復合地板磚加熱尺寸變化性能檢測結果
表13復合地板磚阻燃性能檢測結果
表14復合地板磚脆性溫度檢測結果
從表8～14可以看出，本實施例成品相關性能檢測結果達到國家公共場所及家庭住宅等地方地面鋪設的地板磚標準，即《橡塑鋪地材料第1部分橡膠地板》化工行業推薦標準(hg/t3747.1-2004)，且在相同配方條件下均優于常用硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、硬脂酸等偶聯劑對電解錳渣的改性效果，使其與廢舊聚氯乙烯塑料的共混相容性、結合性的得到較大改善，較大的提高了復合地板磚的性能，同時增加了無機填料電解錳渣的填充份數，有效的降低了產品的成本。已實現本發明的目標。
實施例3：
按下述步驟制作茶皂素改性電解錳渣：
在25℃將88kg電解錳渣與5kgnaoh加入到高速混合機中，攪拌6～7分鐘，在65℃時加入7kg茶皂素再加熱攪拌5～6分鐘，得到茶皂素改性電解錳渣。
按下述步驟制作復合地板磚：
a、將300kg廢舊聚氯乙烯塑料清洗后，在120℃溫度下烘干1h，再破碎至4mm以下后，得a品；
b、將a品與700kg茶皂素改性電解錳渣用高速攪拌機攪拌均勻后，得b品；
c、將b品放在三輥開煉機上塑煉成片，溫度120～160℃，片厚0.5～0.8mm,然后送入熱壓機上進行模壓，模壓溫度150℃～160℃，壓力為3.5mpa，時間4～5分鐘，得c品；
d、將c品按長300mm，寬300mm，厚1.5mm的標準尺寸切割裁片后即得成品。
在與實施例3的相同的材料配方、工藝流程、工藝參數條件下，采用常用的硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、硬脂酸等偶聯劑對電解錳渣進行改性處理，再生產復合地板磚，通過對成品進行理化分析，技術要求按《橡塑鋪地材料第1部分橡膠地板》化工行業推薦標準(hg/t3747.1-2004)執行，對改性電解錳渣的效果進行對比，其檢測結果如表15～21所示。
表15復合地板磚硬度檢測結果
表16復合地板磚拉伸強度檢測結果
表17復合地板磚撕裂強度檢測結果
表18復合地板磚耐磨性檢測結果
表19復合地板磚加熱尺寸變化性能檢測結果
表20復合地板磚阻燃性能檢測結果
表21復合地板磚脆性溫度檢測結果
從表15～21可以看出，本實施例成品相關性能檢測結果達到國家公共場所及家庭住宅等地方地面鋪設的地板磚標準，即《橡塑鋪地材料第1部分橡膠地板》化工行業推薦標準(hg/t3747.1-2004)，且在相同配方條件下均優于常用硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、硬脂酸等偶聯劑對電解錳渣的改性效果，使其與廢舊聚氯乙烯塑料的共混相容性、結合性的得到較大改善，較大的提高了復合地板磚的性能，同時增加了無機填料電解錳渣的填充份數，有效的降低了產品的成本。已實現本發明的目標。
綜上所述，本發明制出的復合地板磚達到國家公共場所及家庭住宅等地方地面鋪設的地板磚標準，即《橡塑鋪地材料第1部分橡膠地板》化工行業推薦標準(hg/t3747.1-2004)，在相同配方條件下均優于常用硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、硬脂酸等偶聯劑對電解錳渣的改性效果，同時該產品具有生產工藝簡單，價格便宜，防水防滑、導熱保暖、吸音性好、腳感舒適度佳等優點，具有較好的社會效益和市場前景。