專利名稱：廢棄物復合材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種復合材料及其制備方法，特別是一種廢棄物復合材料及其制備方法。
每天工農業生產及生活中將產生大量的廢棄物不僅嚴重污染環境，還造成大量的可用資源的浪費，解決這些問題的最佳方法是將這些廢棄物再生利用。中國專利文獻公開的“廢砂爐渣復合材料及其生產方法”(90102171.7)，其原料特點是50-80％的固體廢渣，20-50％的熱塑性廢棄物，0.1-3％的熱固性材料，其生產特征在于先將原料活化處理，再用團粒機搓成團粒，后壓型冷卻。用此專利生產的復合材料工藝較復雜，成本較高。
本發明的目的在于提出一種廢棄物復合材料及其制備方法的新的技術方案。
本發明的技術方案是這樣實施的，廢棄物復合材料，主要由工農業廢棄物中的熱塑性廢棄物及固體廢渣及廢液提取物制成，其特征在于該材料由100％的工農業廢棄物組成，其中包括51％-64％的熱塑性廢棄物(基體)，35-48％的固體廢渣(填料)，1-2％的工業廢液(添加劑)。
廢棄物復合材料的制備方法，主要為篩分、破碎、混合、熔融及擠壓成型，其特征在于熱塑廢棄物破碎制成表面有摺皺的顆粒，固體廢渣(填料)破碎后產生新生表面，制備的具體方法為(1)固體廢渣(填料)篩分、破碎，熱塑性廢棄物(基體)進入破碎機，破碎成表面有摺皺的顆粒，工業廢液沉降、過濾、吸附，(2)處理后的各類廢料按比例進入混料機混合均勻，粉碎后的固體廢渣嵌入處理過的熱塑性廢棄物顆粒摺皺中，
(3)混料進入合成機在180-250℃溫度下熔融后以稠粘不成型的狀態擠出，(4)擠出的物料鋪入金屬模中，用壓力機加壓成型，壓力為1MPa-15MPa，保壓時間為5-30分鐘，同時冷卻模具，得到廢棄物復合材料成品。
本發明的技術方案中所述的工農業廢棄物為廢砂、廢渣、生活垃圾、廢農用薄膜、廢棄的各種塑料制品。51-64％的熱塑性廢棄物為廢塑料、橡膠及其它有機物。35-48％的固體廢渣為工業廢砂、廢渣。1-2％的工業廢液為處理過的工業廢油混合液。
復合材料是兩種或兩種以上的具有不同性能的材料通過一定的工藝復合而成的，通常包括兩部分基體(連續相)和填充材料(分散相)，塑料廢棄物、橡膠廢棄物等可用作基體材料。廢砂、碎玻璃、爐渣、廢纖維等工業廢渣可作為填充材料。
本發明的復合材料，其原料包括三類第一類為工業生產過程中產生的固體廢棄物；第二類為農業和城市塑料薄膜及其它塑料廢棄物，這兩類材料占總重量的98％以上；第三類占總重量的1-2％，是從各種工業廢油混合液中制取的廉價原料。
上述的第一、二類原料中，有35-48％是工業固體廢渣，如鑄造廢砂、冶金爐渣、燃料廢渣、礦業廢渣等，它們是復合材料的填充材料，有51-64％的各種熱塑性廢舊塑料，如廢棄的聚乙烯農用地膜、大棚膜及其它塑料制品等，它們被用作復合材料的基體材料，熱塑性廢舊塑料老化程度和受污染程度較嚴重時，則該材料取百分比的上限。
第三類原料占1-2％，是從各種廢液中制取的廉價原料，該類原料是將工業廢油如機械油、變壓器油、內燃機油、汽輪機油及壓縮機油等，用凝聚劑沉降，真空過濾，白土吸附等工序處理，成為由16-20個碳原子的烷烴、環烷烴、芳香烴以及含氮、含氧、含硫的衍生物所組成的混合物。加入這類添加劑能進一步增強固體廢渣料與廢塑料及其它廢有機物之間的結合力，增加復合材料的機械性能、熱態流動性等，還能起表面活性、基團螯合作用。
由于本發明所述的材料中占重量98％以上的第一、二類原料，是各行業產生的固體廢棄物，所以其表面上附有各種各樣的有機或無機雜質，因而嚴重影響了基體材料與填充材料之間的結合，進而影響了復合材料的各種性能。所以需在廢塑料破碎過程中被搓揉和除塵；廢砂、爐渣、礦渣等無機物需進行一定的預處理，如破碎、篩分，并在破碎篩分過程中使顆粒相互磨擦以增強其表面活性。
該復合材料的制造工藝如下將收集來的各種廢舊塑料分揀歸類，清洗、干燥后進入破碎機破碎。破碎成小于15mm的碎片，在此過程中，碎片之間相互磨擦，以除去因靜電作用吸附在碎片上的塵粒，隨后一段時間，已破碎的廢塑料膜及其它塑料廢棄物由于高速旋轉磨擦而產生的熱量，被進一步皺縮表面有摺皺如茶葉狀，這種形狀可有利于嵌入廢渣顆粒。這道工序的關鍵是破碎的時間必須嚴格控制，既要保證有足夠的時間使廢塑料破到足夠的小，又要防止過長的時間使廢塑料因磨擦熱而結成團塊。一般破碎時間為50-60分鐘。
將收集來的工業廢渣進行破碎、篩分，讓廢砂、爐渣、礦渣等無機固體廢渣在再生機和合成機剪切力的作用下，得到強烈的搓擦和研磨效應，破壞了材料表面原子的規則性結合，產生了新生表面，并在某些添加劑的作用下形成了具有表面活性的填料。無機物顆粒料還必須具有一定的粒度分布，使大顆粒的縫隙被小顆粒填塞，而小顆粒的縫隙又被更小的顆粒填塞，顆粒依次遞減，直至堆砌成最大密度，其作用既可增加所制得材料的硬度、彈性模量、抗壓強度等，又可以減少熱塑性聚合物的用量，降低成本。一般粒度在70目以下。將處理后的廢塑料(基體材料)、固體廢渣(填充材料)按一定的配比加入添加劑后進入混料機混合均勻。當廢砂、爐渣、礦渣等固體廢渣顆粒料與皺縮呈茶葉狀的廢塑料碎片混合時，這些無機顆粒料會牢牢地嵌在廢塑料碎片的摺皺中，不會在輸送和以后的工序中沉底，使最終制得的復合材料質地均勻。把上述混合好的混料倒入復合材料合成機，廢塑料被塑化和改性，在合成機的推進過程中，充分地與無機顆粒料混合，使每一顆無機顆粒料表面均被包覆一層熱塑性聚合物。混料在250C°溫度下被熔融成粘稠狀擠出。將擠出的物料鋪入金屬模具中，用壓力機加壓成型，保壓同時冷卻金屬模具，取出復合材料制品，一般壓力為1MPa-15MPa，保壓時間視產品的大小、厚薄而定，一般為5-30分鐘。
本發明所述的復合材料既保留了原材料固有的性能，又具備原材料中所不具備的新的性能，可以在廣泛的應用領域中代木、代鋼、代塑、代瓷等。該材料不僅可以大幅度地消耗不同類型廢棄物，節省寶貴的鋼、木、塑等資源，而且還有很強的市場競爭力。由于廢棄物復合材料的成本要比通過采、選、冶等復雜工序而得到的一次資源成本低得多，解決了固體廢棄物帶來的環境污染問題，又節約了各種寶貴的一次資源，還降低了制造成本，具有明顯的環境、社會、經濟三大效益，是少有的具備環境協調性的材料之一。
實施例一、原料廢舊農用地膜或其它塑料廢棄物58％，鑄造廢砂40％，廢機油2％二、工藝1、將廢舊農用地膜或其它塑料廢棄物清洗干燥后，破碎成小于15mm表面充滿摺皺呈茶葉狀的顆粒，2、將鑄造廢砂破碎后篩分，一般粒度控制在70目以下，3、廢機油用凝絮劑沉降、真空過濾、白土吸附處理，4、將處理后的熱塑性材料、鑄造廢砂、廢機油混合均勻，廢渣嵌入處理過熱塑性廢棄物顆粒摺皺中，
5、將混料倒入合成機，在250℃溫度下擠出，6、將擠出料鋪入金屬模具中，加壓成型，壓力為2MPa帕，保壓時間為25分鐘，冷卻模具，取出復合材料制品。
三、性能抗彎強度＞20MPa沖擊強度＞1.0J/cm2抗壓強度＞30MPa抗拉強度＞15MPa彈性模量＞1000MPa吸水率＜1％密度1.3-1.7g/cm3人工加速老化年限＞15年凍融交替循環25次強度下降率≤10％干濕交替循環25次強度下降率率≤10％在20％硫酸溶液中浸泡48小時，質量損失小于1％在20％氫氮溶液中浸泡48小時，質量損失小于1％。
權利要求
1.一種廢棄物復合材料，主要由工農業廢棄物中的熱塑性廢棄物及固體廢渣及廢液提取物制成，其特征在于該材料由100％的工農業廢棄物組成，其中包括51％-64％的熱塑性廢棄物(基體)，35-48％的固體廢渣(填料)，1-2％的工業廢液(添加劑)。
2.如權利要求1所述的廢棄物復合材料，其特征在于所述的工農業廢棄物為廢砂、廢渣、生活垃圾、廢農用薄膜、廢棄的各種塑料制品。
3.如權利要求1所述的廢棄物復合材料，其特征在于，51-64％的熱塑性廢棄物為廢塑料、橡膠及其它有機物。
4.如權利要求1所述的廢棄物復合材料，其特征在于，35-48％的固體廢渣為工業廢砂、廢渣。
5.如權利要求1所述的廢棄物復合材料，其特征在于，1-2％的工業廢液為處理過的工業廢油混合液。
6.如權利要求5所述的廢棄物復合材料，其特征在于，處理過的工業廢油混合物為將廢的機械油、變壓器油、內燃機油、汽輪機油及壓縮機油等經沉降、過濾及吸附處理得到的混合液。
7.廢棄物復合材料的制備方法，主要為篩分、破碎、混合、熔融及擠壓成型，其特征在于熱塑廢棄物破碎制成表面有摺皺的顆粒，固體廢渣(填料)破碎后產生新生表面，制備的具體方法為(1)固體廢渣(填料)篩分、破碎，熱塑性廢棄物(基體)進入破碎機，破碎成表面有摺皺的顆粒，工業廢液沉降、過濾、吸附，(2)處理后的各類廢料按比例進入混料機混合均勻，粉碎后的固體廢渣嵌入處理過的熱塑性廢棄物顆粒摺皺中，(3)混料進入合成機在180-250℃溫度下熔融后以稠粘不成型的狀態擠出，(4)擠出的物料鋪入金屬模中，用壓力機加壓成型，壓力為1MPa-15MPa，保壓時間為5-30分鐘，同時冷卻模具，得到廢棄物復合材料成品。
8.如權利要求7所述的生產方法，其特征在于熱塑性廢棄物破碎成表面有摺皺的顆粒為熱塑性廢棄物進入破膜機，以相互摩擦、撕拉、剪切、破碎且受熱變形而成。
全文摘要
廢棄物復合材料,主要由工農業廢棄物中的熱塑性廢棄物及固體廢渣及廢液提取物制成,其特征在于該材料由100%的工農業廢棄物組成,其中包括51%－64%的熱塑性廢棄物(基體),35－48%的固體廢渣(填料),1一2%的工業廢液(添加劑)。廢棄物復合材料的制備方法,主要為篩分、破碎、混合、熔融及擠壓成型,其特征在于熱塑廢棄物破碎制成表面有摺皺的顆粒,固體廢渣(填料)破碎后產生新生表面,本發明所述的復合材料既保留了原材料固有的性能,又具備原材料中所不具備的新的性能,可廣泛的應用領域中代木、代鋼、代塑、代瓷等,可大幅度地消耗不同類型廢棄物,解決廢棄物帶來的環境污染問題。
文檔編號B09B3/00GK1329949SQ0112300
公開日2002年1月9日 申請日期2001年7月17日 優先權日2001年7月17日
發明者孫可偉 申請人:昆明理工大學廢物資源化研究所