CN103205133B - 废聚氯乙烯及农业废弃物生产功能性塑料地板砖 - Google Patents

Abstract

本发明废聚氯乙烯及农业废弃物生产功能性塑料地板砖是属于废物利用于建筑业、塑料、地板砖生产配制技术领域，我国仅聚氯乙烯农用塑料薄膜的废弃物年用量就达到168.6万吨，严重地污染着空气和人类健康。本发明主要是解决的技术方案是：变废为宝、节约能源、造福人类、将回收的废聚氯乙烯农膜和秸秆如：麦秆、棉花杆、甘蔗渣及由蟹、虾等天然动物硬壳提取制成的甲壳素及壳聚糖粘胶纤维，能释放微量元素的麦饭石细粉及市售的纳米远红外负离子粉

Description

废聚氯乙烯及农业废弃物生产功能性塑料地板砖

技术领域：

本发明废聚氯乙烯及农业废弃物生产功能性塑料地板砖，是属于废物回收利用于建筑业塑料地板砖生产配制技术领域。

背景技术：

聚氯乙烯简称PVC树脂是由氯乙烯简称VC单体聚合而成的热塑性高聚物。世界上废旧塑料产生的量与塑料消费的量成正比，按其数量大小顺序排列为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，这是热塑性塑料，是主体占整个塑料消费的82.6％，而聚氯乙烯，由于其生产成本低于聚乙烯，而且加工性能及制品的物理化学性优良，可以适应制备硬质到软质，及具有弹性体和纤维性的产品，所以广泛应用于工业、农业、建筑业等各个领域。目前，我国仅聚氯乙烯的包装材料和农业用塑料薄膜的废弃量就达到168.6万吨，这些废弃物严重地污染着河流、湖泊、农田、港口、海洋、海岸等人类赖以生命的环境，因此，对废旧聚氯乙烯的回收利用、节约资源、变废为宝、造福人类。科技创新，迫在眉睫。

我国是传统的农业大国，农业生产中的废弃物尤其是植物性纤维废弃物，主要是来自农田和果园残留物种类繁多、数类巨大，如秸秆类，麦秆、棉花秆、烟秆、高粱秆、玉米秆、黄豆秆、葵花秆、稻草秆、小米秆、蚕豆秆、芝麻秆等就有22种；壳类有稻壳、花生壳、椰子壳、葵花籽壳、棉花籽壳，各种果壳等有7种；渣泄类有甘蔗渣、麻屑、甜菜屑、栲胶渣、麻黄渣、竹屑等6种，以上种类多、数类大的农业废弃物每到农忙之后，虽然各级政府出台了各种措施，但农村中的有不少地方将这些废弃物进行了焚燃，屡禁不止，严重污染了空气和人体健康。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种废聚氯乙烯及农业废弃物生产功能性塑料地板砖。

本发明的技术解决方案是：

一种废聚氯乙烯及农业废弃物生产功能性塑料地板砖，其特征是：由下列质量份配比组成：

1、废旧聚氯乙烯PVC树脂与甘蔗渣复合材料按下列物料质量份配比组成％

2、废旧聚氯乙烯农膜秸秆类生产塑料地板砖，按下列质量份配比组成％

3、再生聚氯乙烯稻草杆或芝麻杆非木纤维塑料地板砖，按下列质量份配比组成％

4、废聚氯乙烯花生壳软质拼花型塑料地板砖，按下列质量份配比组成％

5、废旧软聚氯乙烯农膜稻壳、棉籽壳制备塑料地板砖，按下列物料质量份配比组成％

农业生产中塑料制品如地膜、棚膜、包装编织袋、农用塑料板材等占据了相当的数量，在使用后若被丢弃在环境中既影响景观又给生态环境带来很大的破坏，如废旧农用塑料地膜、农膜，因其主要成分为聚乙烯和聚氯乙烯等合成的高分子材料，其制品在自然环境中很难自行降解或分解，残留的农用塑料地膜、农用薄膜，会对土壤造成严重污染，废旧塑料农膜的残留会向土壤中渗透的水分量减少，降低了农田土壤的保水能力，削弱了农田的抗旱能力，对农作物的生长形势和作物的产量有不良影响。加之残留农膜在生产中添加的各种化学添加剂，经阳光照射挥发进入空气，再经植物的叶子气孔进入叶肉细胞，阻碍并破坏叶绿素的形成，从而影响到植物的光合作用，导致作物生长缓慢，严重的黄化死亡，残留的塑料农膜碎片，还会随农作物的秸秆和饲料被家畜误食，从而导致家畜胃肠功能失调、膘情下降，严重时会引起厌食和进食困难，甚至死亡。塑料属于高分子材料制成，具有不易腐烂、难于消解的特点，如不处理危害性很大。

农业废弃物主要是指农业生产中所产生的固体物，种类繁多、数类巨大，这些废弃物主要是指植物性废弃物，它们是由植物的细胞壁组成，含有大量的粗纤维和无氮浸出物，及含有粗蛋白、粗脂肪、灰分及少量其他的成分。植物细胞壁包含的纤维素和半纤维素较易被生物降解，而本质素除本身比较难分解外，还常与纤维素、半纤维素、碳水化合物等成分混杂在一起，阻碍纤维素分解菌的作用。植物纤维性废弃物，用途很多，可进行提取有机化合物和无机化合物，生产化工原料及化学制品，还可以作为能源使用，制作肥料和饲料，生产吸附性脱色材料、保温材料、建筑用地板、地板砖等。

一、本发明原料来源，木纤维，即木粉来源：木材边角料、木屑、锯末屑、竹屑和各种天然的动植物纤维如河海中的动物硬壳、天然贝壳、蟹壳、虾壳、鱼骨及昆虫等动物壳体非常坚硬的部分，经脱去N-乙酰基获得的天然抗菌剂叫甲壳素或称甲壳质、儿丁质。当甲壳素经浓碱处理，它的结构式中的N-乙酰基被脱去55％以上时则成为甲壳素最重要的衍生物——壳聚糖，又称脱乙酰甲壳素或甲壳胺。天然植物性纤维如农业生产中的废弃物秸秆、豆皮、花生壳、稻壳、甘蔗渣、棉秆、麦秆、玉米秆等；塑料来源：包括所有的通用塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和其他所有能回收的废旧塑料等。

二、本发明所需的生产中主要设备：用于木粉及塑料的MF-500磨粉机、SG-80干燥机、SJ-200L搅拌机、500/1000高速混合机、SE-90挤出造粒机、65/132锥形双螺杆挤出机。

三、本发明制备工艺

①木粉的处理。未经干燥的木粉直接使用会引起制品起泡、燃烧，甚至在机筒内***，由于木粉实际含有水分，且木粉和聚氯乙烯PVC等聚合物无粘接力，因此简单的混入木粉中只能得到非常脆的制品，必须进行对其改性处理，其方法在190-230℃温度下，除去木粉中的水分和部分易分解组分，热处理后的木粉还要用下述方法进行高分子包覆，使之具有亲油性。

方法：(a)偶联法：

将细木粉过60-100目筛其粒度为150-250μm的细木粉在190-230℃的温度下加热处理，将这处理干燥后的木粉加入搅拌机中进行搅拌，此时温度保持在90-100℃时，加入铝酸酯偶联剂继续搅拌混合均匀即得到改性木粉。

(b)表面接技法：

将细木粉过60-100目筛其粒度为150-250μm的细木粉在190-230℃温度下加热处理，然后将干燥的木粉加入搅拌机中进行搅拌，并将浸渍剂丙烯酸丁酯聚合引发剂过氧化苯甲酰，聚合促进剂二甲基苯胺的混合物加入正在搅拌的木粉中，再浸渍2h，搅拌使其均匀，然后升温100-400℃保持4h，使木粉中的浸渍剂硬化，从而得到改性木粉。

②用甘蔗渣作为非木纤维的加工与表面处理制备工艺：

方法：(a)将甘蔗渣堆积自然发酵后可采用自然晒干、热风烘干和微波烘干，目的是除去非木纤维中低分子量物质以及易分解，对于甘蔗粉烘干优选在150℃左右，烘干3h以上，然后用粉碎机过80-120目筛，此时甘蔗粉非木纤维的主要成分是纤维素和木质素，其中还含有大量的羟基，具有很大的极性，容易吸湿；而热塑性塑料多数为非极性或弱极性的，具有疏水性，两者间相溶性较差，界面结合力很小，所以要对甘蔗类非木纤维进行处理来解决非木纤维与归废塑料这两种材料的相溶性问题，此种表面处理的方法：就是用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂对非木纤维进行表面处理来解决两种材料相溶性问题，偶联剂的作用与对木粉表面覆盖程度有关，用量为非木纤维粉末质量分配2％为宜。

(b)共混造粒以及挤出成型：

即将非木纤维粉末与热塑性塑料共混造粒以及挤出成型的方法按热塑性塑料为100g计算置于高速捏合机内，接着需加入①7％以下的有机系或无机系热稳定剂、粉体、液体均可以使用，这样可以防止树脂遇热分解；②5％以下的有机系发泡剂，因为加热后可以放出气体，留在胶化的塑胶中，形成开放性气室的发泡体；③10％以下的增塑剂；④15％以下的有机高分子系加工助剂，目的是提高塑胶胶化；⑤5％的润滑剂，这样可以降低塑料温度，促进胶化，润滑剂用粉体或液体均可以使用；⑥7％的麦饭石纳米粉，目的释放微量元素，吸附拮抗空气及水中的有毒有害重金属，净化水质；⑦8％的奇冰石即电气石纳米粉，目的产生负离子，促进人体健康；⑧6％的颜料。

制法：将上述各物料按质量份配比组成％分别投入到搅拌后温度可达到110℃以下的高速捏合机内，得到干松状粉体，易于输送的混合粉末，就停止搅拌，然后通过造粒机造粒，造粒后的粒料的含水率要低于3％，然后将粒料置于单螺杆挤出成型机的料筒中，在塑炼温度120-200℃之间，冷凝水温度20℃以下低发泡挤出成型。

非木纤维如甘蔗渣、干燥后的含糖率1％以下，含水率10％以下，可以通过自然发酵法除糖，这可以用醋酸、草酸、双氧水漂白脱色，方法为：将干燥粉碎后过100目筛的甘蔗渣与配成水溶液的钛酸酯偶联剂，在喷雾搅拌下均匀混合，然后干燥到含水率10％以下，再与其他物料通过高速捏合机在110℃以后均匀混合，并用造粒机造粒，粒料含水率在3％以下，再将粒料添加到料筒中，用单螺杆挤出成型机在塑炼温度到170℃左右挤出，并用15℃左右的冷凝水冷却成型。如果需要水纹可用压花轮压花，制品挤出成型后，取适当长度剪切成为所需要的成品。

四、本发明的制备过程

制备本发明塑料地板砖的物料必须选择熔点低下200℃的塑料树脂为载体，否则在挤出机内植物纤维就会降解碳化。一般对纤维塑料挤出多采用的方法有一步直接挤出法和两步预先造粒混合加工法。

①一步直接挤出法，是物料在挤出机内被混合均化，通过模具部件的几何形状成型产品。这对挤出机提出了更高的要求。挤出机的设计需要有独特的压缩和低速剪切混合能力，充分优化给料区表面积，使螺杆对原材料的热传导过程更快、更均匀，在螺杆设计时需提供一个较大的给料区，用于松散物料和在加工时施加自然压缩力，其结果为木料被更有效地“浸湿”。在减小剪切力的同时，双螺杆间的深螺槽和紧凑的相交齿孔隙优化挤出料混合，在低螺杆转速状态下的高扭矩处使用轻柔的低剪切力熔化和混合，降低木粉分解速率。

②预先造粒混合加工法。稳定的原材料是正常挤出的首要前提，为了保证对纤维材料的可靠计量，通常有必要采用两步法挤出工艺对纤维材料造粒预选压缩，与一步法直接挤出松散纤维相比，这种预混料方式可以把粉体密度增加到所需要的水平，从而达到挤出产量、易于流通性得到改进，另外粉体密度的均匀性保证了挤出过程的一致性，这种两步法工艺，在初期准备阶段，冷热混合造粒，可以将水分显著降低至1％，并使木粉和塑料完全混合均匀，这样塑料会完全渗透到木粉中。与一步法相比，两步法工艺可以提高型材的冲击性能，可以改变木塑复合材料的冲击韧性，另外在湿度小于1％的情况下，挤出机可以按照额定挤出量挤出，如果使用湿度大于8％的木粉，挤出量将会降低30-50％。同样，一步法工艺中，松散的木粉不可避免地会引起牵引困难和配方的改变，而导致挤出量的改变。而两步法处理工艺就不存在该问题，处理过的原材料可以毫无疑问地用于挤出，甚至可以和聚氯乙烯“PVC”树脂型材挤出相类似，在挤出时也不必调整和不断地优化挤出工艺参数。

下面结合实施例子对本发明进一步说明：

实施例一：一种废聚氯乙烯及农业废弃物生产功能性塑料地板砖，其特征是：废旧聚氯乙烯PVC树脂与甘蔗渣复合材料按下列物料质量份配比组成％

实施例二：废旧聚氯乙烯农膜秸秆类生产塑料地板砖按下列质量份配比组成％

1、配方：

2、制备方法：

回收废旧聚氯乙烯农膜和秸秆如麦秆、棉花杆与碳酸钙等为主要原料，经过密练、两辊炼塑拉片、切粒、拉出片、两辊压延冷却、剪片、冲片即成地板砖，检验包装即可。

3、性能：

它具有耐磨、耐用、耐腐蚀、隔凉、防潮、不易燃、天然抗菌杀菌、辐射远红外线、产生微量元素、负离子，又具有色泽美观，又能生物降解环保。

4、用途：

用于生产塑料地板砖。

实施例三：再生聚氯乙烯稻草杆或芝麻杆非木纤维塑料地板砖按下列质量份配比组成％

1、配方：

2、制备方法：

将回收的聚氯乙烯PVC料、稻草秆或芝麻秆进行清洗等前处理→粉碎料→配合→捏合→挤出T形口摸→片材→三对压光辊压光→冷却→粗切→冲切

如回将的PVC料中含有软PVC和PVC薄膜，可适当加入填充剂如CaCO3，如果直接使用粉碎料，一次挤出塑化不好，应采用先挤塑混熔造粒，再使用粒料挤塑，这样等于两次塑化。

3、用途

用于生产塑料地板砖。

实施例四：废聚氯乙烯花生壳软质拼花型塑料地板砖按下列质量份配比组成％

1、配方：

2、制备方法：

软质拼装型聚氯乙烯花生壳软质拼花型塑料地板砖，以废聚氯乙烯塑料农业生产废弃物花生壳为主要原料经分栋、清洗、干燥、粉碎、辊炼等工艺，再生成塑料粒，然后再加入天然抗菌剂甲壳素粘胶纤维，释放微量元素的麦饭石细粉，自发产生负离子的方英石或磷石英细粉，以及适量的增塑剂、稳定剂、润滑剂，具有香味的颜料及其化添加物料经切料，混合、注塑成型、冲裁工艺制成功能塑料地板砖。

3、用途：

用于生产软质塑料地板砖。

实施例五：废旧软聚氯乙烯农膜稻壳、棉籽壳制备塑料地板砖按下列物料质量份配比组成％

1、配方：

2、制备方法：

将废软聚氯乙烯清洗破碎→捏合→密炼→开炼→放片→压光→冷却水→冲切→成品

首先将回收的废旧聚氯乙烯软塑料农膜进行清洗干燥后，破碎与其他配合剂物料一起放入高速捏合机内捏合，捏合机夹层内通入蒸汽，压力位0.3-0.4MPa，捏合5-6min，将捏合后的物料放入密炼机内，密炼机夹层蒸汽压力为0.5-0.6MPa，密炼3-4min，密炼后的物料再用开炼机进行塑炼，辊温在180℃左右，然后放片厚度在1.5mm，压光辊需加热保温，压光后紧接着通过压花辊，使板材背面压上光纹，以改善与地板砖的粘合效果，压光纹后通过水槽冷却，然后按尺寸大小需要冲切地板砖；

3、用途：

用于生产功能性塑料地板砖。

Claims (1)

1.废聚氯乙烯及农业废弃物生产功能性塑料地板砖，其特征是：

(1)废旧聚氯乙烯PVC树脂与甘蔗渣复合材料按下列物料质量份配比组成％

(2)废旧聚氯乙烯农膜秸秆类生产塑料地板砖按下列质量份配比组成％

(3)再生聚氯乙烯稻草杆或芝麻杆非木纤维塑料地板砖按下列质量份配比组成％

(4)废聚氯乙烯花生壳软质拼花型塑料地板砖按下列质量份配比组成％

(5)废旧软聚氯乙烯农膜稻壳、棉籽壳制备塑料地板砖按下列物料质量份配比组成％

补充说明：各组分质量配比之和100％，某一组分的上限值+其他组分的下限值≤100；某一组分的下限值+其他组分的上限值≥100。