[发明专利]纸渣污泥与无机聚合物的复合材料及其制法

说明书

技术领域

本发明是涉及一种复合材料，特别涉及一种纸渣污泥与无机聚合物的复 合材料及其制造方法。

背景技术

纸渣污泥是造纸厂在制造过程中所产生的废水，经浓泥槽沉降与带滤机 (或压滤机)脱水处理后产生的污泥，其通常含有有机木纤维、粘土质及大量的 水分，目前一般的处理方式以掩埋为主，或者待纸渣污泥中的木纤维腐化后应 用于复合肥料中。

目前使用木纤维的复合材料通常是利用水泥结合纸浆木纤维形成纤维水 泥板，应用于建筑材料中。首先将废纸与纸浆混合的纤维材料或是纸渣污泥以 盘磨式解纤机处理，使得互相缠绕的木纤维磨开解离，接着放入具有水与水泥 混合的散浆机中，以刮刀式搅拌机分散成浆体，再经过高压成型、裁切与养护 后，形成纤维水泥复合板材成品。

无机聚合物是一种以硅氧铝结构为基础的聚合材料，可于常温下固化成 型，且强度与物性都优于水泥，因此可替代水泥作为胶结剂。然而，由于无机 聚合物的形成方式属于溶胶-凝胶制备工艺(sol-gel process)，而传统纤维水泥板 的制造方法是利用高倍率的水与纸渣污泥混合搅拌制成浆体，这种方法无法适 用于无机聚合物，因为其会导致无机聚合反应物的浓度过低，而无法固化形成 复合基材。此外，在已知无机聚合物的溶胶-凝胶制备工艺中混入纸渣纤维， 则会因为有机纤维与无机聚合物的比重及表面张力等差异，以及无机聚合物浆 体的粘稠性太高，而使得纤维易互相缠绕形成纤维团，无法均匀地单离分散在 无机聚合物中，造成复合材料中纸渣纤维的韧性功能无法发挥，并易导致复合 材料的内应力不均而龟裂。

因此，业界亟需一种纸渣污泥-无机聚合物复合材料的制法，其可以使纸 渣污泥中的纤维单离分散在无机聚合物中，以形成性能优异的纸渣污泥-无机 聚合物复合材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以使纸渣污泥中的纤维单离分散在无机聚 合物中的制造方法，从而提供一种性能优异的纸渣污泥-无机聚合物复合材料。

本发明提供一种纸渣污泥与无机聚合物的复合材料的制造方法，包括提 供纸渣污泥，纸渣污泥是由木纤维互相缠绕的纤维团所形成；将碱液与纸渣污 泥混合，以对纤维团进行浸润分散处理，使得纤维团中的纤维易于单离分散， 形成纸渣污泥的纤维单离浆体；将硅酸盐溶液与纸渣污泥的纤维单离浆体混 合，形成纸渣污泥-无机聚合物前驱物复合浆体；以及将高温相富氧化铝质粉 体与纸渣污泥-无机聚合物前驱物复合浆体混合反应，以形成纸渣污泥与无机 聚合物的复合材料。

在本发明的技术方案中，一种纸渣污泥与无机聚合物的复合材料的制造方 法，包括：

提供一纸渣污泥，所述纸渣污泥中具有多个纤维团，所述纤维团是由多条 纤维互相缠绕而形成；

将一碱液与所述纸渣污泥混合，以对所述纤维团进行一浸润分散处理，使 得所述纤维团中的所述纤维各自独立分散，形成一纸渣污泥的纤维单离浆体； 其中，所述碱液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，所述碱液的浓度范围为1N～ 10N，所述碱液与所述纸渣污泥的液/固混合重量比范围为1至3；

提供一硅酸盐溶液，与所述纸渣污泥的纤维单离浆体混合，形成一纸渣污 泥与无机聚合物前驱物复合浆体；其中，所述硅酸盐溶液为硅酸钠水溶液或硅 酸钾水溶液，所述硅酸盐溶液的液/固重量比范围为1至10，所述纸渣污泥的 纤维单离浆体与所述硅酸盐溶液的混合重量比范围为2至5；以及

提供一高温相氧化铝质粉体，与所述纸渣污泥与无机聚合物前驱物复合浆 体混合反应，以形成所述纸渣污泥与无机聚合物的复合材料；其中，所述高温 相氧化铝质粉体为一经高温焙烧处理的高岭土粉体，且所述高温焙烧处理的温 度为500至800℃；所述纸渣污泥与无机聚合物前驱物复合浆体与所述高温相 氧化铝质粉体的浆/固混合重量比范围为2至4。

此外，本发明还提供一种纸渣污泥与无机聚合物的复合材料，包括无机 聚合物，其是由硅酸盐溶液与高温相富氧化铝质粉体聚合而成；以及纸渣污泥 与无机聚合物均匀混合，以形成纸渣污泥与无机聚合物的复合材料，其中该纸 渣污泥中具有多条纤维，且这些纤维是各自独立地分散于无机聚合物中。

在本发明的技术方案中，一种纸渣污泥与无机聚合物的复合材料，包括：

一无机聚合物，所述无机聚合物是由一硅酸盐溶液与一高温相氧化铝质粉 体材料按照如前所述的制造方法聚合而成；以及