[发明专利]利用人造岗石废渣填充改性的塑料制品及其加工方法

说明书

本发明公开了一种利用人造岗石废渣填充改性的塑料制品及其加工方法，所述的塑料制品按照质量份数比，包含以下组分：树脂100份、人造岗石废渣15～500份、表面改性剂0.2～15份、扩链剂0.1～5份、增容剂0.2～4份、润滑剂0.3～2份。本发明改性塑料制品及其加工方法工艺简单、经济性好，适合规模化生产，可减少固体废弃物对环境的污染，并实现了废弃物资源化再生利用，可为企业创造更大更多的效益。

技术领域

本发明涉及建筑废弃物再利用技术领域，特别涉及一种利用人造岗石废渣填充改性的塑料制品及其加工方法。

背景技术

在塑料成型过程中，可以通过加入一定量的无机粉体作为填充料来降低生产成本，常用的填充料包括碳酸钙、滑石粉、高岭土、硅灰石、硫酸钡和各类廉价工业固废物等。其中碳酸钙作为一种应用最广泛的无机填料，由于其原料来源广泛、价格低廉、白度高、无毒、无味等特点，已成为塑料加工工业的重要部分和塑料制品的首要添加材料之一。近年来，人们通过多组分材料的跨尺度复合技术，结合更先进的密炼捏合、双螺杆挤出等加工方式，碳酸钙已从传统意义上的填充剂变为高性能改性剂或功能性助剂，填充大量的碳酸钙不仅可以有效降低生产成本，同时还可取长补短，消除树脂组分性能上的弱点，获得力学性能、耐热性、耐老化及尺寸稳定性等综合性能优异的复合材料。

在塑料用碳酸钙粉体中使用量最多的是400～800目重质碳酸钙，碳酸钙的粒度及分布、颗粒形状、吸油值、白度、纯度及水分及易挥发物含量等性能指标对塑料制品的影响极为重要。此外，由于碳酸钙表面呈亲水疏油性，表面能较高，易于形成团聚体，导致其在聚合物基体中分散不均匀，进而影响塑料制品的弹性模量、力学性能、冲击强度等性能，并在制品上形成众多白点、硬斑，影响使用效果。目前已有的碳酸钙表面改性方法主要是通过表面活性剂和偶联剂直接对其进行改性，使其由无机性向有机性转变，从而增大碳酸钙与有机树脂的相容性。但是目前的表面改性剂其适用范围仅限于纯度大于95％的碳酸钙粉体，对于含有高分子树脂、可挥发有机物等杂质的碳酸钙粉体，其该性效果将严重下降。

人造岗石是以方解石、大理石、石灰石等碳酸钙矿石的细化粉体、不饱和聚酯树脂为原料，经混合、搅拌、压制成型，加热固化、切割与打磨等步骤加工而成。其中不饱和聚酯树脂是由不饱和聚酯分子(在固化前是长链型的分子，其分子量一般为200～3000，主要由丙二醇、一缩二乙二醇、邻苯二甲酸酐和顺丁烯二酸酐等成分组成)，在引发剂和促进剂的作用下，与苯乙烯单体交联而形成热固性网状大分子。人造岗石废渣是在切割、抛光过程中产生大量的废浆，经沉淀、板框压滤而成。一般经压滤后的人造岗石废渣的固含量为80％左右，固形物中则包含90～92质量份的碳酸钙、7～9质量份的热固性不饱和树脂及少量的挥发性杂质。鉴于人造岗石废渣的复杂结构，目前还缺乏低成本、大批量的资源化利用方法。现今企业一般采用简单的填埋和露天堆放，产生大量的挥发性有机物、粉体随风扬起，给环境造成二次污染，是困扰企业的可持续发展的关键因素，同时对资源也是巨大的浪费。

公开发表的硕士学位论文“何嘉杰.人造石抛光废粉在HDPE中的应用研究[D].广州：华南理工大学，2012.”，公开了一种先用一定量溶剂分别将钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、硬脂酸等表面改性剂溶解后，滴加到碳酸钙人造石抛光废粉，经搅拌处理后的改性抛光废粉，再与高密度聚乙烯进行预混合、挤出成型制备复合材料。结果发现抛光废粉由于粉体表面的不饱和聚酯吸附了大量的改性剂，没有起到预期的改性效果，反而导致复合体系的拉伸强度和弯曲强度的降低；填料为未改性的碳酸钙人造石抛光废粉时，拉伸强度趋势相对平稳，下降幅度相对较小，表明碳酸钙人造石抛光废粉可以不需要通过表面改性剂改性，即可以添加到HDPE中。该法需要预先对表面改性剂进行溶解预处理在滴加到粉体中，过程不易控制，不适宜进行工业化的稳定生产。而且采用该法制备的HDPE复合材料，当复合体系中的碳酸钙人造石抛光废粉质量分数大于30％时，会导致材料的拉伸强度和弯曲模量出现快速下降，因此该法不适合于高填充量的塑料制品领域。