[发明专利]一种灰塑复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种灰塑复合材料及其制备方法和应用，先除去粉煤灰中的残炭和重金属，使粉煤灰的吸湿率降低；再将原材料加入高温混合机中，利用螺旋桨高速旋转产生的热量自动升温使水分大量蒸发；最后采用挤压成型技术，在挤压过程中原材料按螺杆的方向旋转前行，通过螺杆的剪切、挤压和摩擦力，使原材料塑化更好，各种材料混合更均匀，分子结构结合更密实。通过上述方法制备得到的灰塑复合材料吸水率低、防腐烂、防虫蛀、韧性好、无污染、抗老化、不退色、无裂缝、无木材节疤、无边角料、颜色可任意调配、木纹逼真并可刨、可钉、可锯，还可循环再利用，经济效益好。

技术领域

本发明涉及固体废弃物处理领域，特别涉及一种灰塑复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

粉煤灰是火力发电站等燃煤工业产生的副产品。粉煤灰的堆积会占用大量的土地，粉煤灰的扬尘会造成PM2.5的空气污染，给环境保护带来巨大的压力。为了减少粉煤灰对环境的污染，不少学者对粉煤灰的综合回收利用进行了广泛深入的研究。

将粉煤灰进行改性并作为填料应用于塑料是粉煤灰再利用的一种方法，然而，PE内填充粉煤灰后强化效果不明显，甚至有所降低，即使是将粉煤灰细化至纳米级，粉煤灰对PE/ABS还是几乎没有强化效果，且粉煤灰越多，强度越低；同样，PVC填充内粉煤灰填充越多，复合材料性能也越差；PA中添加粉煤灰时，随着粉煤灰含量的增加，虽然复合材料的弯曲强度、刚度、介电强度、耐热性和尺寸稳定性有所提升，但其拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度明显降低，且采用粗粉煤灰降低得更加显著。因此，如何实现粉煤灰在塑料中高填充量的高效强化填充，是未来的研究重点之一。

发明内容

本发明实施例提供一种灰塑复合材料及其制备方法和应用，以解决相关技术中废塑料中不能大量填充粉煤灰的问题。

第一方面，本发明提供了一种利用粉煤灰制备灰塑复合材料的方法，包括以下步骤：

(1)除去粉煤灰中80wt％以上的残炭和重金属，得到无害化粉煤灰；

(2)将原材料加入高速混合机中，以800～1000转/分的转速混合原材料，待原材料因摩擦起热升温至115℃～140℃时，将原材料转移至设备的冷却筒中，冷却至常温；原材料包括65重量份无害化粉煤灰、27.7重量份废聚乙烯塑料、2.2重量份增塑剂、2.3重量份相容剂、1.8重量份润滑剂和1重量份颜色粉；润滑剂为重量比为30:30:40的石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸的混合物；

(3)将原材料加入平行双螺杆造粒机中，按物料流动去向依次设定各段温度：200℃、195℃、190℃、185℃、180℃、175℃、170℃、165℃，挤出直径为6～8mm的灰塑母粒；

(4)将灰塑母粒加入锥双挤出机中，按物料流动去向依次设定各段温度：190℃、185℃、180℃、175℃、170℃、165℃，二次塑化，挤出灰塑复合材料。

在上述技术方案的基础上，无害化粉煤灰通过以下方式得到：利用联合分选方式将粉煤灰中含有的重金属分离出来，使粉煤灰中的重金属含量降低80～100wt％；联合分选方式包括磁选、重选、电选中一种或多种的组合。

在上述技术方案的基础上，重金属为铁、钛、铜、铅、锌、铬、镉中的一种或多种。

在上述技术方案的基础上，无害化粉煤灰的粒度为50-500目，废聚乙烯塑料的粒径≤6mm。

在上述技术方案的基础上，增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂，润滑剂为重量比为30:30:40的石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸混合物；颜色粉为氧化铁类无机色粉。

在上述技术方案的基础上，废聚乙烯塑料的溶脂度为1.0，灰分含量＜3wt％。

在上述技术方案的基础上，上述方法还包括压花步骤：将压花机温度设定为100±5℃，待温度达到设定各段温度后，辊轮转动，把灰塑复合材料放入高温滚筒压花机中，压花。