一种水晶废渣环氧树脂基复合材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种水晶废渣环氧树脂基复合材料的制备方法，包括：将水晶废渣烘干、粉末化，进行偶联剂表面处理；然后将水晶废渣粉末与环氧基体树脂、短纤维混合均匀，填充入模具，加热加压固化成型，即得。本发明专利技术制备得到的复合材料不仅可高效处理水晶废渣，消除环境污染，而且可变废为宝，实现资源化利用，对环境综合治理等均具有非常重要的现实意义，可获得良好的社会效益和经济效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无机废料高效处理及其资源化利用领域，特别涉及一种水晶废渣环氧树脂基复合材料的制备方法。
技术介绍
我国是最早掌握玻璃制造技术的国家之一，到春秋战国时代所制造的彩色玻璃制品开始用于装饰。唐宋时透明的玻璃瓶、杯制作得已很精巧。大量的仿宝石玻璃到明代便已远销海外了。明末诗人吴梅村有诗赞云：“偏插御花安凤吻，绛强扶上广寒梯。”说明了玻璃制品的制作在明代的高超水平和精湛技术。但元、明、清三代的玻璃制品专为宫廷所独享，庶民百姓一律禁用。随着现代生活水平的提高，人们需要清新透明、珠光宝气的吉祥饰品，而无色透明的天然水晶与钻石世上罕有，价格昂贵，所以几可乱真的水晶玻璃便替而代之，进入了千千万万寻常百姓之家。独具慧眼的浦江人正是利用这一优势，捕获这一发展机遇，把水晶玻璃业做大做强。浦江水晶玻璃行业就从20年前这一串珠起步，到水晶灯饰，再发展到水晶玻璃工艺品。浦江被称为“中国艺术之乡”，艺术造就了浦江，浦江推进了艺术。浦江因为有水晶玻璃工艺品而声名远扬，水晶玻璃因为得到浦江人的匠心独运而大放光彩。一九九三年，精工细磨的浦江水晶玻璃灯饰挂饰件一举中选，把人民大会堂装点得更加光辉灿烂，浦江人深感自豪。香港、澳门回归祖国是中国百年大事，世界为之瞩目。浦江水晶玻璃工艺品以其圣洁高雅的品性、鬼斧神工的技艺，被选为香港、澳门回归和世纪坛落成盛典的礼品。截至2011年，浦江生产的水晶占全国总量的80％，超过22000多家水晶工厂和作坊在这里扎根，从业人员达20余万人，产值超200亿元。水晶在给浦江创造财富的同时，也让这个小县城背上了沉重的环境负担。在粗放的水晶加工过程中，含有大量玻璃粉末的废水被排入河里，加上当地人习惯将固废垃圾、生活垃圾倒入河中，奶白色的“牛奶河”、垃圾河成了浦江的灰色标签。从河流水质断面考核中可以看到，自2006年起浦阳江在浦江县的出境断面水质均为劣五类，是浙江省江河水质最差的河流之一。2011年，这里成为浙江唯一一个“连续两次区域限批”的县，浦江的环境卫生评价满意度也多年位列全省倒数第一，被称为“浙江卫生环境最差县”。如何给生态环境减压？2006年、2011年，浦江县政府都曾出台政策，打算对水晶行业的排放进行管理与限制，但都因种种原因而停滞。据了解，2015年以来，浦江县组织开展打击环境违法行为联合行动1000多次，取缔水晶加工户18450家，726家水晶个体户实现“个转企”。从原有的22000多家锐减至3000余家，这个昔日的“水晶之都”，正借助“五水共治”的机会倒逼产业转型升级。然而，水晶废渣问题至今尚未解决，目前浦江的4个水晶产业集聚园区每天产生300吨-500吨水晶废渣，数量巨大，给环境造成了巨大的压力，同时也严重制约了水晶产业的快速发展，给水晶产业的可持续发展设置了极大的障碍。目前，对水晶废渣的处理主要由以下几种方式：水泥添加剂：在水泥制造生产中，添加少量水晶废渣，高温熔融煅烧，粉碎，包装，出厂，得到水泥。该方法存在明显缺陷，主要表现在：添加量太少，难以有效处理每天300吨-500吨的水晶废渣量；添加了少量水晶废渣后导致水泥质量下降显著，存在着水泥应用的严重的安全隐患，无法实际大规模的推广应用。玻璃砖添加剂：在砖块制作中加入≤25％重量的水晶废渣制得的玻璃砖，不能在建筑领域，特别是承重建筑中应用，只能应用于围墙。但是，在自然环境中，风吹日晒雨淋，该玻璃砖很容易风化脱落，强度急剧下降，难以实际推广应用，大大限制了水晶废渣在制砖领域的应用。此外，也存在着能耗大、添加量少、表面太光滑而涂不上白灰等等缺陷。其它：如玻璃微珠、发泡建筑保温材料等，但是均存在能耗大、易产生二次污染、产品附加值低而难以收回投资成本等风险。为此，水晶废渣添加量大、能耗低、不产生二次污染，并可制得社会、市场所需的高性价比材料或新产品，是今后水晶废渣处理技术的发展趋势。水晶废渣可以采用与有机树脂，包括环氧树脂、不饱和树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、乙烯基树脂等复合，制备复合材料，可以应用于建筑、交通、园艺等领域。目前，变废为宝的资源化利用技术也有专利或文献报道，如人造花岗岩板材料等。花岗岩板材是一种优质的建筑材料，被大量用于高档豪华酒店、机场候机厅、高铁候车大楼与站台、家庭厨卫、办公商务大楼等。随着人们生活水平的提高，对花岗岩板材的需求与日俱增，从而进一步促进花岗岩矿山的开采、加工，规模数量越来越庞大。而在其开采、加工过程必然产生大量的石浆、花岗岩粉末废料等，给河流、山川、堆场等造成严重的环境污染，同时也极易发生坍塌等次生灾害，对人民的生命财产造成较大的潜在威胁。为此，人们开始积极研究花岗岩采石场的废渣进行再次利用的技术。中国专利技术专利CN1037042A公开了一种无机人造花岗岩生产工艺，其主要特征在于：首先用高铝水泥、石英砂、无机颜料粉、丙三醇和水混合调成稀浆状色浆，倒入成型框内，待初凝后，用高硅水泥、石英砂、石英石、无机颜料粉、丙三醇和水，混合调成稀浆状颜料层，不规则地色浆层上部，再用高铝水泥、河沙、碎石加水搅拌均匀后，浇注在成型框内，经机械振摇后作为加固层，最后放入水池浸泡养护72小时成型，再经过耐老化酸洗处理，上油即可成为产品。中国专利技术专利CN1035812A公开了一种高强度、不变形、不龟裂、高光洁度、性能稳定、高质量的全无机人造理石的制造方法，其主要特征在于：以水泥为原料，加入少量无机助剂组成本体，以预先制好的有特定成分的成花剂加入本体中振动成花，水中养护结晶成制品。中国专利技术专利CN1088146A公开了一种高铝水泥仿真花岗岩、大理石及其生产工艺，其主要特征在于：采用扩散剂、硫酸铝铵、浓硫酸、硫酸镁、松香、硫酸亚铁、草酸、硼酸及三乙醇胺和水，配制成面料水和底料水，再用面料水和底料水去掺拌水泥和石英粉，分别制成面层和底层，在面层和底层之间有一用水泥、石英粉及面料水搅拌后铺摊在面层上部的基层，其养护是采用湿锯末进行的。众所周知，环氧树脂具有许多优良的性能：(1)良好的粘接性能：粘接强度高，粘接面广，它与许多金属(如铁、钢、铜、铝、金属合金等)或非金属材料(如玻璃、陶瓷、木材、塑料等)的粘接强度非常高，有的甚至超过被粘材料本身的强度，因此可用于许多受力结构件中，是结构型粘合剂的主要成分之一；(2)良好的加工性能：环氧树脂配方的灵活性、加工工艺和制品性能的多样性是高分子材料中最为突出的；(3)良好的稳定性能：环氧树脂的固化主要是依靠环氧基的开环加成聚合，因此固化过程中不产生低分子物，其固化收缩率是热固性树脂中最低的品种之一，一般为1％-2％，如果选择适当的填料可使收缩率降至0.2％左右；固化后的环氧树脂主链是醚键、苯环、三维交联结构，因此具有优异的耐酸碱性。因此，环氧树脂在国民经济的各个领域中被广泛应用：无论是高新
还是通用
，无论是国防军工还是民用工业，乃至人们的日常生活中均能看到它的踪迹。有关耐高温环氧体系已经有所报道：中国专利CN101148656A公开一种耐高温无溶剂环氧胶粘剂的制备方法，其主要特征在于：TGDDM环氧树脂、增韧剂、氢化双酚A、固化剂、促进剂混合均匀，制得了耐高温无溶剂环氧胶粘剂。但其耐高温性能仍然有较大的局限性，未能满足许多高温环境下的实际应用。中国专利CN101397486A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水晶废渣环氧树脂基复合材料的制备方法，包括：将水晶废渣烘干、粉末化，进行偶联剂表面处理；然后将水晶废渣粉末与环氧基体树脂、短纤维混合均匀，填充入模具，加热加压固化成型，即得水晶废渣环氧树脂基复合材料；其中，水晶废渣粉末、环氧基体树脂与短纤维的质量比为30‑60:32‑45:5‑25。

【技术特征摘要】
1.一种水晶废渣环氧树脂基复合材料的制备方法，包括：将水晶废渣烘干、粉末化，进行偶联剂表面处理；然后将水晶废渣粉末与环氧基体树脂、短纤维混合均匀，填充入模具，加热加压固化成型，即得水晶废渣环氧树脂基复合材料；其中，水晶废渣粉末、环氧基体树脂与短纤维的质量比为30-60:32-45:5-25。2.根据权利要求1所述的一种水晶废渣环氧树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：所述水晶废渣烘干工艺为：120℃保留10小时-12小时，使水晶废渣含水量不大于0.1％。3.根据权利要求1所述的一种水晶废渣环氧树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：所述偶联剂表面处理工艺为：将质量比为1:32-99的偶联剂和水搅拌混合均匀后，加入烘干的水晶废渣粉末，室温下搅拌0.5小时-1小时，过滤，取固体物，于100℃-120℃干燥1小时-3小时，得到经过偶联剂表面处理的水晶废渣粉末；其中，水晶废渣粉末与偶联剂水溶液的质量比为1:10-20。4.根据权利要求1或3所述的一种水晶废渣环氧树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：所述偶联剂选自3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的一种水晶废渣环氧树脂...

【专利技术属性】
技术研发人员：虞鑫海，周志伟，
申请(专利权)人：东华大学，上海睿兔电子材料有限公司，虞鑫海，
类型：发明
国别省市：上海;31