一种造纸废弃物/聚乙烯复合材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种造纸废弃物/聚乙烯复合材料的制备方法。本发明专利技术利用三聚磷酸钠对自制镁铝水滑石进行表面改性，P3O105‑以不同类型的‑O‑P‑O‑键吸附于自制镁铝水滑石表面，并分别与自制镁铝水滑石中的镁离子和铝离子发生配位键合反应，从而形成一层保护膜，降低自制镁铝水滑石粒子表面极性，从而提高了自制镁铝水滑石与PE基材的相容性，在自制镁铝水滑石吸热分解过程中，得到碱性多孔导热氧化物，将其与PE基材表面的炭化产物结合形成保护膜，有效阻止热量和氧气的侵入，进一步提高造纸废弃物/聚乙烯复合材料的阻燃性，可具有广阔的应用前景。

A preparation method of papermaking waste / polyethylene composite

【技术实现步骤摘要】
一种造纸废弃物/聚乙烯复合材料的制备方法
本专利技术涉及复合材料
，尤其涉及一种造纸废弃物/聚乙烯复合材料的制备方法。
技术介绍
现有常规PE(造纸废弃物/聚乙烯复合材料)复合材料，以PE树脂、CaCO3、增塑剂、润滑剂等助剂为组份，经高速混料机混合，再通过注塑工艺制备复合材料。据统计目前超过95％的造纸废弃物仍作为工业制浆的废弃物，浓缩后燃烧掉或者随废水直接流入河流，制浆废水的排放不仅造成资源的浪费，同时又严重污染环境。高效资源化利用对社会经济的发展和环境保护具有现实意义。造纸废弃物与植物纤维结构相似，均含有极性基团，烯烃则主要为非极性基团，两相间相容性较差，因此需要采用增塑剂处理以改善造纸废弃物与树脂材料间的相容性，从而提高以造纸废弃物为改性PE树脂复合材料的综合性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对目前造纸废弃物与植物纤维结构相似，均含有极性基团，烯烃则主要为非极性基团，两相间相容性较差，同时其阻燃性差的缺陷，提供了一种造纸废弃物/聚乙烯复合材料的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下所述的技术方案是：一种造纸废弃物/聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：(1)称取2.0～4.0kg造纸废弃物放入阳光下自然干燥，得到干燥造纸废弃物，再将干燥造纸废弃物放入粉碎机中粉碎过200目筛，得到造纸废弃物粉末；(2)向造纸废弃物粉末中加入造纸废弃物粉末质量9％的醋酸酐，并混合搅拌反应，得到反应物，继续将反应物和质量分数为12％的乙酸溶液混合浸泡，浸泡后置于烘箱中干燥，得到改性造纸废弃物；(3)将氢氧化钠、无水碳酸钠和去离子水混合搅拌溶解，得到混合碱溶液，再将六水氯化镁、六水三氯化铝和去离子水混合搅拌溶解，得到自制盐溶液，分别量取50～60mL自制盐溶液和28～30mL混合碱溶液，备用，用混合碱溶液调节自制盐溶液pH至11～13，得到悬浊液；将悬浊液置于无光温室下静置陈化，过滤去除滤液，取出滤渣，用去离子水洗涤滤渣，将洗涤后的滤渣置于烘箱中烘干，研磨出料，得到自制镁铝水滑石粉末；(4)将自制镁铝水滑石粉末和三聚磷酸钠混合置于烧杯中搅拌反应，冷却出料，得到改性自制镁铝水滑石粉末；(5)按重量份数计，分别称取45～55份改性造纸废弃物、12～15改性自制镁铝水滑石粉末、55～60份聚乙烯、3～5份碳酸钙和2～4份硬脂酸混合置于搅拌机中搅拌，得到混合料，将混合料倒入注塑机中注塑成型，冷却出料，即得造纸废弃物/聚乙烯复合材料。步骤(1)所述的干燥时间为2～4h，粉碎时间为16～20min。步骤(2)所述的搅拌反应时间为18～21min，的反应物和质量分数为12％的乙酸溶液的质量比为1：6，浸泡时间为4～5h，干燥温度为70～80℃，干燥时间为18～21min。步骤(3)所述的氢氧化钠、无水碳酸钠和去离子水的质量比3：1：5，搅拌溶解时间为15～21min，六水氯化镁、六水三氯化铝和去离子水的质量比为3：1：6，混合搅拌溶解时间为12～15min，静置陈化时间为2～3天，洗涤次数为3～5次，烘干温度为85～90℃，烘干时间为27～30min。步骤(4)所述的自制镁铝水滑石粉末和三聚磷酸钠的质量比为3：1，搅拌反应温度为55～65℃，搅拌反应时间为35～45min。步骤(5)所述的搅拌转速为180～200r/min，搅拌温度为90～100℃，搅拌时间为16～20min，注塑成型温度为160～180℃，注塑成型压力为100～110MPa。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：(1)本专利技术以PE为基材，改性造纸废弃物和改性自制镁铝水滑石粉末作为促进剂，并辅以碳酸钙和硬脂酸等制备得到造纸废弃物/聚乙烯复合材料，首先将造纸废弃物混合干燥粉碎得到造纸废弃物粉末，利用醋酸酐、乙酸对造纸废弃物粉末进行双重改性，使其表面的纤维素、半纤维素分子的部分羟基与醋酸酐和乙酸中的羧基发生酯化反应，因强极性的羟基被弱极性的酯基取代，部分结合氢键被破坏，从而降低了造纸废弃物粉末中的纤维表面的极性，使得造纸废弃物粉末中的纤维可以均匀分散在基材内部，也就提高造纸废弃物粉末中的纤维与非极性基材之间的相容性；(2)本专利技术通过盐碱共沉淀法制备得到自制镁铝水滑石，利用三聚磷酸钠对自制镁铝水滑石进行表面改性，P3O105-以不同类型的-O-P-O-键吸附于自制镁铝水滑石表面，并分别与自制镁铝水滑石中的镁离子和铝离子发生配位键合反应，从而形成一层保护膜，降低自制镁铝水滑石粒子表面极性，增强了自制镁铝水滑石粒子间的空间位阻效应，从而提高了自制镁铝水滑石与PE基材的相容性，同时自制镁铝水滑石粒子均匀分散在树脂基体表面，形成致密的交联网络结构，再次提高造纸废弃物/聚乙烯复合材料的阻燃性；(3)本专利技术中自制镁铝水滑石的分解温度既有低温段又有高温段，拓宽了阻燃温度范围，在吸热分解过程中脱去自制镁铝水滑石的吸附水和层间水，其羟基脱水以水蒸气形式逸出，并分解释放出水和二氧化碳，这些物质能够吸收大量燃烧热量，有效稀释氧气和可燃性气体的浓度，从而降低PE基材的表面温度，起到了阻燃效果，另外在自制镁铝水滑石吸热分解过程中，得到碱性多孔导热氧化物，将其与PE基材表面的炭化产物结合形成保护膜，有效阻止热量和氧气的侵入，进一步提高造纸废弃物/聚乙烯复合材料的阻燃性，可具有广阔的应用前景。具体实施方式称取2.0～4.0kg造纸废弃物放入阳光下自然干燥2～4h，得到干燥造纸废弃物，再将干燥造纸废弃物放入粉碎机中粉碎16～20min过200目筛，得到造纸废弃物粉末，再向造纸废弃物粉末中加入造纸废弃物粉末质量9％的醋酸酐，并混合搅拌反应18～21min，得到反应物，继续将反应物和质量分数为12％的乙酸溶液按质量比为1：6混合浸泡4～5h，浸泡后置于烘箱中，在温度为70～80℃下干燥18～21min，得到改性造纸废弃物；按质量比3：1：5将氢氧化钠、无水碳酸钠和去离子水混合搅拌溶解15～21min，得到混合碱溶液，再按质量比为3：1：6将六水氯化镁、六水三氯化铝和去离子水混合搅拌溶解12～15min，得到自制盐溶液，分别量取50～60mL自制盐溶液和28～30mL混合碱溶液，备用，用混合碱溶液调节自制盐溶液pH至11～13，得到悬浊液；将悬浊液置于无光温室下静置陈化2～3天，过滤去除滤液，取出滤渣，用去离子水洗涤滤渣3～5次，将洗涤后的滤渣置于烘箱中，在温度为85～90℃下烘干27～30min，研磨出料，得到自制镁铝水滑石粉末，按质量比为3：1将自制镁铝水滑石粉末和三聚磷酸钠混合置于烧杯中，在温度为55～65℃下搅拌反应35～45min，冷却出料，得到改性自制镁铝水滑石粉末；按重量份数计，分别称取45～55份改性造纸废弃物、12～15改性自制镁铝水滑石粉末、55～60份聚乙烯、3～5份碳酸钙和2～4份硬脂酸混合置于搅拌机中，在转速为180～200r/min、温度为90～100℃的条件下搅拌16～20min，得到混合料，将混合料倒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种造纸废弃物/聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：/n(1)称取2.0～4.0kg造纸废弃物放入阳光下自然干燥，得到干燥造纸废弃物，再将干燥造纸废弃物放入粉碎机中粉碎过200目筛，得到造纸废弃物粉末；/n(2)向造纸废弃物粉末中加入造纸废弃物粉末质量9％的醋酸酐，并混合搅拌反应，得到反应物，继续将反应物和质量分数为12％的乙酸溶液混合浸泡，浸泡后置于烘箱中干燥，得到改性造纸废弃物；/n(3)将氢氧化钠、无水碳酸钠和去离子水混合搅拌溶解，得到混合碱溶液，再将六水氯化镁、六水三氯化铝和去离子水混合搅拌溶解，得到自制盐溶液，分别量取50～60mL自制盐溶液和28～30mL混合碱溶液，备用，用混合碱溶液调节自制盐溶液pH至11～13，得到悬浊液；将悬浊液置于无光温室下静置陈化，过滤去除滤液，取出滤渣，用去离子水洗涤滤渣，将洗涤后的滤渣置于烘箱中烘干，研磨出料，得到自制镁铝水滑石粉末；/n(4)将自制镁铝水滑石粉末和三聚磷酸钠混合置于烧杯中搅拌反应，冷却出料，得到改性自制镁铝水滑石粉末；/n(5)按重量份数计，分别称取45～55份改性造纸废弃物、12～15改性自制镁铝水滑石粉末、55～60份聚乙烯、3～5份碳酸钙和2～4份硬脂酸混合置于搅拌机中搅拌，得到混合料，将混合料倒入注塑机中注塑成型，冷却出料，即得造纸废弃物/聚乙烯复合材料。/n...

【技术特征摘要】
1.一种造纸废弃物/聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
(1)称取2.0～4.0kg造纸废弃物放入阳光下自然干燥，得到干燥造纸废弃物，再将干燥造纸废弃物放入粉碎机中粉碎过200目筛，得到造纸废弃物粉末；
(2)向造纸废弃物粉末中加入造纸废弃物粉末质量9％的醋酸酐，并混合搅拌反应，得到反应物，继续将反应物和质量分数为12％的乙酸溶液混合浸泡，浸泡后置于烘箱中干燥，得到改性造纸废弃物；
(3)将氢氧化钠、无水碳酸钠和去离子水混合搅拌溶解，得到混合碱溶液，再将六水氯化镁、六水三氯化铝和去离子水混合搅拌溶解，得到自制盐溶液，分别量取50～60mL自制盐溶液和28～30mL混合碱溶液，备用，用混合碱溶液调节自制盐溶液pH至11～13，得到悬浊液；将悬浊液置于无光温室下静置陈化，过滤去除滤液，取出滤渣，用去离子水洗涤滤渣，将洗涤后的滤渣置于烘箱中烘干，研磨出料，得到自制镁铝水滑石粉末；
(4)将自制镁铝水滑石粉末和三聚磷酸钠混合置于烧杯中搅拌反应，冷却出料，得到改性自制镁铝水滑石粉末；
(5)按重量份数计，分别称取45～55份改性造纸废弃物、12～15改性自制镁铝水滑石粉末、55～60份聚乙烯、3～5份碳酸钙和2～4份硬脂酸混合置于搅拌机中搅拌，得到混合料，将混合料倒入注塑机中注塑成型，冷却出料，即得造纸废弃物/聚乙烯复合材料。


2.根据权利要求1所述的一种造纸废弃物/聚乙烯复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨梅，
申请(专利权)人：蚌埠市鑫晟新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34