一種茶皂素改性赤泥及其與廢舊塑料製成的複合地板磚的製作方法
2023-10-04 02:45:14
本發明屬於建築材料領域，具體地涉及一種用作廢舊聚苯醚塑料填料的茶皂素改性赤泥及其與廢舊聚苯醚塑料製成的複合地板磚。
背景技術：
目前，我國化工行業每年排放的工業廢渣赤泥逐年增多，這些赤泥目前除了多用來生產赤泥磚、水泥外，還有不少堆放於赤泥的儲灰場，不僅侵佔了土地，還會造成嚴重的環境汙染。此外，隨著我國聚苯醚塑料產能和消費量的日益增長，使得廢棄聚苯醚塑料形成的塑料垃圾產量越來越多，造成嚴重的「白色汙染」。另外，當前用於公共場所及家庭住宅等地方地面鋪設的地板磚多為陶土、瓷土、石材所制，其生產工藝複雜，價格較高，產品在防水防滑、導熱保暖、吸音性、腳感舒適度方面仍有一定缺陷，急待一種廢物利用、減少汙染、節約資源的新型材料解決問題。另一方面在廢舊聚苯醚塑料與赤泥共混過程中由於赤泥屬極性無機物，親水性，而廢舊聚苯醚塑料屬於非極性有機物，親油性，兩者在物理形狀與化學結構上極不相同，使兩者間缺乏化學鍵力，導致兩相共混時無機填料在上述有機物中分散不均勻，兩相相容性差，從而影響到複合地板磚的性能。
技術實現要素：
本發明的所要解決的技術問題在於提供一種茶皂素改性赤泥及其與廢舊聚苯醚塑料製成的複合地板磚，不僅減少了廢舊聚苯醚塑料以及工業廢渣赤泥對環境的汙染，同時該複合地板磚具有生產工藝簡單，價格便宜，防水防滑、導熱保暖、吸音性好、腳感舒適度佳等優點。另一方面，本發明利用赤泥中含有40～50wt％的cao，茶皂素與cao生成偶聯性茶皂素羧酸鈣。偶聯性茶皂素羧酸鈣中，糖基具有較好的親水性，能對赤泥進行改性，將赤泥表面性質由親水性改變成為親油性，改性後赤泥在有機相中有良好的分散性能，使其與廢舊聚苯醚塑料的共混相容性、結合性的得到較大改善，大幅增加了無機填料赤泥的填充份數，有效的降低了產品的成本。
本發明的目的及解決其主要技術問題是採用以下技術方案來實現的：一種茶皂素改性赤泥，其特徵在於：由7～13wt％茶皂素，與87％～93wt％赤泥組成，按下述步驟製作：
50℃將赤泥與茶皂素加入到高速混合機中，攪拌7～9分鐘，得到茶皂素改性赤泥；
所述的茶皂素是由茶樹種子中提取出來的一類醣甙化合物，是一種性能良好的天然表面活性劑，茶皂素的結構如下：
所述的赤泥是制鋁工業從鋁土礦中提煉氧化鋁後排出的廢渣經破碎、粉磨、篩分後所得，所述赤泥粒徑≤750μm。
所述的一種茶皂素改性赤泥與廢舊塑料製成的複合地板磚，其特徵在於：由以下重量份數的原料製成：
廢舊聚苯醚塑料14～25份，
茶皂素改性赤泥75～86份；
按下述步驟製作：
a、將廢舊聚苯醚塑料清洗後，在120℃溫度下烘乾1.4h，再破碎至7mm以下後，得a品；
b、將a品與茶皂素改性赤泥用高速攪拌機攪拌均勻後，得b品；
c、將b品放在三輥開煉機上塑煉成片，溫度260～290℃，片厚0.5～0.8mm,然後送入熱壓機上進行模壓，模壓溫度120℃～150℃，壓力為7.0mpa，時間3～5分鐘，得c品；
d、將c品按長300mm，寬300mm，厚1.5mm的標準尺寸切割裁片後即得成品。
所述廢舊聚苯醚塑料是工業生產和人類生活所遺棄的聚苯醚製品，選自電子電器零件、汽車零件、家用電器、辦公室設備、工業機械零件、醫療及保健休閒器具、管材、型材、片材。
本發明原理：茶皂素的結構如下：
將其簡化為(ho)11-r-cooh；
具體反應方程式如下：
可簡化為：
同時，偶聯性茶皂素羧酸鈣分子內的糖基所含羥基具有活性，容易與負電性氧發生氫鍵和範德華力結合，從而可以使多個聚苯醚塑料分子與茶皂素羧酸鈣產生較為有效的吸附，實現多分子一體化，進而使聚苯醚塑料的各項指標的較大提升，提高了複合地板磚的性能。相關結構如下：
本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。由以上技術方案可知，本發明有以下特點：
(1)本發明首次採用茶皂素對赤泥進行改性，利用赤泥中含有40～50wt％的cao，茶皂素與cao生成偶聯性茶皂素羧酸鈣。偶聯性茶皂素羧酸鈣中，糖基具有較好的親水性，能對赤泥進行改性，將赤泥表面性質由親水性改變成為親油性，改性後赤泥在有機相中有良好的分散性能，使其與廢舊聚苯醚塑料的共混相容性、結合性的得到較大改善，大幅增加了無機填料赤泥的填充份數，有效的降低了產品的成本。同時，偶聯性茶皂素羧酸鈣分子內的糖基所含羥基具有活性，容易與負電性氧發生氫鍵和範德華力結合，從而可以使多個聚苯醚分子與茶皂素羧酸鈣產生較為有效的吸附，實現多分子一體化，進而使聚苯醚塑料的各項指標的較大提升，提高了複合地板磚的性能。
(2)本發明採用工業生產和人類生活所遺棄的廢舊聚苯醚塑料與工業廢渣赤泥為主要原料，採用適宜的製備方法，製成複合地板磚，既減輕了廢舊塑料與工業廢渣對環境的汙染，又為建築工程增加了新材料。
(3)本發明制出的複合地板磚達到國家公共場所及家庭住宅等地方地面鋪設的地板磚標準，即《橡塑鋪地材料第1部分橡膠地板》化工行業推薦標準(hg/t3747.1-2004)，在相同配方條件下均優於常用矽烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、硬脂酸等偶聯劑對赤泥的改性效果，同時該產品具有生產工藝簡單，價格便宜，防水防滑、導熱保暖、吸音性好、腳感舒適度佳等優點，具有較好的社會效益和市場前景。
具體實施方式
以下結合較佳實施例，對依據本發明提出的一種茶皂素改性赤泥及其與廢舊塑料製成的複合地板磚具體實施方式、特徵及其功效，詳細說明如後。
一種茶皂素改性赤泥，其特徵在於：由7～13wt％茶皂素，與87％～93wt％赤泥組成，按下述步驟製作：
50℃將赤泥與茶皂素加入到高速混合機中，攪拌7～9分鐘，得到茶皂素改性赤泥；
所述的茶皂素是由茶樹種子中提取出來的一類醣甙化合物，是一種性能良好的天然表面活性劑，茶皂素的結構如下：
所述的赤泥是制鋁工業從鋁土礦中提煉氧化鋁後排出的廢渣經破碎、粉磨、篩分後所得，所述赤泥粒徑≤750μm。
所述的一種茶皂素改性赤泥與廢舊塑料製成的複合地板磚，其特徵在於：
由以下重量份數的原料製成：
廢舊聚苯醚塑料14～25份，
茶皂素改性赤泥75～86份；
按下述步驟製作：
a、將廢舊聚苯醚塑料清洗後，在120℃溫度下烘乾1.4h，再破碎至7mm以下後，得a品；
b、將a品與茶皂素改性赤泥用高速攪拌機攪拌均勻後，得b品；
c、將b品放在三輥開煉機上塑煉成片，溫度260～290℃，片厚0.5～0.8mm,然後送入熱壓機上進行模壓，模壓溫度120℃～150℃，壓力為7.0mpa，時間3～5分鐘，得c品；
d、將c品按長300mm，寬300mm，厚1.5mm的標準尺寸切割裁片後即得成品。
所述廢舊聚苯醚塑料是工業生產和人類生活所遺棄的聚苯醚製品，選自電子電器零件、汽車零件、家用電器、辦公室設備、工業機械零件、醫療及保健休閒器具、管材、型材、片材。
實施例1：
按下述步驟製作茶皂素改性赤泥：
50℃將93kg赤泥與7kg茶皂素加入到高速混合機中，攪拌7～9分鐘，得到茶皂素改性赤泥。
按下述步驟製作複合地板磚：
a、將140kg廢舊聚苯醚塑料清洗後，在120℃溫度下烘乾1.4h，再破碎至7mm以下後，得a品；
b、將a品與860kg茶皂素改性赤泥用高速攪拌機攪拌均勻後，得b品；
c、將b品放在三輥開煉機上塑煉成片，溫度260～290℃，片厚0.5～0.8mm,然後送入熱壓機上進行模壓，模壓溫度120℃～150℃，壓力為7.0mpa，時間3～5分鐘，得c品；
d、將c品按長300mm，寬300mm，厚1.5mm的標準尺寸切割裁片後即得成品。
在與實施例1的相同的材料配方、工藝流程、工藝參數條件下，採用常用的矽烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、硬脂酸等偶聯劑對赤泥進行改性處理，再生產複合地板磚，通過對成品進行理化分析，技術要求按《橡塑鋪地材料第1部分橡膠地板》化工行業推薦標準(hg/t3747.1-2004)執行，對改性赤泥的效果進行對比，其檢測結果如表1～7所示。
表1複合地板磚硬度檢測結果
表2複合地板磚拉伸強度檢測結果
表3複合地板磚撕裂強度檢測結果
表4複合地板磚耐磨性檢測結果
表5複合地板磚加熱尺寸變化性能檢測結果
表6複合地板磚阻燃性能檢測結果
表7複合地板磚脆性溫度檢測結果
從表1～7可以看出，本實施例成品相關性能檢測結果達到國家公共場所及家庭住宅等地方地面鋪設的地板磚標準，即《橡塑鋪地材料第1部分橡膠地板》化工行業推薦標準(hg/t3747.1-2004)，且在相同配方條件下均優於常用矽烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、硬脂酸等偶聯劑對赤泥的改性效果，使其與廢舊聚苯醚塑料的共混相容性、結合性的得到較大改善，較大的提高了複合地板磚的性能，同時增加了無機填料赤泥的填充份數，有效的降低了產品的成本。已實現本發明的目標。
實施例2：
按下述步驟製作茶皂素改性赤泥：
50℃將90kg赤泥與10kg茶皂素加入到高速混合機中，攪拌7～9分鐘，得到茶皂素改性赤泥。
按下述步驟製作複合地板磚：
a、將200kg廢舊聚苯醚塑料清洗後，在120℃溫度下烘乾1.4h，再破碎至7mm以下後，得a品；
b、將a品與800kg茶皂素改性赤泥用高速攪拌機攪拌均勻後，得b品；
c、將b品放在三輥開煉機上塑煉成片，溫度260～290℃，片厚0.5～0.8mm,然後送入熱壓機上進行模壓，模壓溫度120℃～150℃，壓力為7.0mpa，時間3～5分鐘，得c品；
d、將c品按長300mm，寬300mm，厚1.5mm的標準尺寸切割裁片後即得成品。
在與實施例2的相同的材料配方、工藝流程、工藝參數條件下，採用常用的矽烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、硬脂酸等偶聯劑對赤泥進行改性處理，再生產複合地板磚，通過對成品進行理化分析，技術要求按《橡塑鋪地材料第1部分橡膠地板》化工行業推薦標準(hg/t3747.1-2004)執行，對改性赤泥的效果進行對比，其檢測結果如表8～14所示。
表8複合地板磚硬度檢測結果
表9複合地板磚拉伸強度檢測結果
表10複合地板磚撕裂強度檢測結果
表11複合地板磚耐磨性檢測結果
表12複合地板磚加熱尺寸變化性能檢測結果
表13複合地板磚阻燃性能檢測結果
表14複合地板磚脆性溫度檢測結果
從表8～14可以看出，本實施例成品相關性能檢測結果達到國家公共場所及家庭住宅等地方地面鋪設的地板磚標準，即《橡塑鋪地材料第1部分橡膠地板》化工行業推薦標準(hg/t3747.1-2004)，且在相同配方條件下均優於常用矽烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、硬脂酸等偶聯劑對赤泥的改性效果，使其與廢舊聚苯醚塑料的共混相容性、結合性的得到較大改善，較大的提高了複合地板磚的性能，同時增加了無機填料赤泥的填充份數，有效的降低了產品的成本。已實現本發明的目標。
實施例3：
按下述步驟製作茶皂素改性赤泥：
50℃將87kg赤泥與13kg茶皂素加入到高速混合機中，攪拌7～9分鐘，得到茶皂素改性赤泥。
按下述步驟製作複合地板磚：
a、將250kg廢舊聚苯醚塑料清洗後，在120℃溫度下烘乾1.4h，再破碎至7mm以下後，得a品；
b、將a品與750kg茶皂素改性赤泥用高速攪拌機攪拌均勻後，得b品；
c、將b品放在三輥開煉機上塑煉成片，溫度260～290℃，片厚0.5～0.8mm,然後送入熱壓機上進行模壓，模壓溫度120℃～150℃，壓力為7.0mpa，時間3～5分鐘，得c品；
d、將c品按長300mm，寬300mm，厚1.5mm的標準尺寸切割裁片後即得成品。
在與實施例3的相同的材料配方、工藝流程、工藝參數條件下，採用常用的矽烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、硬脂酸等偶聯劑對赤泥進行改性處理，再生產複合地板磚，通過對成品進行理化分析，技術要求按《橡塑鋪地材料第1部分橡膠地板》化工行業推薦標準(hg/t3747.1-2004)執行，對改性赤泥的效果進行對比，其檢測結果如表15～21所示。
表15複合地板磚硬度檢測結果
表16複合地板磚拉伸強度檢測結果
表17複合地板磚撕裂強度檢測結果
表18複合地板磚耐磨性檢測結果
表19複合地板磚加熱尺寸變化性能檢測結果
表20複合地板磚阻燃性能檢測結果
表21複合地板磚脆性溫度檢測結果
從表15～21可以看出，本實施例成品相關性能檢測結果達到國家公共場所及家庭住宅等地方地面鋪設的地板磚標準，即《橡塑鋪地材料第1部分橡膠地板》化工行業推薦標準(hg/t3747.1-2004)，且在相同配方條件下均優於常用矽烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、硬脂酸等偶聯劑對赤泥的改性效果，使其與廢舊聚苯醚塑料的共混相容性、結合性的得到較大改善，較大的提高了複合地板磚的性能，同時增加了無機填料赤泥的填充份數，有效的降低了產品的成本。已實現本發明的目標。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，任何未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。