一种利用废旧塑料制备木塑复合材料的方法与流程

本发明属于废旧塑料加工技术领域，具体涉及一种利用废旧塑料制备木塑复合材料的方法。

背景技术：

木塑复合材料简称“木塑”，作为一种真正意义上的绿色环保材料，具有木材和塑料的双重特性，广泛应用于建筑装饰、交通工具、包装和景观园林等领域。我国的木塑产业开始于20世纪80年代，随后逐渐应用于制造室内外地板、装饰板以及建筑模板，相继制定了木塑复合材料应用的国家标准。但是现今对于木塑材料的制备主材主要是木材和塑料，对于木材的需求量巨大，而森林资源相当有限，并且要耗费大量的资源去生产塑料，因此对于新型木塑复合材料的开发和寻找成为迫切需要解决的新课题。将废旧塑料以及废弃木质材料用于木塑复合材料的加工生产中，可以节材代木、保护林木资源，对于促进资源循环利用具有重要意义。但是现今的木塑复合材料多存在着辅料添加多，力学性能差的缺陷，如申请号为：cn201410181159.8公开的一种废旧塑料资源再生利用生产木塑材料的配方及其制备方法。所述木塑板材由回收pvc树脂粉，改性粘土和改性植物纤维粉以及多种助剂制备而成。与现有技术相比，本发明的木塑材料可以充分利用废旧塑料资源；且制备的木塑板材易于加工，其加工长度不受限制，且生产效率高、物理性能优良，强度高、韧性大、防水、防潮，且表面结皮硬、平整，能够节省木材资源，使用数年后，可100%回收再利用；其制备方法工艺简单、易于操作，稳定性好、易于加工。该发明虽然对木塑复合材料的力学性能有所改善，也合理的使用了回收pvc树脂粉，但是添加了大量的辅助原料，从另外一个角度来考虑的话，造成了塑料以外资源的浪费，仍然存在不可取之处。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种利用废旧塑料制备木塑复合材料的方法，合理的利用废旧塑料，在不使用辅助试剂的前提下，制备出的木塑复合材料力学性能优越，从某种程度上提升了废旧塑料的利用价值，节省了资源，促进了资源的循环利用。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种利用废旧塑料制备木塑复合材料的方法，包括以下步骤：

（1）废旧塑料回收料预处理：

将废旧塑料回收料经过分拣、清洗、干燥后浸入处理剂a内，浸泡处理3~6h后，将浸有废旧塑料回收料的处理剂a倒入深冷式粉碎机内，粉碎处理后用纯水清洗3~5次，烘干备用；

（2）木质材料预处理：

a.将木质材料经过清洗、干燥后浸入处理剂b中，浸泡处理4~5h后，将浸有木质材料的处理剂b倒入反应釜内，高温高压处理10~14min后，快速泄压至常压，取出备用；

b.将操作a中所得的混合料a投入深冷式粉碎机内，粉碎处理后用纯水清洗3~5次，烘干备用；

（3）成品的制备：

a.先将步骤（1）中预处理后所得的废旧塑料回收料和步骤（2）中预处理后所得的木质材料分别置于低能质子辐照箱内进行质子辐照处理，然后将辐照处理后所得的废旧塑料回收料和辐照处理后的木质材料按照重量比为1:2~4共同投入混炼机内进行混炼处理，混炼处理30~40min后，取出混炼料备用；

b.将操作a中所得的混炼料经过辊压、冷却、切割再置于塑机内注塑成型即可。

进一步地，步骤（1）中所述的处理剂a中各成分及对应重量百分比为：青蒿素0.75~1.05%、多菌灵2~3%、聚乙烯吡咯烷酮0.3~0.7%、聚乙烯醇0.2~0.6%，余量为无水乙醇。

进一步地，步骤（1）中所述的浸泡处理时保持处理剂a内的温度为90~100℃。

进一步地，步骤（1）中所述的粉碎处理时冷冻温度为-40~-20℃，冷冻时间为20~30min，干燥温度为60~80℃，干燥至含水率为2~4%。

通过采用上述技术方案，浸泡过程中处理剂a作用于废旧塑料，杀死废旧塑表面的霉菌，将处理剂与废旧塑料共同投入深冷式粉碎机内，一方面是利用深冷式粉碎机的工作原理，进一步杀死塑料表面以及内部的霉菌，另一方面促进处理剂a深层作用于废旧塑料，改善加强废旧塑料的性能。

进一步地，步骤（2）操作a中所述的处理剂b中各成分及对应重量百分比为：液氨0.35~0.55%、乙二醇0.55~0.95%、多菌灵2~3%、高锰酸钾2~3%、大豆卵磷脂5~9%、纳米二氧化硅0.3~0.5%，余量为75%乙醇。

进一步地，步骤（2）操作a中所述的高温高压的条件为高温130~140℃，高压2~4mpa。

进一步地，步骤（2）操作b中所述的粉碎处理时冷冻温度为-20~-6℃，冷冻时间为20~30min，干燥温度为60~70℃，干燥至含水率为0.7~1%。

通过采用上述技术方案，将木质材料经过处理剂b浸泡后，在进行高温高压泄压处理，木质材料发生润胀，处理后的木质材料纤维素中序区逐渐向低序区和无序区转移，结晶度下降，促进纤维素晶格变大，这将有利于后续木质材料与废旧塑料的融合，有效的避免了无机填料与高分子聚合物间的相容结合性能不佳、易于团聚等问题。

进一步地，步骤（3）操作a中所述的质子辐照的参数为：质子能量为3~4mev，质子注量为3~4×10¹⁰p/cm²。

通过采用上述技术方案，质子辐照处理会在处理后木质材料粉末以及废旧塑料粉末的表面形成刻蚀，毛化表面，利于无机填料与高分子聚合物间的结合。

进一步地，步骤（3）操作a中所述的混炼处理的同时进行电子束辐照处理，电子束辐照处理的剂量为3~4×10⁵rad/s。

通过采用上述技术方案，入射的电子束作用于废旧塑料以及木质材料，能量损失，释放给所撞击的分子中的原子，原子被激发，在分子链骨架上形成一定量的活性自由基，纤维素的结晶区和非结晶区的分子链再次发生降解，废旧塑料的树脂大分子结构也发生一定的断裂，在物理作用的辅助下，促进两者有效高效的融合，减少了辅助材料的使用，在提升性能的同时节省了资源。

本发明相比现有技术具有以下优点：

本发明提供了一种利用废旧塑料制备木塑复合材料的方法，合理的利用废旧塑料，在不使用辅助试剂的前提下，制备出的木塑复合材料力学性能优越，从某种程度上提升了废旧塑料的利用价值，节省了资源，促进了资源的循环利用。

具体实施方式

一种利用废旧塑料制备木塑复合材料的方法，包括以下步骤：

（1）废旧塑料回收料预处理：

将废旧塑料回收料经过分拣、清洗、干燥后浸入处理剂a内，保持处理剂a内的温度为90~100℃，浸泡处理3~6h后，将浸有废旧塑料回收料的处理剂a倒入深冷式粉碎机内，粉碎处理后用纯水清洗3~5次，烘干备用；其中处理剂a中各成分及对应重量百分比为：青蒿素0.75~1.05%、多菌灵2~3%、聚乙烯吡咯烷酮0.3~0.7%、聚乙烯醇0.2~0.6%，余量为无水乙醇；粉碎处理时冷冻温度为-40~-20℃，冷冻时间为20~30min，干燥温度为60~80℃，干燥至含水率为2~4%；

（2）木质材料预处理：

a.将木质材料经过清洗、干燥后浸入处理剂b中，浸泡处理4~5h后，将浸有木质材料的处理剂b倒入反应釜内，控制高温130~140℃，高压2~4mpa处理10~14min后，快速泄压至常压，取出备用；其中处理剂b中各成分及对应重量百分比为：液氨0.35~0.55%、乙二醇0.55~0.95%、多菌灵2~3%、高锰酸钾2~3%、大豆卵磷脂5~9%、纳米二氧化硅0.3~0.5%，余量为75%乙醇；

b.将操作a中所得的混合料a投入深冷式粉碎机内，粉碎处理后用纯水清洗3~5次，烘干备用；粉碎处理时冷冻温度为-20~-6℃，冷冻时间为20~30min，干燥温度为60~70℃，干燥至含水率为0.7~1%；

（3）成品的制备：

a.先将步骤（1）中预处理后所得的废旧塑料回收料和步骤（2）中预处理后所得的木质材料分别置于低能质子辐照箱内进行质子辐照处理，质子能量为3~4mev，质子注量为3~4×10¹⁰p/cm²，然后将辐照处理后所得的废旧塑料回收料和辐照处理后的木质材料按照重量比为1:2~4共同投入混炼机内进行混炼处理，混炼处理30~40min后，取出混炼料备用；混炼处理的同时进行电子束辐照处理，电子束辐照处理的剂量为3~4×10⁵rad/s；

b.将操作a中所得的混炼料经过辊压、冷却、切割再置于塑机内注塑成型即可。

为了对本发明做更进一步的解释，下面结合下述具体实施例进行阐述。

实施例1

一种利用废旧塑料制备木塑复合材料的方法，包括以下步骤：

（1）废旧塑料回收料预处理：

将废旧塑料回收料经过分拣、清洗、干燥后浸入处理剂a内，保持处理剂a内的温度为90℃，浸泡处理3h后，将浸有废旧塑料回收料的处理剂a倒入深冷式粉碎机内，粉碎处理后用纯水清洗3次，烘干备用；其中处理剂a中各成分及对应重量百分比为：青蒿素0.75%、多菌灵2%、聚乙烯吡咯烷酮0.3%、聚乙烯醇0.2%，余量为无水乙醇；粉碎处理时冷冻温度为-40℃，冷冻时间为20min，干燥温度为60℃，干燥至含水率为2%；

（2）木质材料预处理：

a.将木质材料经过清洗、干燥后浸入处理剂b中，浸泡处理4h后，将浸有木质材料的处理剂b倒入反应釜内，控制高温130℃，高压2mpa处理10min后，快速泄压至常压，取出备用；其中处理剂b中各成分及对应重量百分比为：液氨0.35%、乙二醇0.55%、多菌灵2%、高锰酸钾2%、大豆卵磷脂5%、纳米二氧化硅0.3%，余量为75%乙醇；

b.将操作a中所得的混合料a投入深冷式粉碎机内，粉碎处理后用纯水清洗3次，烘干备用；粉碎处理时冷冻温度为-20℃，冷冻时间为20min，干燥温度为60℃，干燥至含水率为0.7%；

（3）成品的制备：

a.先将步骤（1）中预处理后所得的废旧塑料回收料和步骤（2）中预处理后所得的木质材料分别置于低能质子辐照箱内进行质子辐照处理，质子能量为3mev，质子注量为3×10¹⁰p/cm²，然后将辐照处理后所得的废旧塑料回收料和辐照处理后的木质材料按照重量比为1:2共同投入混炼机内进行混炼处理，混炼处理30min后，取出混炼料备用；混炼处理的同时进行电子束辐照处理，电子束辐照处理的剂量为3×10⁵rad/s；

b.将操作a中所得的混炼料经过辊压、冷却、切割再置于塑机内注塑成型即可。

实施例2

一种利用废旧塑料制备木塑复合材料的方法，包括以下步骤：

（1）废旧塑料回收料预处理：

将废旧塑料回收料经过分拣、清洗、干燥后浸入处理剂a内，保持处理剂a内的温度为95℃，浸泡处理4.5h后，将浸有废旧塑料回收料的处理剂a倒入深冷式粉碎机内，粉碎处理后用纯水清洗4次，烘干备用；其中处理剂a中各成分及对应重量百分比为：青蒿素0.9%、多菌灵2.5%、聚乙烯吡咯烷酮0.5%、聚乙烯醇0.4%，余量为无水乙醇；粉碎处理时冷冻温度为-30℃，冷冻时间为25min，干燥温度为70℃，干燥至含水率为3%；

（2）木质材料预处理：

a.将木质材料经过清洗、干燥后浸入处理剂b中，浸泡处理4.5h后，将浸有木质材料的处理剂b倒入反应釜内，控制高温135℃，高压3mpa处理12min后，快速泄压至常压，取出备用；其中处理剂b中各成分及对应重量百分比为：液氨0.45%、乙二醇0.75%、多菌灵2.5%、高锰酸钾2.5%、大豆卵磷脂7%、纳米二氧化硅0.4%，余量为75%乙醇；

b.将操作a中所得的混合料a投入深冷式粉碎机内，粉碎处理后用纯水清洗4次，烘干备用；粉碎处理时冷冻温度为-13℃，冷冻时间为25min，干燥温度为65℃，干燥至含水率为0.85%；

（3）成品的制备：

a.先将步骤（1）中预处理后所得的废旧塑料回收料和步骤（2）中预处理后所得的木质材料分别置于低能质子辐照箱内进行质子辐照处理，质子能量为3.5mev，质子注量为3.5×10¹⁰p/cm²，然后将辐照处理后所得的废旧塑料回收料和辐照处理后的木质材料按照重量比为1:3共同投入混炼机内进行混炼处理，混炼处理35min后，取出混炼料备用；混炼处理的同时进行电子束辐照处理，电子束辐照处理的剂量为3.5×10⁵rad/s；

b.将操作a中所得的混炼料经过辊压、冷却、切割再置于塑机内注塑成型即可。

实施例3

一种利用废旧塑料制备木塑复合材料的方法，包括以下步骤：

（1）废旧塑料回收料预处理：

将废旧塑料回收料经过分拣、清洗、干燥后浸入处理剂a内，保持处理剂a内的温度为100℃，浸泡处理6h后，将浸有废旧塑料回收料的处理剂a倒入深冷式粉碎机内，粉碎处理后用纯水清洗5次，烘干备用；其中处理剂a中各成分及对应重量百分比为：青蒿素1.05%、多菌灵3%、聚乙烯吡咯烷酮0.7%、聚乙烯醇0.6%，余量为无水乙醇；粉碎处理时冷冻温度为-20℃，冷冻时间为30min，干燥温度为80℃，干燥至含水率为4%；

（2）木质材料预处理：

a.将木质材料经过清洗、干燥后浸入处理剂b中，浸泡处理5h后，将浸有木质材料的处理剂b倒入反应釜内，控制高温140℃，高压4mpa处理14min后，快速泄压至常压，取出备用；其中处理剂b中各成分及对应重量百分比为：液氨0.55%、乙二醇0.95%、多菌灵3%、高锰酸钾3%、大豆卵磷脂9%、纳米二氧化硅0.5%，余量为75%乙醇；

b.将操作a中所得的混合料a投入深冷式粉碎机内，粉碎处理后用纯水清洗3~5次，烘干备用；粉碎处理时冷冻温度为-6℃，冷冻时间为30min，干燥温度为70℃，干燥至含水率为1%；

（3）成品的制备：

a.先将步骤（1）中预处理后所得的废旧塑料回收料和步骤（2）中预处理后所得的木质材料分别置于低能质子辐照箱内进行质子辐照处理，质子能量为4mev，质子注量为4×10¹⁰p/cm²，然后将辐照处理后所得的废旧塑料回收料和辐照处理后的木质材料按照重量比为1:4共同投入混炼机内进行混炼处理，混炼处理40min后，取出混炼料备用；混炼处理的同时进行电子束辐照处理，电子束辐照处理的剂量为4×10⁵rad/s；

b.将操作a中所得的混炼料经过辊压、冷却、切割再置于塑机内注塑成型即可。

实施例4

一种利用废旧塑料制备木塑复合材料的方法，包括以下步骤：

（1）废旧塑料回收料预处理：

将废旧塑料回收料经过分拣、清洗、干燥后置于深冷式粉碎机内，粉碎处理后用纯水清洗4次，烘干备用；粉碎处理时冷冻温度为-30℃，冷冻时间为25min，干燥温度为70℃，干燥至含水率为3%；

（2）木质材料预处理：

a.将木质材料经过清洗、干燥后浸入处理剂b中，浸泡处理4.5h后，将浸有木质材料的处理剂b倒入反应釜内，控制高温135℃，高压3mpa处理12min后，快速泄压至常压，取出备用；其中处理剂b中各成分及对应重量百分比为：液氨0.45%、乙二醇0.75%、多菌灵2.5%、高锰酸钾2.5%、大豆卵磷脂7%、纳米二氧化硅0.4%，余量为75%乙醇；

b.将操作a中所得的混合料a投入深冷式粉碎机内，粉碎处理后用纯水清洗4次，烘干备用；粉碎处理时冷冻温度为-13℃，冷冻时间为25min，干燥温度为65℃，干燥至含水率为0.85%；

（3）成品的制备：

a.先将步骤（1）中预处理后所得的废旧塑料回收料和步骤（2）中预处理后所得的木质材料分别置于低能质子辐照箱内进行质子辐照处理，质子能量为3.5mev，质子注量为3.5×10¹⁰p/cm²，然后将辐照处理后所得的废旧塑料回收料和辐照处理后的木质材料按照重量比为1:3共同投入混炼机内进行混炼处理，混炼处理35min后，取出混炼料备用；混炼处理的同时进行电子束辐照处理，电子束辐照处理的剂量为3.5×10⁵rad/s；

b.将操作a中所得的混炼料经过辊压、冷却、切割再置于塑机内注塑成型即可。

实施例5

一种利用废旧塑料制备木塑复合材料的方法，包括以下步骤：

（1）废旧塑料回收料预处理：

将废旧塑料回收料经过分拣、清洗、干燥后浸入处理剂a内，保持处理剂a内的温度为95℃，浸泡处理4.5h后，将浸有废旧塑料回收料的处理剂a倒入深冷式粉碎机内，粉碎处理后用纯水清洗4次，烘干备用；其中处理剂a中各成分及对应重量百分比为：青蒿素0.9%、多菌灵2.5%、聚乙烯吡咯烷酮0.5%、聚乙烯醇0.4%，余量为无水乙醇；粉碎处理时冷冻温度为-30℃，冷冻时间为25min，干燥温度为70℃，干燥至含水率为3%；

（2）木质材料预处理：

将木质材料经过清洗、干燥后投入深冷式粉碎机内，粉碎处理后用纯水清洗4次，烘干备用；粉碎处理时冷冻温度为-13℃，冷冻时间为25min，干燥温度为65℃，干燥至含水率为0.85%；

（3）成品的制备：

a.先将步骤（1）中预处理后所得的废旧塑料回收料和步骤（2）中预处理后所得的木质材料分别置于低能质子辐照箱内进行质子辐照处理，质子能量为3.5mev，质子注量为3.5×10¹⁰p/cm²，然后将辐照处理后所得的废旧塑料回收料和辐照处理后的木质材料按照重量比为1:3共同投入混炼机内进行混炼处理，混炼处理35min后，取出混炼料备用；混炼处理的同时进行电子束辐照处理，电子束辐照处理的剂量为3.5×10⁵rad/s；

b.将操作a中所得的混炼料经过辊压、冷却、切割再置于塑机内注塑成型即可。

实施例6

一种利用废旧塑料制备木塑复合材料的方法，包括以下步骤：

（1）废旧塑料回收料预处理：

将废旧塑料回收料经过分拣、清洗、干燥后浸入处理剂a内，保持处理剂a内的温度为95℃，浸泡处理4.5h后，将浸有废旧塑料回收料的处理剂a倒入深冷式粉碎机内，粉碎处理后用纯水清洗4次，烘干备用；其中处理剂a中各成分及对应重量百分比为：青蒿素0.9%、多菌灵2.5%、聚乙烯吡咯烷酮0.5%、聚乙烯醇0.4%，余量为无水乙醇；粉碎处理时冷冻温度为-30℃，冷冻时间为25min，干燥温度为70℃，干燥至含水率为3%；

（2）木质材料预处理：

a.将木质材料经过清洗、干燥后浸入处理剂b中，浸泡处理4.5h后，将浸有木质材料的处理剂b倒入反应釜内，控制高温135℃，高压3mpa处理12min后，快速泄压至常压，取出备用；其中处理剂b中各成分及对应重量百分比为：液氨0.45%、乙二醇0.75%、多菌灵2.5%、高锰酸钾2.5%、大豆卵磷脂7%、纳米二氧化硅0.4%，余量为75%乙醇；

b.将操作a中所得的混合料a投入深冷式粉碎机内，粉碎处理后用纯水清洗4次，烘干备用；粉碎处理时冷冻温度为-13℃，冷冻时间为25min，干燥温度为65℃，干燥至含水率为0.85%；

（3）成品的制备：

a.将步骤（1）中预处理后所得的废旧塑料回收料和步骤（2）中预处理后所得的木质材料按照重量比为1:3共同投入混炼机内进行混炼处理，混炼处理35min后，取出混炼料备用；混炼处理的同时进行电子束辐照处理，电子束辐照处理的剂量为3.5×10⁵rad/s；

b.将操作a中所得的混炼料经过辊压、冷却、切割再置于塑机内注塑成型即可。

实施例7

一种利用废旧塑料制备木塑复合材料的方法，包括以下步骤：

（1）废旧塑料回收料预处理：

将废旧塑料回收料经过分拣、清洗、干燥后浸入处理剂a内，保持处理剂a内的温度为95℃，浸泡处理4.5h后，将浸有废旧塑料回收料的处理剂a倒入深冷式粉碎机内，粉碎处理后用纯水清洗4次，烘干备用；其中处理剂a中各成分及对应重量百分比为：青蒿素0.9%、多菌灵2.5%、聚乙烯吡咯烷酮0.5%、聚乙烯醇0.4%，余量为无水乙醇；粉碎处理时冷冻温度为-30℃，冷冻时间为25min，干燥温度为70℃，干燥至含水率为3%；

（2）木质材料预处理：

a.将木质材料经过清洗、干燥后浸入处理剂b中，浸泡处理4.5h后，将浸有木质材料的处理剂b倒入反应釜内，控制高温135℃，高压3mpa处理12min后，快速泄压至常压，取出备用；其中处理剂b中各成分及对应重量百分比为：液氨0.45%、乙二醇0.75%、多菌灵2.5%、高锰酸钾2.5%、大豆卵磷脂7%、纳米二氧化硅0.4%，余量为75%乙醇；

b.将操作a中所得的混合料a投入深冷式粉碎机内，粉碎处理后用纯水清洗4次，烘干备用；粉碎处理时冷冻温度为-13℃，冷冻时间为25min，干燥温度为65℃，干燥至含水率为0.85%；

（3）成品的制备：

a.先将步骤（1）中预处理后所得的废旧塑料回收料和步骤（2）中预处理后所得的木质材料分别置于低能质子辐照箱内进行质子辐照处理，质子能量为3.5mev，质子注量为3.5×10¹⁰p/cm²，然后将辐照处理后所得的废旧塑料回收料和辐照处理后的木质材料按照重量比为1:3共同投入混炼机内进行混炼处理，混炼处理35min后，取出混炼料备用；

b.将操作a中所得的混炼料经过辊压、冷却、切割再置于塑机内注塑成型即可。

对照组

申请号为：cn201410181159.8公开的一种废旧塑料资源再生利用生产木塑材料的配方及其制备方法。

为了对比本发明效果，分别选用同一批回收的pvc塑料作为试验对象，将其随机分成等质等量的6组，然后分别用上述实施例2、实施例4、实施例5、实施例6、实施例7以及对照组对应的方法制备木塑材料，将其挤压注塑成标准测试件，再分别参照gb/t9341-2008的方法测试每组试件的弯曲强度，测试速率为10mm/min；参照gb/t1040-2006的方法测试每组试件的拉伸强度，测试速率为10mm/min；参照gb/t1843-2008的方法测试每组试件的缺口冲击强度，冲击摆锤能量为1075j。具体试验对比数据如下表1所示：

表1

由上表1可以看出，实施例2的方法制得的木塑复合材料相较于实施例4~7以及对照组，其力学性能得到很显著的改善，从某种程度上提升了废旧塑料的价值，促进资源的循环利用。

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