一种基于废旧玻璃钢粉体的分级复配工艺的制作方法

1.本发明属于废旧玻璃钢回收利用技术领域，具体涉及一种基于废旧玻璃钢粉体的分级复配工艺。


背景技术：

2.近些年来，随着玻璃钢材料的快速发展和广泛应用，玻璃钢的使用量和市场需求量正愈年增加，作为塑料基的增强材料已由玻璃纤维扩大至碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、氧化纤维及碳化硅纤维等，玻璃钢的种类和功能也在逐年增加和完善。随之而来，玻璃钢废旧料对环境提出了极大的挑战，其回收和利用也正愈发吸引着人们的关注。焚烧法和填埋法产生大量的固体及气体废弃物，给环境带来了较大污染，并且无法将废弃物再次循环利用。粉碎法可将废弃玻璃钢处理为微纳米颗粒，使其能够被再次循环利用，并且不会对环境带来污染，是一种良好的资源再生方法。
3.目前的废旧玻璃钢粉碎后颗粒大，填充效果差，通常会大幅降低填充后产品的力学性能(例如韧性)下降，具有一定的安全隐患，因此适用面较窄，且经济附加值低。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于废旧玻璃钢粉体的分级复配工艺，解决了现有颗粒填充树脂后造成基体材料力学性能下降的问题。
5.本发明具体是通过如下技术方案来实现的。
6.一种基于废旧玻璃钢粉体的分级复配工艺，包括以下步骤：
7.s1、将废旧玻璃钢粉碎，分别制备出废旧玻璃钢的亚微米级颗粒、毫米级颗粒、亚毫米级颗粒和微米级颗粒；
8.s2、将s1亚微米级颗粒进行干燥处理，之后将干燥后的亚微米级颗粒与s1毫米级颗粒进行搅拌混合，制备混合物一；
9.s3、在s2混合物一中加入分散剂及表界面处理剂，搅拌混合，制备混合物二；
10.s4、在s3混合物二中加入s1亚毫米级颗粒，继续进行混合，制备混合物三；
11.s5、在s4混合物三中加入s1微米级颗粒，搅拌混合，制备复配产品。
12.进一步的，s1中，亚微米级颗粒的d50粒径为100nm-20μm，毫米级颗粒的长度为1mm-50mm，亚毫米级颗粒的长度为100μm-1mm，微米级颗粒的d50粒径为10μm-300μm。
13.进一步的，复配产品中，各原料的重量份数为：亚微米级颗粒20-70份，毫米级颗粒1-50份，亚毫米级颗粒1-24份，微米级颗粒1-30份，分散剂0.1-5份，表界面处理剂0.1-5份。
14.进一步的，s3中，分散剂为白油、二氯甲烷、三氯甲烷、乙二胺、无水乙醇、乙二醇中的一种或多种组合。
15.进一步的，s3中，表界面处理剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或多种组合。
16.进一步的，s5中，搅拌转速为200-2000转/分钟。
17.进一步的，采用的搅拌机为立式加热搅拌机、卧式搅拌机，行星搅拌机、高速搅拌机或液压升降分散机。
18.进一步的，s2中，干燥温度为50-180℃。
19.本发明还提供了由上述分级复配工艺制备的复配产品。
20.本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
21.1、本发明将不同粒径的多种废弃玻璃钢微粒按比例进行级配复合，制备为多粒径复合玻璃钢粉体。将亚微米级颗粒的增韧效果以及抗老化效果与毫米级颗粒的增强效果相结合，改善粉体添加后对基体树脂功能性的降低，能一定程度上提升基体树脂的力学强度(韧性、刚性)，并赋予基体树脂其他功能特性(如耐磨性)，可大幅提升废旧玻璃钢粉体作为填料使用在聚丙烯、聚乙烯、片状模塑料等材料中时的性能，并能降低新树脂的生产成本。
22.2、本发明有利于废旧玻璃钢的大规模回收再利用，可节约能源，降低碳排放。
23.3、本发明使用常规复合共混设备，制备过程简单，效率高，污染小，具有高效，经济的优点。
具体实施方式
24.为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和数据对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
25.下述各实施例中所述实验方法和检测方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可在市场上购买得到。
26.目前的废旧玻璃钢粉碎后颗粒大，填充效果差，通常会大幅降低填充后产品的韧性及耐老化性，具有一定的安全隐患，因此适用面较窄，且经济附加值低。为此，本发明提供了一种基于废旧玻璃钢粉体的分级复配工艺，实现了废旧玻璃钢破碎后的颗粒再利用，通过将不同粒径的多种废弃玻璃钢微粒按比例进行级配复合，制备为多粒径复合玻璃钢粉体，以解决现有颗粒填充树脂后造成基体材料力学性质下降，抗老化性能下降的问题。同时，本发明有利于废旧玻璃钢的大规模回收再利用，可节约能源，降低碳排放，并能够降低新树脂的生产成本，并提升添加后产品的耐磨性。
27.一种基于废旧玻璃钢粉体的分级复配工艺，包括以下步骤：
28.s1、将废旧玻璃钢粉碎，分别制备出废旧玻璃钢的亚微米级颗粒、毫米级颗粒、亚毫米级颗粒和微米级颗粒；
29.s2、将s1亚微米级颗粒进行干燥处理，之后将干燥后的亚微米级颗粒与s1毫米级颗粒进行搅拌混合，制备混合物一；
30.s3、在s2混合物一中加入分散剂及表界面处理剂，搅拌混合，制备混合物二；
31.s4、在s3混合物二中加入s1亚毫米级颗粒，继续进行混合，制备混合物三；
32.s5、在s4混合物三中加入s1微米级颗粒，搅拌混合，制备复配产品。
33.其中，s1中，亚微米级颗粒的d50粒径为100nm-20μm，毫米级颗粒的长度为1mm-50mm，亚毫米级颗粒的长度为100μm-1mm，微米级颗粒的d50粒径为10μm-300μm。
34.复配产品中，各原料的重量份数为：亚微米级颗粒20-70份，毫米级颗粒1-50份，亚毫米级颗粒1-24份，微米级颗粒1-30份，分散剂0.1-5份，表界面处理剂0.1-5份。
35.下面具体通过以下实施例和对比例对本发明的内容进行具体说明。
36.实施例1
37.基于废旧玻璃钢粉体的分级复配工艺及制备方法，包括以下步骤：
38.s1：将30份的d50粒径为1μm的废旧玻璃钢亚微米级超细颗粒在80℃下烘干30分钟；
39.s2：将烘干后的废旧玻璃钢亚微米级超细颗粒与25份的长度为10mm的废旧玻璃钢毫米级粗颗粒加入搅拌机以200转/分钟的速度混合5分钟；
40.s3：加入1份白油及1份钛酸酯偶联剂；
41.s4：加入18份长度为700μm的废旧玻璃钢亚毫米级颗粒，以200转/分钟的速度混合2分钟；
42.s5：加入25份d50粒径在100μm的废旧玻璃钢微米级颗粒，并以400转/分钟的速度混合10分钟；
43.s6：将混合好的复配产品进行包装收集。
44.实施例2
45.基于废旧玻璃钢粉体的分级复配工艺，包括以下步骤：
46.s1：将50份的d50粒径为1μm的废旧玻璃钢亚微米级超细颗粒在80℃下烘干30分钟；
47.s2：将烘干后的废旧玻璃钢亚微米级超细颗粒与20份的长度为10mm的废旧玻璃钢毫米级粗颗粒加入搅拌机以200转/分钟的速度混合5分钟；
48.s3：加入1份白油及1份钛酸酯偶联剂；
49.s4：加入10份长度为700μm的废旧玻璃钢亚毫米级颗粒，以200转/分钟的速度混合2分钟；
50.s5：加入18份d50粒径在100μm的废旧玻璃钢微米级颗粒，并以400转/分钟的速度混合10分钟；
51.s6：将混合好的复配产品进行包装收集。
52.实施例3
53.基于废旧玻璃钢粉体的分级复配工艺，包括以下步骤：
54.s1：将40份的d50粒径为1μm的废旧玻璃钢亚微米级超细颗粒在80℃下烘干30分钟；
55.s2：将烘干后的废旧玻璃钢亚微米级超细颗粒与30份的长度为10mm的废旧玻璃钢毫米级粗颗粒加入搅拌机以200转/分钟的速度混合5分钟；
56.s3：加入1份白油及1份硅烷偶联剂；
57.s4：加入18份长度为700μm的废旧玻璃钢亚毫米级颗粒，以200转/分钟的速度混合2分钟；
58.s5：加入10份d50粒径在100μm的废旧玻璃钢微米级颗粒，并以400转/分钟的速度混合10分钟；
59.s6：将混合好的复配产品进行包装收集。
60.实施例4
61.基于废旧玻璃钢粉体的分级复配工艺，包括以下步骤：
62.s1：将20份的d50粒径为1μm的废旧玻璃钢亚微米级超细颗粒在80℃下烘干30分
钟；
63.s2：将烘干后的废旧玻璃钢亚微米级超细颗粒与40份的长度为10mm的废旧玻璃钢毫米级粗颗粒加入搅拌机以200转/分钟的速度混合5分钟；
64.s3：加入1份白油及1份硅烷偶联剂；
65.s4：加入10份长度为700μm的废旧玻璃钢亚毫米级颗粒，以200转/分钟的速度混合2分钟；
66.s5：加入28份d50粒径在100μm的废旧玻璃钢微米级颗粒，并以400转/分钟的速度混合10分钟；
67.s6：将混合好的复配产品进行包装收集。
68.实施例5
69.基于废旧玻璃钢粉体的分级复配工艺，包括以下步骤：
70.s1：将25份的d50粒径为1μm的废旧玻璃钢亚微米级超细颗粒在80℃下烘干30分钟；
71.s2：将烘干后的废旧玻璃钢亚微米级超细颗粒与25份的长度为10mm的废旧玻璃钢毫米级粗颗粒加入搅拌机以200转/分钟的速度混合5分钟；
72.s3：加入1份白油及1份钛酸酯偶联剂；
73.s4：加入24份长度为700μm的废旧玻璃钢亚毫米级颗粒，以200转/分钟的速度混合2分钟；
74.s5：加入24份d50粒径在100μm的废旧玻璃钢微米级颗粒，并以400转/分钟的速度混合10分钟；
75.s6：将混合好的复配产品进行包装收集。
76.实施例6
77.基于废旧玻璃钢粉体的分级复配工艺，包括以下步骤：
78.s1：将25份的d50粒径为5μm的废旧玻璃钢亚微米级超细颗粒在80℃下烘干30分钟；
79.s2：将烘干后的废旧玻璃钢亚微米级超细颗粒与25份的长度为5mm的废旧玻璃钢毫米级粗颗粒加入搅拌机以200转/分钟的速度混合5分钟；
80.s3：加入1份白油及1份硅烷偶联剂；
81.s4：加入24份长度为600μm的废旧玻璃钢亚毫米级颗粒，以200转/分钟的速度混合2分钟；
82.s5：加入24份d50粒径在200μm的废旧玻璃钢微米级颗粒，并以400转/分钟的速度混合10分钟；
83.s6：将混合好的复配产品进行包装收集。
84.实施例7
85.基于废旧玻璃钢粉体的分级复配工艺，包括以下步骤：
86.s1：将25份的d50粒径为10μm的废旧玻璃钢亚微米级超细颗粒在80℃下烘干30分钟；
87.s2：将烘干后的废旧玻璃钢亚微米级超细颗粒与25份的长度为10mm的废旧玻璃钢毫米级粗颗粒加入搅拌机以200转/分钟的速度混合5分钟；
88.s3：加入1份白油及1份钛酸酯偶联剂；
89.s4：加入24份长度为900μm的废旧玻璃钢亚毫米级颗粒，以200转/分钟的速度混合2分钟；
90.s5：加入24份d50粒径在100μm的废旧玻璃钢微米级颗粒，并以400转/分钟的速度混合10分钟；
91.s6：将混合好的复配产品进行包装收集。
92.实施例8
93.基于废旧玻璃钢粉体的分级复配工艺，包括以下步骤：
94.s1：将25份的d50粒径为1μm的废旧玻璃钢亚微米级超细颗粒在80℃下烘干30分钟；
95.s2：将烘干后的废旧玻璃钢亚微米级超细颗粒与25份的长度为1mm的废旧玻璃钢毫米级粗颗粒加入搅拌机以200转/分钟的速度混合5分钟；
96.s3：加入2份乙二醇及2份硅烷偶联剂；
97.s4：加入23份长度为800μm的废旧玻璃钢亚毫米级颗粒，以200转/分钟的速度混合2分钟；
98.s5：加入23份d50粒径在80μm的废旧玻璃钢微米级颗粒，并以400转/分钟的速度混合10分钟；
99.s6：将混合好的复配产品进行包装收集。
100.对比例1
101.将多种不同粒径的废旧玻璃钢微粒直接混合，包括以下步骤：
102.将30份的d50粒径为1μm，25份的长度为10mm，18份长度为700μm，25份d50粒径为100μm的废旧玻璃钢颗粒，1份白油及1份钛酸酯偶联剂同时加入搅拌机，并以300转/分钟的速度混合15分钟，将混合好的复配产品进行包装收集。
103.对比例2
104.将多种不同粒径的废旧玻璃钢微粒直接混合，包括以下步骤：
105.将25份的d50粒径为5μm，25份的长度为5mm，24份长度为600μm，24份d50粒径为200μm的废旧玻璃钢颗粒，1份白油及1份硅烷偶联剂同时加入搅拌机，并以300转/分钟的速度混合15分钟，将混合好的复配产品进行包装收集。
106.对比例3
107.改变实施例1中不同粒径的废旧玻璃钢颗粒的添加顺序，具体包括以下步骤：
108.s1：将30份的d50粒径为1μm的废旧玻璃钢亚微米级超细颗粒在80℃下烘干30分钟；
109.s2：将烘干后的废旧玻璃钢亚微米级超细颗粒与25份d50粒径在100μm的废旧玻璃钢微米级颗粒加入搅拌机以200转/分钟的速度混合5分钟；
110.s3：加入1份白油及1份钛酸酯偶联剂；
111.s4：加入18份长度为700μm的废旧玻璃钢亚毫米级颗粒，以200转/分钟的速度混合2分钟；
112.s5：加入25份的长度为10mm的废旧玻璃钢毫米级粗颗粒，并以400转/分钟的速度混合10分钟；
113.s6：将混合好的复配产品进行包装收集。
114.按照实施例制备方法将重量份比例为80:20的比例将聚丙烯树脂(厂家为华锦化工，牌号179)与制备的微纳米增韧剂加入双螺杆挤出机中，进行熔融混炼，双螺杆挤出机从第一区到第十二区，螺筒温度依次为75℃，95℃，120℃，175℃，190℃，205℃，215℃，225℃，225℃，220℃，215℃，210℃，螺杆转速为900r/min，真空度为-0.05mpa，挤出造粒，并注塑为标准样条进行测试，测试结果如表1所示。
115.表1实施例1-8和对比例1-3改性聚丙烯树脂的性能数据
[0116][0117]
由表1结果可见，聚丙烯纯料的拉伸强度为18mpa，弯曲模量为950mpa，23℃悬臂梁缺口冲击强度为43kj/m2，而将多种不同粒径的废旧玻璃钢微粒直接混合的对比例1与对比例2在与pp树脂共混后，复合树脂的强度出现下降(拉伸强度为17mpa，弯曲模量为880和905mpa)，韧性出现大幅下降(23℃悬臂梁缺口冲击强度为29、28kj/m2)。
[0118]
而在分级复配工艺实施例与pp树脂共混后，复合树脂的强度与韧性都没有出现明显降低的情况，并且在某些实施例中，共混树脂的强度与韧性分别出现了一定程度的提升(～20％)，这突出了废旧玻璃钢的分级回收及复配再利用的应用价值。与实施例1相比，对比例3是改变了不同粒径原料的添加顺序，与实施例1相比，复合树脂的强度也较低，这说明本发明各级别粒径的添加顺序对于材料的性能具有重要影响。
[0119]
这是由于：按照本发明的级配复合工艺，可使得不同粒径的废旧玻璃钢微粒通过级配形成自组装的易分散网络结构，再与分散剂以及表面活性剂相配合，在树脂基体中可形成分散的分级微纳米颗粒。这些颗粒可通过异相成核以及表界面效应辅助树脂基体形成结晶，以提升共混树脂的强度。此外，亚微米级超细颗粒以及微米级颗粒可为晶体间的滑移降低能垒，从而提升材料的韧性。各粒径添加顺序会影响上述结晶形成的过程，本发明级配复合工艺中原料添加顺序不能随意调整替换。
[0120]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围
之内也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种基于废旧玻璃钢粉体的分级复配工艺，其特征在于，包括以下步骤：s1、将废旧玻璃钢粉碎，分别制备出废旧玻璃钢的亚微米级颗粒、毫米级颗粒、亚毫米级颗粒和微米级颗粒；s2、将s1亚微米级颗粒进行干燥处理，之后将干燥后的亚微米级颗粒与s1毫米级颗粒进行搅拌混合，制备混合物一；s3、在s2混合物一中加入分散剂及表界面处理剂，搅拌混合，制备混合物二；s4、在s3混合物二中加入s1亚毫米级颗粒，继续进行混合，制备混合物三；s5、在s4混合物三中加入s1微米级颗粒，搅拌混合，制备复配产品。2.根据权利要求1所述的基于废旧玻璃钢粉体的分级复配工艺，其特征在于，s1中，亚微米级颗粒的d50粒径为100nm-20μm，毫米级颗粒的长度为1mm-50mm，亚毫米级颗粒的长度为100μm-1mm，微米级颗粒的d50粒径为10μm-300μm。3.根据权利要求1所述的基于废旧玻璃钢粉体的分级复配工艺，其特征在于，复配产品中，各原料的重量份数为：亚微米级颗粒20-70份，毫米级颗粒1-50份，亚毫米级颗粒1-24份，微米级颗粒1-30份，分散剂0.1-5份，表界面处理剂0.1-5份。4.根据权利要求1所述的基于废旧玻璃钢粉体的分级复配工艺，其特征在于，s3中，分散剂为白油、二氯甲烷、三氯甲烷、乙二胺、无水乙醇、乙二醇中的一种或多种组合。5.根据权利要求1所述的基于废旧玻璃钢粉体的分级复配工艺，其特征在于，s3中，表界面处理剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或多种组合。6.根据权利要求1所述的基于废旧玻璃钢粉体的分级复配工艺，其特征在于，s5中，搅拌转速为200-2000转/分钟。7.根据权利要求1所述的基于废旧玻璃钢粉体的分级复配工艺，其特征在于，采用的搅拌机为立式加热搅拌机、卧式搅拌机、行星搅拌机、高速搅拌机或液压升降分散机。8.根据权利要求1所述的基于废旧玻璃钢粉体的分级复配工艺，其特征在于，s2中，干燥温度为50-180℃。9.根据权利要求1-8任一项所述的分级复配工艺制备的复配产品。

技术总结
本发明属于废旧玻璃钢回收利用技术领域，具体涉及一种基于废旧玻璃钢粉体的分级复配工艺，包括以下步骤：将废旧玻璃钢粉碎，分别制备出废旧玻璃钢的亚微米级颗粒、毫米级颗粒、亚毫米级颗粒和微米级颗粒；将亚微米级颗粒进行干燥处理，之后将干燥后的亚微米级颗粒与毫米级颗粒进行搅拌混合，制备混合物一；在混合物一中加入分散剂及表界面处理剂，搅拌混合，制备混合物二；在混合物二中加入亚毫米级颗粒，继续进行混合，制备混合物三；在混合物三中加入微米级颗粒，搅拌混合，制备复配产品。将不同粒径的废旧玻璃钢粉体进行分级复配，制备改性剂，提升了废旧玻璃钢粉体做为填充改性剂时的力学性能与抗老化性能，解决回收玻璃钢粉体的使用难题。的使用难题。


技术研发人员：罗少川 刘岩 乔羽 刘昭呈 夏培 张丁
受保护的技术使用者：常州川羽新材料有限公司
技术研发日：2023.08.07
技术公布日：2023/10/7