一种废漆渣增容木塑复合材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种废漆渣增容木塑复合材料的制备方法，是将废漆渣与热塑树脂和木粉混合后经混炼模压或挤出生产木塑复合材料，漆渣主要是由成膜物质、颜料、溶剂和添加剂组成。漆渣中的成膜剂组分含有羟基、羧基、酯基、酰胺基等多种活性官能团，可以和木粉及树脂表面的羟基、羧基或酯基等活性基团键合，漆渣中的成膜剂或增塑剂中的烷基塑性链段与树脂柔性链段附着，可以增加木粉和树脂间的界面结合力和相容性，提高木塑复合材料的力学性能。漆渣中颜料代替色母粒加入到木塑复合材料中增加木塑制品的装饰效果，降低生产成本，有效地解决废漆渣污染环境和汽车生产厂家对此处置费用高的问题，实现环境效益、社会效益和经济效益的统一。

说明书

技术领域

本发明涉及木塑复合材料制备及漆渣回收利用领域，具体是将涂料漆渣、植物粉末和热塑树脂混合后模压或挤出成型，制备木塑复合材料或制品，应用领域涉及装饰基材，建筑装修、装饰材料，公园、球场、街道等场合使用的露天桌椅、板凳、野餐桌，包装材料、家具等诸多领域，废漆渣是汽车（或工件）在喷涂过程中产生的大量过喷漆雾及有机溶剂气体经过循环水吸收后加入絮凝剂，使废气及过喷漆雾与循环水充分接触后，再加入造渣剂形成的废弃物。 

 背景技术

木塑复合材料是一种用木粉、木纤维或植物纤维填充热塑性聚合物复合材料，兼有木材和塑料的优点。它主要原料是农林废弃物(如废弃木材、农作物秸杆等）和热塑性塑料。该材料的开发应用利于保护森林资源，减缓废弃木材和塑料对环境的污染，充分利用自然资源。

木塑复合材料（WPC)是由热塑性塑料与木纤维或植物纤维复合制备而成，该材料兼具木材和塑料的双重特性，材料均质、热伸缩性、吸水性均比木材小,尺寸稳定性好,耐磨性和抗冲击性能高，且无木材节疤、斜纹等缺陷；还具有热塑性塑料的加工性，挤出、模压、注塑等工艺均可用来成型，且设备磨损小；加工方便，可以进行锯、刨和粘接或用钉子、螺栓连接固定；不需利用有毒的化学物质进行处理，不含甲醛；有木材的外观，比塑料制品高的硬度；废弃后可重复使用和回收再利用，有利于环保等诸多优点。但从木纤维分子结构上来看，纤维表面有大量的极性基团，造成植物纤维与树脂基体表面性能不同，在木塑复合材料制备过程中亲水性木纤维与憎水性聚合物之间存着比较大的界面能差，两者复合时界面粘接效果较差，从而导致复合材料各项性能的降低，影响了该复合材料的普及应用。且木纤维表面存在着大量的羟基基团易形成氢键导致聚集，从而使木纤维在聚合物中不能分散均匀，而这些木纤维的团聚体在外力的作用下易导致应力集中，使得制品的物理力学性能大幅度下降，影响到其的广泛应用。因而目前木塑复合材料研究难点是：强极性植物纤维与非极性热塑性塑料均匀混合，提高植物纤维在复合材料中的含量及降低生产成本等问题。因此，改善该复合体系混合的均匀性及界面相容性是制备木塑复合材料的关键。 

废漆渣是汽车（或工件）在喷涂过程中产生的大量过喷漆雾及有机溶剂气体经过循环水吸收后加入絮凝剂，使废气及过喷漆雾与循环水充分接触后，再加入造渣剂形成的。在08版《国家危险废物名录》中，废漆渣属于HW12类染料涂料废物。 

目前，国内大多数汽车厂采用的油漆是由氨基树脂与醇酸树脂两者按不同比例加入丁醇、二甲苯等溶剂混合而成的胺基醇酸漆，在喷涂作业过程中，油漆的有效涂装效率较低，一般情况下，釆用普通空气喷枪进行操作时，其涂装效率只有20%-40%，而采用静电喷涂其涂装效率在60%左右，总的来说，在喷涂操作中只有少部分的涂料喷涂在工件上，其余的大部分涂料都飞溅在喷漆室里。漆渣的主要化学成分与所使用的油漆涂料成分相近，根据喷涂的部件不同一般由涂膜物质、颜料、溶剂及少量的浮渣药剂组成。其中涂膜物质一般为合成类树脂，主要有醇酸树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚酯树脂和氨基树脂等；颜料和浮渣药剂种类繁多，各厂家根据实际的生产需求而选定，难以界定；溶剂一般为沸点在250°C以下的脂肪烃、芳香烃 (苯类）、醇醚类、酯类、酮类等以及水（水性漆）；另外助剂（添加剂）的广泛使用增加了废漆渣成分的复杂性，使废漆渣的处置难度增加。此类废物粘性强，易流淌，在环境中降解时间非常长，毒性大，如直接填埋和焚烧，会对环境造成严重污染，环保处置费用非常高，给汽车生产增加了沉重经济负担。因此，如果将废漆渣加以回收后用于制备木塑复合材料，能较好的解决废漆渣的处置问题。 

传统的废漆渣处置同其它工业废弃物一样，均利用填埋和直接焚烧的方式，但利用这两种方法均会对环境造成二次污染：填埋会造成地下水和土壤的污染，直接焚烧则由于产生大量的黑烟会造成大气污染。国家的环境保护法规中已经规定不能填埋，而直接焚烧作为比较初级的处置方式，也逐渐的被取代，目前废漆渣的处理技术主要有漆渣再生技术、漆渣热解焚烧技术等。 

漆渣再生技术。

专利号为200710131206.8的发明专利公开了一种废涂料的再生技术。废涂料经过预处理、搅拌并过滤后，加入溶剂、防沉剂、色浆、脱水剂后将废弃的涂料重新加工成可以使用的涂料，减少资源的浪费和废涂料对环境的影响。 

申请号 200710146302. X的发明专利釆用物理方法和化学方法相结合的脱水法。使含有大量水合物的废油漆渣充分脱水后，再经过一系列的工艺加工，达到能用于喷涂生产的质量要求，重新成为合格的油漆产品。 

专利号为200610068764. X的发明专利公开了一种油漆废渣再生方法，该方法将有机溶剂与油漆废渣混合、均质分散、减压蒸馏、粉碎过滤、调整黏度、产品包装，使油漆废渣再生为合格油漆。 

漆渣再生技术对原始废漆渣有较高的纯净度和活性的要求，需要在产生后短时间内进行处理才能够被使用在新涂料中，因此再生技术一般都要求用新鲜的废漆渣，而现有的废漆渣杂质多，往往夹杂着如手套、布条、螺母等杂质，绝大多数漆渣且已存放了一段时间，很难达到再生技术的要求；漆渣再生技术需要加入大量的化学试剂如有机溶剂、除油剂、除水剂、颜料等等，并且部分再生技术还需要精馏等复杂的操作，工艺复杂，需要额外的添加剂种类较多；每一种漆渣再生技术均对应特定类型的漆渣,而现有的废漆渣种类繁杂, 现有的任何一种漆渣再生技术无法实现对所有的类型的漆渣进行再生；另外漆渣再生技术得到的再生涂料普遍的为油性涂料，而在汽车（或工件）喷涂过程中为达到环保要求，现已大力提倡使用水性涂料，因此再生涂料的推广和使用将会受到较大的局限。 

漆渣热解焚烧技术。

申请号201110304911. X 发明提供了一种微负压热解废漆渣的处理方法，其步骤经清洗后放入微负压反应釜内脱水、除味后，再将废漆渣放入研磨机研磨成合格的废漆渣颗粒回收待用。漆渣热解焚烧技术适合含水率30%以下的废漆渣，而现有的废漆渣含水率都很高 (在70% -85%之间，最高可高达90% )，不适合采用该项技术处置，此外该技术目前还停留在实验室阶段。 

利用水泥窑直接焚烧技术。

利用水泥窑处置工业废弃物、生活垃圾、有毒有害固体废弃物有其独特的优势。因干法水泥窑容积大、高温、热稳定性好，作为废弃物处理，既不增加土地占用、投资较小，又可替代部分燃料，但由于原始废漆渣的含水率较高，直接进行焚烧处置的同时，高含水率和进料的不均匀性会严重影响水泥窑炉工况的稳定性，尤其随着处置量的增加，这种影响也更加严重，另外由于窑况的不稳定，导致焚烧处理量不高。 

专利号为200710014844. 1的发明专利公开了一种利用造纸废水池泥代燃料的方法，该方法以造纸厂废水处理产生的池泥为主要原料，将池泥进行脱水干燥、 NaOH溶液浸泡、粉碎、烘烤制成一种可以代替烟煤的燃料，添加煤泥作黏合剂可制备成型燃料。 

专利号为92103704. X的发明专利公开了一种利用生化污泥制作的污泥型煤的方法，该方法是将城市污水处理厂的剩余污泥经干化场脱水后，使其含水率为40% -50%，然后按比例与原煤、黄土混合，再加入电石渣，除异味剂，充分混匀后，按现有制型煤之方法制成型煤。 

以上关于漆渣综合利用技术较多，但涉及利用废漆渣制备用于制造木塑复合材料的相关报道至今未见有报道。 

发明内容

本发明涉及一种废漆渣增容木塑复合材料的制备方法，本发明的目的是要解决漆渣的综合利用和木塑复合材料增容问题，是将交通工具或家电仪器喷漆过程中产生的废漆渣进行收集、压滤除水，分拣杂质，分割成块，烘干磨粉后，按重量配比将木粉15 -50份、热塑树脂20 -80份、漆渣10 -40份、润滑剂5-15份、增容剂5-15份混合生产漆渣增容木塑复合材料。 

本发明将废漆渣作为木塑复合材料制备中的相容剂、偶联剂和色母粒成分进行行综合利用，漆渣主要由成膜物质、颜料、溶剂和添加剂组成。成膜物质是油漆的主体成分，其作用是使颜料保持明亮状态，使之坚固耐久并能粘附在物体表面，是决定油漆类型的物质。一般由干性油或半干性油改性的天然树脂（如松香）、人造树脂（如失水苹果酸树脂）、合成树脂类（如丙烯酸酯类、醋酸乙烯酯类、聚酯类、环氧树脂类、聚氨基甲酸乙酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等）制成。通常通过添加增塑剂和催化剂来调整、改进它的耐久性、附着力、防蚀性、耐磨性和韧性。漆渣中的成膜剂组分含有羟基、羧基、酯基、酰胺基等多种活性官能团，可以和木粉及树脂表面基团键合附着，可以增加木粉和树脂间的相容性和界面结合力，提高木塑复合材料的力学性能。颜料是油漆中另一种不挥发物质之一，它赋于面漆色彩和耐久性，同时使油漆具有遮盖力，并提高强度和附着力，改变光泽，加入到木塑复合材料中，可以替代色母粒增加木塑制品的装饰效果，降低生产成本，提高了产品在市场中的竞争力，同时有效地解决废漆渣污染环境和汽车生产厂家对此处置费用高的问题，有效地对废漆渣进行了综合利用，实现了环境效益、社会效益和经济效益的统一。  

本发明涉及一种废漆渣增容木塑复合材料的制备方法，将汽车等交通工具或家电仪器喷漆过程中产生的废漆渣经过收集、压滤除水，分拣杂质，切割成块，烘干磨粉后，按重量配比将木粉15 -50份、热塑树脂20 -80份、漆渣10 -30份、润滑剂1-15份、增容剂5-15份混合制得预混料，将预混料置于混炼机中于155-200°C混合塑化5-10分钟，然后取出破碎，经平板硫化机于160-210°C热压成型，制得漆渣增容木塑复合材料，或将预混料放入双螺杆挤出机中挤出造粒或成型生产木塑复合材料。 

一种废漆渣增容木塑复合材料的制备方法，按照如下步骤进行： 

（1)将收集的漆渣进行压滤除水，分拣除去杂质后，在40-120度进行真空干燥；（2)将漆渣分割成块状放置在球磨机球磨或机械粉碎成20-200目粉末；（3)按重量配比将木粉15 -50份、热塑树脂20 -80份、漆渣10 -20份、润滑剂5-15份、增容剂5-15份放入大型搅拌机中混合搅拌均匀成预混料；（4)将上述混合物用输送带送至密炼机或开炼机中混炼后，再粉碎后模压成型或将预混料直接输入至挤压机中挤出造粒或挤出成型。

 2、根据权利要求1所述的废漆渣木塑复合材料的制备方法，其特征在于所述的漆渣包括交通工具、家电、仪器、家具及机械设备喷漆生产线上所产生的漆渣，其主要成分包括成膜物质、颜料、溶剂和添加剂等；成膜物质是油漆的主体成分，一般由干性油或半干性油改性的天然树脂（如松香）、人造树脂（如失水苹果酸树脂）、合成树脂类（如丙烯酸酯类、醋酸乙烯酯类、聚酯类、环氧树脂类、聚氨基甲酸乙酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等）等。 

3、根据权利要求1所述的废漆渣木塑复合材料的制备方法，其特征在于所述的木粉包括树木粉末、农作物秸秆粉末、谷物糠皮、果壳等纤维素基植物粉末或其共混物。 

4、根据权利要求1所述的废漆渣木塑复合材料的制备方法，其特征在于所述的树脂包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、ABS等树脂或上述几种树脂单体的共聚物或上述几种树脂的共混物或复合物。 

5、根据权利要求1所述的废漆渣木塑复合材料的制备方法，其特征在于所述的漆渣为加工成20-200目的粉末，用量为10 -40份。 

6、根据权利要求1所述的废漆渣木塑复合材料的制备方法，其特征在于所述的木粉或秸秆粉为加工成20-200目的粉末，用量为15-50份。 

7、根据权利要求4所述的废漆渣木塑复合材料的制备方法，其特征在于所述的树脂可以是其所述各种热塑性树脂原料，注塑、模压或挤压成型中产生的边角料及产品废弃后的回收料。 

8根据权利要求1所述的废漆渣木塑复合材料的制备方法，其特征在于所述的润滑剂为硬脂酸及硬脂酸盐（钾钠钙锌铅等），用量为2-10份。 

本发明的有益效果十分明显，在降低汽车等喷漆产业废渣处理费用问题的同时，废漆渣中的成膜剂组分中的成膜剂带有羟基、酯基、羧基、酰胺基等活性官能团和成膜烷基链段在混炼与挤出过程中能够与木粉及树脂的表面基团更好的键合与粘附，增加了木塑复合材料的界面相容性，提高了木塑复合材料的力学性能，同时利用漆渣的颜料代替木塑复合材料制备中的色母粒，降低了木塑复合材料的生产成本，增加了木塑制品的装饰效果，不单可以有效地解决废漆渣污染环境和汽车生产厂家对此处置费用高的问题，而且使所制得木塑复合材料色彩多样的同时，兼具良好的力学性能、化学性能及耐高温性、阻燃性和耐久性，且使生产成本降低、寿命长，提高了产品在市场中的竞争力，实现了环境效益、社会效益和经济效益的统一，促进循环经济发展。 

具体实施方式

废漆渣增容木塑复合材料制备工艺流程如图1所示： 

  图1漆渣增容木塑复合材料制备工艺流程

以下结合具体实施例，进一步阐明本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。比例和百分比基于重量，除非特别说明。

实施例1聚乙烯漆渣木塑板材挤出成型。

用粉碎机或球磨机将木纤维或漆渣分别磨成细度在40-60目微细状粉末，然后用真空干燥箱对其进行烘干（使其水份控制在1.0%以下），将烘干后的木纤维粉取10Kg加入至高混机中，再加入10 Kg废旧聚乙烯塑料以及2 Kg漆渣、0.5Kg润滑剂（硬脂酸钙：0.2Kg, 硬脂酸锌：0.2Kg,聚乙烯蜡：0.1Kg)、自制丙烯酸酯增容剂1 Kg，进行高速混合30分钟后放入双螺杆挤出机中挤出成型。 

挤出机的工艺温度控制如下： 

主机转速：8.0-20.0r/min,喂料转速：16.0-40.0r/min，压力控制 为 12.5-20.0Mpa，机筒 1 区：190-180°C，机筒 2 区：180-170°C， 机筒 3 区：170-160°C,机筒四区：160-155°C，合流芯：170-160V，模具各区温度控制在170-160°C之间。

实施例2聚乙烯/聚丙烯漆渣木塑板材挤出成型。

用粉碎机或球磨机将稻壳粉或漆渣分别磨成细度在20-40目微细状粉末，然后用真空干燥箱对其进行烘干（使其水份控制在1.0%以下），将烘干后的稻壳粉取10Kg加入至高混机中，再加入5 Kg废旧聚丙烯塑料，10 Kg废旧聚丙烯塑料以及2 Kg漆渣、0.5Kg润滑剂（硬脂酸钙：0.2Kg, 硬脂酸锌：0.2Kg,聚乙烯蜡：0.1Kg)、自制丙烯酸酯增容剂2Kg，进行高速混合30分钟后成预混料，将其放入双螺杆挤出机中挤出成型。 

挤出机的工艺温度控制如下： 

主机转速：8.0-20.0r/min,喂料转速：16.0-40.0r/min，压力控制 为 12.5-20.0Mpa，机筒 1 区：200-190°C，机筒 2 区：190-180°C， 机筒 3 区：180-170°C,机筒四区：170-165°C，合流芯：170-160V，模具各区温度控制在170-160°C之间。

实施例3: 聚碳酸酯/聚丙烯腈-丁二烯-聚苯乙烯（PC -ABS）漆渣木塑挤出成型。

用粉碎机或球磨机将玉米秸秆粉或漆渣分别磨成细度在20-40目微细状粉末，然后用真空干燥箱对其进行烘干（使其水份控制在1.0%以下），将烘干后的玉米秸秆粉10Kg加入至高混机中，再加入5 Kg废旧PC -ABS塑料，10 Kg废旧聚乙烯塑料以及2 Kg漆渣、0.5Kg润滑剂（硬脂酸钙：0.2Kg, 硬脂酸锌：0.2Kg,聚乙烯蜡：0.1Kg)、自制丙烯酸酯增容剂2Kg，进行高速混合30分钟后成预混料，将其放入双螺杆挤出机中挤出成型。 

挤出机的工艺温度控制如下： 

主机转速：8.0-20.0r/min,喂料转速：16.0-40.0r/min，压力控制 为 12.5-20.0Mpa，机筒 1 区：210-200°C，机筒 2 区：200-190°C， 机筒 3 区：190-180°C,机筒四区：180-175°C，合流芯：170-160V，模具各区温度控制在180-170°C之间。

实施例4聚乙烯/聚丙烯漆渣木塑复合材料混炼粒料制备。

用粉碎机或球磨机将甘蔗渣粉和漆渣分别磨成细度在20-40目微细状粉末，然后用真空干燥箱对其进行烘干（使其水份控制在1.0%以下），将烘干后的甘蔗渣粉10Kg加入至高混机中，再加入8 Kg回收聚乙烯塑料，6 Kg回收聚丙烯塑料以及3Kg漆渣、0.8Kg润滑剂（硬脂酸钙：0.3Kg, 硬脂酸镁：0.3Kg,聚乙烯蜡：0.1Kg)、自制丙烯酸酯增容剂2 Kg，进行高速混合30分钟后放入密炼机中混炼（190℃）300 s，冷却，用粉碎机粉碎后用平板硫化机制样，在190℃，20 MPa 下预压10 min，热压5 min，然后20 MPa 下冷却3 min 脱模，用万能制样机制作成型。将制作好的样片放置24 h，按GB/T1043-93 硬质塑料简支梁冲击试验方法测试冲击强度，按GB/T1040-92 塑料拉伸性能试验方法测试拉伸强度。 

实施例5  PC-ABS漆渣木塑复合材料模压成型材料制备。

用粉碎机或球磨机将水稻秸秆粉和漆渣分别磨成细度在60-80目微细状粉末，然后用真空干燥箱对其进行烘干（使其水份控制在1.0%以下），将烘干后的水稻秸秆粉15Kg加入至高混机中，再加入15Kg回收PC-ABS树脂(聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和混合物)，3Kg 马来酸酐接枝聚乙烯，2Kg漆渣、2Kg润滑剂（硬脂酸钙：0.8Kg, 硬脂酸：0.8Kg,聚乙烯蜡：0.4Kg)、自制丙烯酸酯增容剂2Kg，进行高速混合30分钟后放入密炼机中混炼（200℃）10分钟后冷却，用粉碎机粉碎造粒后用平板硫化机制样（16 cm×16 cm），在200℃，20 MPa 下预压10 min，热压5 min，然后20 MPa 下冷却3 min 脱模，用万能制样机制作成型，将制作好的样片放置24 h，按GB/T1043-93 硬质塑料简支梁冲击试验方法测试冲击强度，按GB/T1040-92 塑料拉伸性能试验方法测试拉伸强度。