一种微波湿法改性人造岗石废渣及其资源化工艺方法

摘要

本发明公开了一种微波湿法改性人造岗石废渣资源化工艺方法，包括以下步骤：步骤1，原料准备，所述原料包含：人造岗石废渣100质量份；复合改性剂1～12质量份；所述复合改性剂包含水溶性钛酸酯偶联剂和水溶性钛酸酯螯合物；步骤2，将人造岗石废渣加水经胶体磨研磨形成固含量50％的浆料，添加复合改性剂充分研磨10～15min；将浆料通过通过频率915MHZ、功率0.5kw～1kw的微波进行15～30min辅助改性得到改性浆料；将改性浆料通过干燥处理后粉碎得到改性人造岗石废渣粉体。本发明可高效的实现人造岗石废渣资源化利用。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料废弃物资源化技术领域，特别涉及一种微波/湿法改性人造岗石废渣及其资源化工艺方法。

背景技术

人造岗石主要是以碳酸钙矿石粉体和不饱和聚酯树脂做为主要原料，经搅拌混合、压制固化成型，再经过切割、打磨等步骤形成最终产品，其中不饱和聚酯树脂主要是二元酸(或酸酐)与二元醇在引发剂和促进剂的作用下经缩聚而制得。人造岗石废渣是在切割、打磨过程中产生大量的废浆，经沉淀、压滤而成。一般经压滤后的人造岗石废渣的固含量为80％左右，固形物中则包含90～92份的碳酸钙、7～9份的热固性不饱和树脂。鉴于人造岗石废渣的复杂结构，目前还缺乏低成本、大批量的资源化利用方法。现今企业一般采用简单的填埋和露天堆放，占用大量宝贵土地资源额同时，产生的挥发性有机物以及粉体飘散，给环境造成二次污染，是困扰企业的可持续发展的关键因素，同时也是对资源也是巨大的浪费。

中国专利CN 201910343506.5公开了一种人造岗石废渣填充聚合物复合材料及其制备方法，该法将干燥、粉碎处理后的人造岗石废渣，直接与聚乙烯醇、聚氨酯、聚酰胺等其中的一种树脂进行复合改性。该方法对应用于生产企业仍存在需要另外设立单独的干燥、粉碎等设备才能对人造岗石废渣进行处理，且没有改性过程，可能仍存在人造岗石废渣与有机复合物之间相容性较差的问题。

中国专利CN 201910592897.4，公开了一种基于人造大理石废渣填料的塑料制品及制备方法，该法利用铝酸酯、硼酸酯、钛酸酯、磷酸酯等偶联剂对人造大理石废渣进行改性处理后，再与树脂进行共混制备塑料制品。该法同样未考虑人造岗石废渣前期干燥粉碎处理问题，在干法改性过程中，人造岗石废渣中已有的热固性不饱和树脂对碳酸钙微粒的包覆可能直接影响其改性处理效果。

现有技术中对人造岗石废渣的处理中，均是将其先干燥后再改性处理，而一般经压滤后的人造岗石废渣固含量为80％左右，传统方法蒸发干燥需要消耗大量人力物力，之后仍需进一步的粉碎分级才能使用，干法改性均一性也低于湿法改性。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的问题，提出了一种微波湿法改性人造岗石废渣及其资源化工艺方法。

为达到上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：一种微波/湿法改性人造岗石废渣的方法，包括以下步骤：

步骤1，原料准备，所述原料包含：人造岗石废渣100质量份；复合改性剂1-12质量份；所述复合改性剂包含水溶性钛酸酯偶联剂和水溶性钛酸酯螯合物；

步骤2，将人造岗石废渣加水经胶体磨研磨形成固含量50％的浆料，添加复合改性剂充分研磨10～15min；将浆料通过在将浆料通过频率915MHZ、功率0.5kw～1kw的微波进行15～30min辅助改性得到改性浆料；将改性浆料通过干燥处理后粉碎得到改性人造岗石废渣粉体。

微波对物质有选择性效应，只有极性分子才能被微波极化而产生热效应，微波能够加快介质内部的传质速度，消除了内扩散的影响，热效率和加热速度都大大提升，为改性提供的必要的反应环境。微波激发物质内部分子作超高频振动、摩擦，实现分子水平上的“剧烈搅拌”产生“激发效应”，促使粉体表面活化与改性剂更为有效地发生结合，实现微波辅助改性的目的。岗石废渣不饱和聚酯部分酯键亦有可能在微波作用下被破坏打开而实现活化，与碳酸钙表面的羟基、水溶性钛酸酯偶联剂分子和水溶性钛酸酯螯合物分子实现交联作用，从而有利于其之间快速的发生键合，实现改性作用。

进一步的，所述干燥处理为将改性浆料通过频率915MHZ、功率1.5kw～1.8kw的微波进行干燥处理后粉碎得到改性人造岗石废渣粉体。

进一步的，所述人造岗石废渣组份为：88～93质量份的碳酸钙、7～12份的热固性不饱和树脂。

进一步的，所述所述复合改性剂组份为：水溶性钛酸酯偶联剂0.5～2份、硅烷偶联剂0.05～1份、水性钛酸酯螯合物0.5～1.5份、脂肪醇聚氧乙烯醚0.05～0.3份、硬脂酸0.75～3份、聚乙烯蜡0.5～2份。

本发明的优点在于：利用微波辅助进行湿法改性，增强废渣改性效果，微波设备亦可完成改性、干燥两步工艺提升利用率和效率，无须额外添加设备即可生产改性废渣浆料或改性废渣粉体，节省人力物力，改性废渣浆料可以用于无机人造石、涂料等行业，改性废渣粉可以应用于塑料、橡胶等填料，高效的实现人造岗石废渣资源化利用。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施例予以说明。

实施例1:一种微波/湿法改性人造岗石废渣的方法，制作工序包括：

步骤1，原料准备，所述原料包含：人造岗石废渣100质量份；复合改性剂1质量份；所述复合改性剂包含水溶性钛酸酯偶联剂和水溶性钛酸酯螯合物；

步骤2，将人造岗石废渣加水经胶体磨研磨形成固含量50％的浆料，添加复合改性剂充分研磨10min；将浆料通过在频率915MHZ、功率1kw的微波进行15min辅助改性得到改性浆料；将改性浆料通过干燥处理后粉碎得到改性人造岗石废渣粉体。

在本实施例中，所述干燥处理为将改性浆料通过频率915MHZ、功率1.5kw的微波进行干燥处理后粉碎得到改性人造岗石废渣粉体。

在本实施例中，改性时温度控制在75～95℃，干燥处理时温度控制在100～135℃。

在本实施例中，所述人造岗石废渣组份为：88质量份的碳酸钙、7份的热固性不饱和树脂。

在本实施例中，所述所述复合改性剂组份为：水溶性钛酸酯偶联剂0.5份、硅烷偶联剂0.05份、水性钛酸酯螯合物0.5份、脂肪醇聚氧乙烯醚0.05份、硬脂酸0.75份、聚乙烯蜡0.5份。

对比例1:普通湿法改性的人造岗石废渣，制作工序包括：

步骤1，原料准备，所述原料包含：人造岗石废渣100质量份；复合改性剂1质量份；所述复合改性剂包含水溶性钛酸酯偶联剂和水溶性钛酸酯螯合物；

步骤2，将人造岗石废渣加水经胶体磨研磨形成固含量50％的浆料，添加复合改性剂充分研磨10min改性得到改性浆料；将改性浆料通过干燥处理后粉碎得到改性人造岗石废渣粉体。

在本对比例中，所述人造岗石废渣组份为：88质量份的碳酸钙、7份的热固性不饱和树脂。

在本对比例中，所述所述复合改性剂组份为：水溶性钛酸酯偶联剂0.5份、硅烷偶联剂0.05份、水性钛酸酯螯合物0.5份、脂肪醇聚氧乙烯醚0.05份、硬脂酸0.75份、聚乙烯蜡0.5份。

对上述实施例1和对比例1所制得的改性人造岗石废渣粉体进行吸油值的测定。

吸油值的测定试剂为邻苯二甲酸二辛脂DOP。

称取约5g粉体试样，精确至0.01g,置于玻璃板或釉面瓷板上，用已知质拭的盛有DOP的滴瓶滴加DOP。在滴加时用调刀不断进行翻动研磨，起初试样呈分散状，后逐渐成团直至全部被DOP所润湿，并形成一整团即为终点。

吸油值以每100g碳酸钙所吸收DOP的质品(g)表示

经改性处理后，岗石废渣吸油值明显下降，同样配方情况下，经微波辅助改性粉体吸油值优于普通湿法改性。

填充30份粉体制备HDPE标准样条测试，拉伸强度对比

岗石废渣未处理直接填充塑料会影响拉伸性能，无法直接使用，需进行改性处理才可以作为填料在塑料制品中应用，经同配方改性剂处理，微波辅助效果更优。

实施例2:一种微波/湿法改性人造岗石废渣的制作方法，制作工序包括：

步骤1，原料准备，所述原料包含：人造岗石废渣100质量份；复合改性剂12质量份；所述复合改性剂包含水溶性钛酸酯偶联剂和水溶性钛酸酯螯合物；

步骤2，将人造岗石废渣加水经胶体磨研磨形成固含量50％的浆料，添加复合改性剂充分研磨15min；将浆料通过在频率915MHZ、功率0.5kw的微波进行30min辅助改性得到改性浆料；将改性浆料通过干燥处理后粉碎得到改性人造岗石废渣粉体。

在本实施例中，所述干燥处理为将改性浆料通过在频率915MHZ、功率1.7kw的微波进行干燥处理后粉碎得到改性人造岗石废渣粉体。

在本实施例中，改性时温度控制在75～95℃，干燥处理时温度控制在100～135℃。

在本实施例中，所述人造岗石废渣组份为：93质量份的碳酸钙、12份的热固性不饱和树脂。

在本实施例中，所述所述复合改性剂组份为：水溶性钛酸酯偶联剂2份、硅烷偶联剂1份、水性钛酸酯螯合物1.5份、脂肪醇聚氧乙烯醚0.3份、硬脂酸3份、聚乙烯蜡2份。

对比例2:一种微波/湿法改性人造岗石废渣的制作方法，制作工序包括：

步骤1，原料准备，所述原料包含：人造岗石废渣100质量份；复合改性剂12质量份；所述复合改性剂包含水溶性钛酸酯偶联剂和水溶性钛酸酯螯合物；

步骤2，将人造岗石废渣加水经胶体磨研磨形成固含量50％的浆料，添加复合改性剂充分研磨15min改性得到改性浆料；将改性浆料通过干燥处理后粉碎得到改性人造岗石废渣粉体。

在对比例中，所述干燥处理为将改性浆料通过微波设备进行干燥处理后粉碎得到改性人造岗石废渣粉体。

在对比例中，所述人造岗石废渣组份为：93质量份的碳酸钙、12份的热固性不饱和树脂。

在对比例中，所述所述复合改性剂组份为：水溶性钛酸酯偶联剂2份、硅烷偶联剂1份、水性钛酸酯螯合物1.5份、脂肪醇聚氧乙烯醚0.3份、硬脂酸3份、聚乙烯蜡2份。

对上述实施例2和对比例2所制得的改性人造岗石废渣粉体进行吸油值的测定。

吸油值的测定试剂为邻苯二甲酸二辛脂DOP。

称取约5g粉体试样，精确至0.01g,置于玻璃板或釉面瓷板上，用已知质拭的盛有DOP的滴瓶滴加DOP。在滴加时用调刀不断进行翻动研磨，起初试样呈分散状，后逐渐成团直至全部被DOP所润湿，并形成一整团即为终点。

吸油值以每100g碳酸钙所吸收DOP的质品(g)表示

经改性处理后，岗石废渣吸油值明显下降，同样配方情况下，经微波辅助改性粉体吸油值优于普通湿法改性。

填充30份粉体制备HDPE标准样条测试，拉伸强度对比

岗石废渣未处理直接填充塑料会影响拉伸性能，无法直接使用，需进行改性处理才可以作为填料在塑料制品中应用，经同配方改性剂处理，微波辅助效果更优。

实施例3:一种微波/湿法改性人造岗石废渣的方法，制作工序包括：

步骤1，原料准备，所述原料包含：人造岗石废渣100质量份；复合改性剂7质量份；所述复合改性剂包含水溶性钛酸酯偶联剂和水溶性钛酸酯螯合物；

步骤2，将人造岗石废渣加水经胶体磨研磨形成固含量50％的浆料，添加复合改性剂充分研磨13min；将浆料通过在频率915MHZ、功率0.8kw的微波进行25min辅助改性得到改性浆料；将改性浆料通过干燥处理后粉碎得到改性人造岗石废渣粉体。

在本实施例中，所述干燥处理为将改性浆料通过在频率915MHZ、功率1.8kw的微波进行干燥处理后粉碎得到改性人造岗石废渣粉体。

在本实施例中，改性时温度控制在75～95℃，干燥处理时温度控制在100～135℃。

在本实施例中，所述人造岗石废渣组份为：88质量份的碳酸钙、7份的热固性不饱和树脂。

在本实施例中，所述所述复合改性剂组份为：水溶性钛酸酯偶联剂1.5份、硅烷偶联剂0.6份、水性钛酸酯螯合物1.2份、脂肪醇聚氧乙烯醚0.15份、硬脂酸2.1份、聚乙烯蜡1.4份。

对比例3:一种微波/湿法改性人造岗石废渣的方法，制作工序包括：

步骤1，原料准备，所述原料包含：人造岗石废渣100质量份；复合改性剂7质量份；所述复合改性剂包含水溶性钛酸酯偶联剂和水溶性钛酸酯螯合物；

步骤2，将人造岗石废渣加水经胶体磨研磨形成固含量50％的浆料，添加复合改性剂充分研磨13min改性得到改性浆料；将改性浆料通过干燥处理后粉碎得到改性人造岗石废渣粉体。

在本对比例中，所述干燥处理为将改性浆料通过微波设备进行干燥处理后粉碎得到改性人造岗石废渣粉体。

在本对比例中，所述人造岗石废渣组份为：88质量份的碳酸钙、7份的热固性不饱和树脂。

在本对比例中，所述所述复合改性剂组份为：水溶性钛酸酯偶联剂1.5份、硅烷偶联剂0.6份、水性钛酸酯螯合物1.2份、脂肪醇聚氧乙烯醚0.15份、硬脂酸2.1份、聚乙烯蜡1.4份。

对上述实施例3和对比例3制得的改性人造岗石废渣粉体进行吸油值的测定。

吸油值的测定试剂为邻苯二甲酸二辛脂DOP。

称取约5g粉体试样，精确至0.01g,置于玻璃板或釉面瓷板上，用已知质拭的盛有DOP的滴瓶滴加DOP。在滴加时用调刀不断进行翻动研磨，起初试样呈分散状，后逐渐成团直至全部被DOP所润湿，并形成一整团即为终点。

吸油值以每100g碳酸钙所吸收DOP的质品(g)表示

经改性处理后，岗石废渣吸油值明显下降，同样配方情况下，经微波辅助改性粉体吸油值优于普通湿法改性。

填充30份粉体制备HDPE标准样条测试，拉伸强度对比

岗石废渣未处理直接填充塑料会影响拉伸性能，无法直接使用，需进行改性处理才可以作为填料在塑料制品中应用，经同配方改性剂处理，微波辅助效果更优。

虽然，上文中已经用具体实施方式，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。