專利名稱：一種廢舊報紙-廢舊聚丙烯復合材料的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于廢棄印刷材料循環(huán)再利用技術領域，具體涉及一種廢舊報紙-廢舊聚丙烯復合材料的制備方法。
背景技術：
近年來，印刷包裝用紙和紙板的生產(chǎn)量及消費量在與日俱增，廢紙的產(chǎn)生量也在迅猛上升。廢紙，也稱之為“二次纖維”，造紙行業(yè)利用廢紙造紙可以減少原生植物纖維紙漿的使用，減少森林消耗，是維持生態(tài)平衡、減輕環(huán)境污染的一項有效措施。其中，廢舊報紙 (也稱新聞紙)經(jīng)脫墨處理后通常再次用作卷筒新聞紙的抄造原料，此外還廣泛用于抄造生活用紙和一般文化用紙。據(jù)中國造紙協(xié)會統(tǒng)計，2010年國內(nèi)新聞紙產(chǎn)量430萬噸，消費量達423萬噸。隨著材料科學新技術的迅速發(fā)展，廢紙豐富的資源、相對低廉的成本以及良好的可再生性和環(huán)保性使得其在材料領域的應用日漸受到關注。廢紙纖維結構和性質(zhì)與天然植物纖維完全相同，其具備的相對低廉的價格、較小的密度、較高的彈性模量，尤其是其自身的生物降解性和可再生性等優(yōu)點，使其在新型材料的研發(fā)方面?zhèn)涫車鴥?nèi)外關注。而將廢紙代替木塑復合材料中常規(guī)使用的木粉等植物纖維生產(chǎn)復合材料必將具有十分廣闊的市場前景，同時也為廢紙的回收利用開辟新領域。在塑料應用方面，自上世紀合成塑料問世以來，塑料因其具有抗腐蝕、耐沖擊、質(zhì)輕等優(yōu)點逐漸被廣泛應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各個方面，但隨著塑料制品消費量的不斷增大，廢舊塑料也在不斷增多。如今，廢舊塑料已成為污染和危害人類的生存環(huán)境的主要威脅物之一。塑料大部分是利用石油、化石原料等不可再生資源提煉后的副產(chǎn)品經(jīng)過聚合作用而形成的，幾乎無法自然降解，且燃燒時產(chǎn)生大量有毒氣體。因此，對廢舊塑料的正確回收再利用成為減少資源浪費以及減輕環(huán)境污染的有效措施。目前，對于廢舊塑料(尤其是廢舊聚丙烯)的處理主要有以下幾種方式掩埋、焚燒、直接再利用、或者是再生利用。填埋法具有建設投資少、運行費用低和可回收沼氣等優(yōu)點，但填埋處理同時也存在著嚴重弊端，如由于廢舊塑料密度小，體積大，占用空間面積較大，增加了土地資源壓力，同時塑料廢棄物難以降解，填埋后將成為永久垃圾，嚴重妨礙水的滲透和地下水流通，而且塑料中的添加劑如增塑劑或色料溶出還會造成二次污染。采用焚燒處理，則因為塑料燃燒時釋放出大量有害氣體而造成大氣污染以及溫室效應。因此，對于廢舊塑料的處理總的發(fā)展趨勢是加強廢舊塑料的回收再生利用，其中以改性以及與采用纖維填充或是增強等方法生產(chǎn)高附加值新型材料備受關注，這也是當前廢舊塑料回收技術研究的熱門領域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供了一種廢舊報紙-廢舊聚丙烯復合材料的制備方法，為廢舊報紙和廢舊聚丙烯的循環(huán)再利用提供了一種新途徑，且制備的復合材料具有良好的加工性，吸水性低，力學性能優(yōu)良。
本發(fā)明所采用的技術方案是，一種廢舊報紙-廢舊聚丙烯復合材料的制備方法， 其特征在于，包括以下步驟步驟1、對廢舊報紙進行脫墨處理，制備改性廢舊報紙纖維步驟2、按照重量份數(shù)稱取20 40份改性廢舊報紙纖維，60 80份廢舊聚丙烯材料，以及1 5份相容劑；步驟3、將步驟2稱取的物質(zhì)充分混合，混合溫度為80°C 100°C ；將混合后的物質(zhì)進行混煉，混煉溫度為170°C 180°C，混煉時間為5min 20min ；再用型模壓制，冷卻， 脫模，即制得。其中，相容劑為馬來酸酐接枝聚丙烯。步驟1的具體步驟為步驟1. 1、按照重量份數(shù)稱取100份廢舊報紙，1 5份堿，1 5份硅酸鹽，0. 1 0. 5份表面活性劑，1 4份偶聯(lián)劑，以及1 4份醇類溶劑；步驟1. 2、將步驟1. 1稱取的廢舊報紙裁剪成碎塊，并倒入盛有步驟1. 1稱取的堿、 硅酸鹽以及表面活性劑的容器中，加水稀釋使該容器中的紙漿濃度為10% 士3，再在恒溫水浴鍋中在50°C 士5的溫度下保溫30min士5，取出，加水稀釋至紙漿濃度為5% 士3，采用漿料碎解機碎解，浮選并洗滌后，烘干，得到絕干廢紙漿；步驟1. 3、將步驟1. 1稱取的偶聯(lián)劑溶解于醇類溶劑中，得到混合溶液，將步驟1. 2 得到的絕干廢紙漿在該混合溶液中充分浸泡，取出，用蒸餾水清洗，陰干，在80°C 士5的溫度下烘干；步驟1. 4、將步驟1. 3得到的烘干后的廢紙漿粉碎，即得改性廢舊報紙纖維。其中，堿為氫氧化鈉。硅酸鹽為硅酸鈉。表面活性劑為廢紙脫墨劑。偶聯(lián)劑為KH550硅烷偶聯(lián)劑。醇類溶劑為無水乙醇。本發(fā)明方法的有益效果是為廢舊報紙的回收循環(huán)利用開辟新領域，同時有效提高包裝廢舊聚丙烯資源化利用率，節(jié)約資源，變廢為寶。本發(fā)明原材料成本低，投資少，工藝簡單，對原料的利用率高；制得的廢舊報紙-廢舊聚丙烯復合材料具有良好的加工性，吸水性低，力學性能優(yōu)良，可實現(xiàn)100%回收再生產(chǎn)，是印刷包裝廢棄物資源化利用與循環(huán)利用領域的重要發(fā)展方向，應用前景十分廣泛。
具體實施例方式實施例1一種廢舊報紙-廢舊聚丙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟步驟1、對廢舊報紙進行脫墨和預處理處理，制備改性廢舊報紙纖維步驟1. 1、按照重量份數(shù)稱取100份廢舊報紙，2份氫氧化鈉，4份硅酸鈉，0. 3份廢紙脫墨劑，1份KH550硅烷偶聯(lián)劑，1份無水乙醇；步驟1. 2、將步驟1. 1稱取的廢舊報紙裁剪成碎塊，并倒入盛有步驟1. 1稱取的氫氧化鈉、硅酸鈉以及廢紙脫墨劑的容器中，加水稀釋使該容器中的紙漿濃度(即廢紙纖維濃度)為10%，再在恒溫水浴鍋中在51°C的溫度下，保溫30min，取出，加水稀釋至紙漿濃度為6%，采用漿料碎解機碎解，浮選并洗滌后，烘干，得到絕干廢紙漿；步驟1. 3、將步驟1. 1稱取的KH550硅烷偶聯(lián)劑溶解于無水乙醇中，得到混合溶液，將步驟1. 2得到的絕干廢紙漿在該混合溶液中充分浸泡，取出，用蒸餾水清洗，陰干，在 85 °C的溫度下烘干；步驟1. 4、將步驟1. 3得到的烘干后的廢紙漿粉碎，即得改性廢舊報紙纖維；步驟2、按照重量份數(shù)稱取20份改性廢舊報紙纖維，78份廢舊聚丙烯材料，以及2 份馬來酸酐接枝聚丙烯；步驟3、將步驟2稱取的物質(zhì)均放入高混機中充分混合，混合溫度為80°C ；將混合后的物質(zhì)放入開放式雙棍混煉機中進行混煉，混煉溫度為170°C，混煉時間為5min ；將混煉得到物質(zhì)用型模壓制，冷卻，脫模，即制得本發(fā)明復合材料樣品A。實施例2一種廢舊報紙-廢舊聚丙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟步驟1、對廢舊報紙進行脫墨和預處理處理，制備改性廢舊報紙纖維步驟1. 1、按照重量份數(shù)稱取100份廢舊報紙，3份氫氧化鈉，4份硅酸鈉，0. 3份廢紙脫墨劑，2份KH550硅烷偶聯(lián)劑，2份無水乙醇；步驟1. 2、將步驟1. 1稱取的廢舊報紙裁剪成碎塊，并倒入盛有步驟1. 1稱取的氫氧化鈉、硅酸鈉以及廢紙脫墨劑的容器中，加水稀釋使該容器中的紙漿濃度為11%，再在恒溫水浴鍋中在55°c的溫度下，保溫35min，取出，加水稀釋至紙漿濃度為7%，采用漿料碎解機碎解，浮選并洗滌后，烘干，得到絕干廢紙漿；步驟1. 3、將步驟1. 1稱取的KH550硅烷偶聯(lián)劑溶解于無水乙醇中，得到混合溶液，將步驟1. 2得到的絕干廢紙漿在該混合溶液中充分浸泡，取出，用蒸餾水清洗，陰干，在 80°C的溫度下烘干；步驟1. 4、將步驟1. 3得到的烘干后的廢紙漿粉碎，即得改性廢舊報紙纖維；步驟2、按照重量份數(shù)稱取30份改性廢舊報紙纖維，68份廢舊聚丙烯材料，以及1 份馬來酸酐接枝聚丙烯；步驟3、將步驟2稱取的物質(zhì)均放入高混機中充分混合，混合溫度為100°C ；將混合后的物質(zhì)放入開放式雙棍混煉機中進行混煉，混煉溫度為175°C，混煉時間為15min ；將混煉得到物質(zhì)用型模壓制，冷卻，脫模，即制得本發(fā)明復合材料樣品B。實施例3一種廢舊報紙-廢舊聚丙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟步驟1、對廢舊報紙進行脫墨和預處理處理，制備改性廢舊報紙纖維步驟1. 1、按照重量份數(shù)稱取100份廢舊報紙，1份氫氧化鈉，1份硅酸鈉，0. 2份廢紙脫墨劑，3份KH550硅烷偶聯(lián)劑，4份無水乙醇；步驟1. 2、將步驟1. 1稱取的廢舊報紙裁剪成碎塊，并倒入盛有步驟1. 1稱取的氫氧化鈉、硅酸鈉以及廢紙脫墨劑的容器中，加水稀釋使該容器中的紙漿濃度為13%，再在恒溫水浴鍋中在50°C的溫度下，保溫32min，取出，加水稀釋至紙漿濃度為8%，采用漿料碎解機碎解，浮選并洗滌后，烘干，得到絕干廢紙漿；步驟1. 3、將步驟1. 1稱取的KH550硅烷偶聯(lián)劑溶解于無水乙醇中，得到混合溶液，將步驟1. 2得到的絕干廢紙漿在該混合溶液中充分浸泡，取出，用蒸餾水清洗，陰干，在 80°C的溫度下烘干；步驟1. 4、將步驟1. 3得到的烘干后的廢紙漿粉碎，即得改性廢舊報紙纖維；步驟2、按照重量份數(shù)稱取40份改性廢舊報紙纖維，70份廢舊聚丙烯材料，以及4 份馬來酸酐接枝聚丙烯；步驟3、將步驟2稱取的物質(zhì)均放入高混機中充分混合，混合溫度為90°C ；將混合后的物質(zhì)放入開放式雙棍混煉機中進行混煉，混煉溫度為170°C，混煉時間為IOmin ；將混煉得到物質(zhì)用型模壓制，冷卻，脫模，即制得本發(fā)明復合材料樣品C。實施例4一種廢舊報紙-廢舊聚丙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟
步驟1、對廢舊報紙進行脫墨和預處理處理，制備改性廢舊報紙纖維步驟1. 1、按照重量份數(shù)稱取100份廢舊報紙，5份氫氧化鈉，2份硅酸鈉，0. 5份廢紙脫墨劑，3份KH550硅烷偶聯(lián)劑，3份無水乙醇；步驟1. 2、將步驟1. 1稱取的廢舊報紙裁剪成碎塊，并倒入盛有步驟1. 1稱取的氫氧化鈉、硅酸鈉以及廢紙脫墨劑的容器中，加水稀釋使該容器中的紙漿濃度為7%，再在恒溫水浴鍋中在48°C的溫度下，保溫^min，取出，加水稀釋至紙漿濃度為2%，采用漿料碎解機碎解，浮選并洗滌后，烘干，得到絕干廢紙漿；步驟1. 3、將步驟1. 1稱取的KH550硅烷偶聯(lián)劑溶解于無水乙醇中，得到混合溶液，將步驟1. 2得到的絕干廢紙漿在該混合溶液中充分浸泡，取出，用蒸餾水清洗，陰干，在 82 °C的溫度下烘干；步驟1. 4、將步驟1. 3得到的烘干后的廢紙漿粉碎，即得改性廢舊報紙纖維；步驟2、按照重量份數(shù)稱取30份改性廢舊報紙纖維，80份廢舊聚丙烯材料，以及5 份馬來酸酐接枝聚丙烯；步驟3、將步驟2稱取的物質(zhì)均放入高混機中充分混合，混合溫度為85°C ；將混合后的物質(zhì)放入開放式雙棍混煉機中進行混煉，混煉溫度為170°C，混煉時間為20min ；將混煉得到物質(zhì)用型模壓制，冷卻，脫模，即制得本發(fā)明復合材料樣品D。實施例5一種廢舊報紙-廢舊聚丙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟步驟1、對廢舊報紙進行脫墨和預處理處理，制備改性廢舊報紙纖維步驟1. 1、按照重量份數(shù)稱取100份廢舊報紙，1份氫氧化鈉，3份硅酸鈉，0. 1份廢紙脫墨劑，4份KH550硅烷偶聯(lián)劑，2份無水乙醇；步驟1. 2、將步驟1. 1稱取的廢舊報紙裁剪成碎塊，并倒入盛有步驟1. 1稱取的氫氧化鈉、硅酸鈉以及廢紙脫墨劑的容器中，加水稀釋使該容器中的紙漿濃度為8%，再在恒溫水浴鍋中在52°C的溫度下，保溫25min，取出，加水稀釋至紙漿濃度為5%，采用漿料碎解機碎解，浮選并洗滌后，烘干，得到絕干廢紙漿；步驟1. 3、將步驟1. 1稱取的KH550硅烷偶聯(lián)劑溶解于無水乙醇中，得到混合溶液，將步驟1. 2得到的絕干廢紙漿在該混合溶液中充分浸泡，取出，用蒸餾水清洗，陰干，在 75 °C的溫度下烘干；步驟1. 4、將步驟1. 3得到的烘干后的廢紙漿粉碎，即得改性廢舊報紙纖維；
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步驟2、按照重量份數(shù)稱取38份改性廢舊報紙纖維，67份廢舊聚丙烯材料，以及3 份馬來酸酐接枝聚丙烯；步驟3、將步驟2稱取的物質(zhì)均放入高混機中充分混合，混合溫度為95°C ；將混合后的物質(zhì)放入開放式雙棍混煉機中進行混煉，混煉溫度為180°C，混煉時間為20min ；將混煉得到物質(zhì)用型模壓制，冷卻，脫模，即制得本發(fā)明復合材料樣品E。實施例6一種廢舊報紙-廢舊聚丙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟步驟1、對廢舊報紙進行脫墨和預處理處理，制備改性廢舊報紙纖維步驟1. 1、按照重量份數(shù)稱取100份廢舊報紙，4份氫氧化鈉，5份硅酸鈉，0. 3份廢紙脫墨劑，2份KH550硅烷偶聯(lián)劑，2份無水乙醇；步驟1. 2、將步驟1. 1稱取的廢舊報紙裁剪成碎塊，并倒入盛有步驟1. 1稱取的氫氧化鈉、硅酸鈉以及廢紙脫墨劑的容器中，加水稀釋使該容器中的紙漿濃度為12%，再在恒溫水浴鍋中在45°C的溫度下，保溫30min，取出，加水稀釋至紙漿濃度為4%，采用漿料碎解機碎解，浮選并洗滌后，烘干，得到絕干廢紙漿；步驟1. 3、將步驟1. 1稱取的KH550硅烷偶聯(lián)劑溶解于無水乙醇中，得到混合溶液，將步驟1. 2得到的絕干廢紙漿在該混合溶液中充分浸泡，取出，用蒸餾水清洗，陰干，在 78 °C的溫度下烘干；步驟1. 4、將步驟1. 3得到的烘干后的廢紙漿粉碎，即得改性廢舊報紙纖維；步驟2、按照重量份數(shù)稱取25份改性廢舊報紙纖維，60份廢舊聚丙烯材料，以及2 份馬來酸酐接枝聚丙烯；步驟3、將步驟2稱取的物質(zhì)均放入高混機中充分混合，混合溫度為100°C ；將混合后的物質(zhì)放入開放式雙棍混煉機中進行混煉，混煉溫度為180°C，混煉時間為Smin ；將混煉得到物質(zhì)用型模壓制，冷卻，脫模，即制得本發(fā)明復合材料樣品F。報紙通常采用通常雙面印刷，因此正反面含有大量油墨顆粒，這些油墨顆粒的聚集容易造成由廢舊報紙制備的復合材料力學性能不均、局部力學性能下降等問題，所以需要對廢舊報紙進行脫墨處理。本發(fā)明采用的制備改性廢舊報紙纖維的方法，在達到脫墨的同時，起到對植物纖維進行預處理的目的。在制備改性廢舊報紙纖維時，使用氫氧化鈉可使得紙張在吸收了氫氧化鈉后，碳水化合物間的氫鍵斷裂，從而導致纖維間的結合變得疏松，同時也使得纖維與油墨粒子間的結合變得疏松，在氫氧化鈉的皂化及水解作用下，油墨載體破裂。在制備改性廢舊報紙纖維中使用的硅酸鈉，即通常說的水玻璃，水解能生成膠束結構的硅酸，能有效地加速纖維和油墨的膨脹；同時，它還具有穩(wěn)定堿性的作用，比燒堿更能有效地緩沖制備改性廢舊報紙纖維中PH值的突變，硅酸鈉還可以分散油墨粒子，阻止油墨粒子聚集或是再次沉積在纖維上。廢紙脫墨劑的作用主要是使得脫除下來的油墨能快速分散在水中，便于后續(xù)浮選、洗滌時將脫除下來的油墨除去。硅烷偶聯(lián)劑可與植物纖維發(fā)生化學交聯(lián)作用，從而降低植物纖維表面的極性，提高植物纖維與基體的界面反應能力。采用本發(fā)明生產(chǎn)的廢舊報紙-廢舊聚丙烯復合材料與現(xiàn)有植物纖維復合材料進行了性能對比，具體實驗對比情況如下表
權利要求
1.一種廢舊報紙-廢舊聚丙烯復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1、對廢舊報紙進行脫墨處理，制備改性廢舊報紙纖維步驟2、按照重量份數(shù)稱取20 40份改性廢舊報紙纖維，60 80份廢舊聚丙烯材料， 以及1 5份相容劑；步驟3、將步驟2稱取的物質(zhì)充分混合，混合溫度為80°C 100°C ；將混合后的物質(zhì)進行混煉，混煉溫度為170°C 180°C，混煉時間為5min 20min ；再用型模壓制，冷卻，脫模， 即制得。
2.按照權利要求1所述廢舊報紙-廢舊聚丙烯復合材料的制備方法，其特征在于，所述相容劑為馬來酸酐接枝聚丙烯。
3.按照權利要求1或2所述廢舊報紙-廢舊聚丙烯復合材料的制備方法，其特征在于， 所述步驟1的具體步驟為步驟1. 1、按照重量份數(shù)稱取100份廢舊報紙，1 5份堿，1 5份硅酸鹽，0. 1 0. 5 份表面活性劑，1 4份偶聯(lián)劑，以及1 4份醇類溶劑；步驟1.2、將步驟1. 1稱取的廢舊報紙裁剪成碎塊，并倒入盛有步驟1. 1稱取的堿、硅酸鹽以及表面活性劑的容器中，加水稀釋使該容器中的紙漿濃度為10% 士3，再在恒溫水浴鍋中在50°C 士5的溫度下保溫30min士5，取出，加水稀釋至紙漿濃度為5% 士3，采用漿料碎解機碎解，浮選并洗滌后，烘干，得到絕干廢紙漿；步驟1. 3、將步驟1. 1稱取的偶聯(lián)劑溶解于醇類溶劑中，得到混合溶液，將步驟1. 2得到的絕干廢紙漿在該混合溶液中充分浸泡，取出，用蒸餾水清洗，陰干，在80°C 士5的溫度下烘干；步驟1. 4、將步驟1. 3得到的烘干后的廢紙漿粉碎，即得改性廢舊報紙纖維。
4.按照權利要求3所述廢舊報紙-廢舊聚丙烯復合材料的制備方法，其特征在于，所述堿為氫氧化鈉。
5.按照權利要求3所述廢舊報紙-廢舊聚丙烯復合材料的制備方法，其特征在于，所述硅酸鹽為硅酸鈉。
6.按照權利要求3所述廢舊報紙-廢舊聚丙烯復合材料的制備方法，其特征在于，所述表面活性劑為廢紙脫墨劑。
7.按照權利要求3所述廢舊報紙-廢舊聚丙烯復合材料的制備方法，其特征在于，所述偶聯(lián)劑為KH550硅烷偶聯(lián)劑。
8.按照權利要求3所述廢舊報紙-廢舊聚丙烯復合材料的制備方法，其特征在于，所述醇類溶劑為無水乙醇。
全文摘要
本發(fā)明一種廢舊報紙-廢舊聚丙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟利用廢舊報紙進行脫墨處理，制備改性廢舊報紙纖維；按照重量份數(shù)稱取20～40份改性廢舊報紙纖維，60～80份廢舊聚丙烯材料，以及1～5份相容劑；將稱取的物質(zhì)均放入高混機中充分混合，混合溫度為80℃～100℃；將混合后的物質(zhì)放入開放式雙棍混煉機中進行混煉，混煉溫度為170℃～180℃，混煉時間為5min～20min；將混煉得到物質(zhì)用型模壓制，冷卻，脫模，即制得。本發(fā)明方法為廢舊報紙和廢舊聚丙烯的循環(huán)再利用提供了一種新途徑，且制備的復合材料具有良好的加工性，吸水性低，力學性能優(yōu)良。
文檔編號C08L23/12GK102260391SQ20111018991
公開日2011年11月30日 申請日期2011年7月7日 優(yōu)先權日2011年7月7日
發(fā)明者張效林, 王志彤, 薄相峰 申請人:西安理工大學