利用废旧地膜加工市政检查井盖的方法.pdf

本发明公开了利用废旧地膜加工市政检查井盖的方法，该井盖由以下原料制成：废旧地膜100份、抗氧剂0.3～1份、纳米SiO20.5～0.8份、纳米CaCO315～35份、硬脂酸2～5份、相容剂2～3份、润滑剂2～4份、抗紫外线剂0.2～0.6份、改性空心玻璃微珠15～20份、石墨粉10～12份、球形纳米银粉3～5份、聚磷酰胺阻燃改性剂3～7份，将原料混合搅拌至融化后，密炼、压制成型。本发明的市政检查井盖外形美观大方、抗冲击强度高、使用寿命长，可应用于各种检查井设施，且采用废旧地膜为主要原料，变废为宝，降低了投资成本，具有良好的经济效益和社会效益，而且提高了加工效率，易成型。

权利要求书
1.  利用废旧地膜加工的市政检查井盖，其特征在于：该井盖由以下重量份的原料加工制成：废旧地膜100份、抗氧剂0.3～1份、纳米SiO2 0.5～0.8份、纳米CaCO3 15～35份、硬脂酸2～5份、相容剂2～3份、润滑剂2～4份、抗紫外线剂0.2～0.6份、改性空心玻璃微珠15～20份、石墨粉10～12份、球形纳米银粉3～5份、聚磷酰胺阻燃改性剂3～7份。

2.  如权利要求1所述的利用废旧地膜加工的市政检查井盖，其特征在于：该井盖由以下重量份的原料加工制成：废旧地膜100份、抗氧剂0.5～0.7份、纳米SiO2 0.6～0.8份、纳米CaCO3 28～32份、硬脂酸3～4份、相容剂2.4～2.8份、润滑剂2.7～3.5份、抗紫外线剂0.3～0.4份、改性空心玻璃微珠18～20份、石墨粉10～12份、球形纳米银粉3.5～4份、聚磷酰胺阻燃改性剂4.5～7份。

3.  如权利要求1所述的利用废旧地膜加工的市政检查井盖，其特征在于：该井盖由以下重量份的原料加工制成：废旧地膜100份、抗氧剂0.6份、纳米SiO2 0.7份、纳米CaCO3 30份、硬脂酸3.5份、相容剂2.5份、润滑剂3份、抗紫外线剂0.4份、改性空心玻璃微珠19份、石墨粉11.5份、球形纳米银粉4份、聚磷酰胺阻燃改性剂6份。

4.  如权利要求1所述的利用废旧地膜加工的市政检查井盖，其特征在于：所述的改性空心玻璃微珠采用专利CN 103865295A公开的一种聚合物表面改性空心玻璃微珠的方法制备得到。

5.  如权利要求1所述的利用废旧地膜加工的市政检查井盖，其特征在于：所述的球形纳米银粉采用专利CN 101716684A公开的一种高分散性球形纳米银粉及其制备方法制备得到。

说明书利用废旧地膜加工市政检查井盖的方法
技术领域
本发明涉及一种利用废旧地膜加工的市政检查井盖，属于道路设施技术领域，具体地说是利用废旧地膜加工市政检查井盖的方法。
背景技术
井盖是通往地下设施的出入口顶部的封闭物，在城市道路上极为常见。检查井盖缺失的“黑洞”不仅影响道路美观，更对过往行人、车辆安全产生潜在安全隐患。近年来，随着我国经济的飞速发展，井盖在城市规划和道路建设中的市场需求量巨大。传统的检查井盖采用钢筋混凝土井盖和铸铁井盖，钢筋混凝土井盖对施工技术要求较高，处理不当会使井盖与道路不平齐，车辆过往容易发生松动，承受冲击力更大，最终导致边角破损甚至断裂，此外钢筋混凝土井盖都很笨重，维护管理时打开井盖困难，且一旦撬开井盖，往往会造成井盖边角破损；铸铁井盖目前应用较多，但容易被盗且脆性较为明显，容易造成边角破损。
针对传统井盖笨重、脆性明显、易被盗的缺陷，近年来有关新材料井盖的研究成为热点，高强度塑料井盖随之出现，不仅解决了传统井盖存在的缺陷，而且外型美观大方，深受人们喜爱。目前，有关塑料井盖的报道较多，但大多都采用复合树脂新料制成，其依然存在成本高的问题，而且强度及各种抗性也不能完全满足道路井盖需求，存在一定的安全隐患。此外，废旧塑料回收加工也是近年来新兴产业，其不仅解决了“白色污染”问题，还为产业带来了显著的经济效益。用废旧地膜生产市政检查井盖，将会获得更大的社会效益和经济效益，既可变废为宝实现循环利用，又能满足市政检查井盖的数量需求。
目前，利用废旧地膜加工井盖的报道较少，且大都采用普通粉煤灰作为填料以提高性能，如专利CN 101049714 A公开的题为《用废旧农膜制作井盖的方法》、CN 104031307 A公开的题为《一种复合树脂井盖》，前者披露了“采用废旧农膜和粉煤灰为原料加工的井盖”，既解决废旧地膜污染的问题，实现变废为宝环保经济，又将粉煤灰作为增强材料与农膜融为一体，达到井盖高强度的目的。后者披露了“由废旧PE料30～50份、高压地膜20～40份份、粉煤灰20～40份加工制成的复合树脂井盖”，也达到了与前者同样的目的。然而，由于在制备过程中要添加大量粉煤灰，而粉煤灰已飞尘导致工人吸入量大，对身体健康产生危害，而且粉煤灰对井盖的增强作用存在很大局限性，不能完全满足更高要求，更重要的是粉煤灰加入后对塑料韧性产生影响，使得井盖脆性明显，韧性不足而在维护时撬开会导致边角破损。此外，该两篇报道公开的井盖存在其他不足，缺乏相应的助剂而导致加工难度大，如缺少润滑剂而产生的加工设备要求高。更重要的是，由于塑料利用后其各种机械性能下降，废旧塑料在二次利用应加入相应的增强剂，但这两篇报道中均为应用。综合上述，现有利用废旧地膜加工的井盖存在抗冲击强度差、脆性明显、综合性能不足，加工难度等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种利用废旧地膜加工市政检查井盖的方法，加入改性玻璃微珠、球形纳米银粉、聚磷酰胺阻燃改性剂、石墨粉等增强材料，使制备的检查井盖抗冲击强度更高、耐磨性、硬度更好，且有良好的阻燃性能。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
利用废旧地膜加工的市政检查井盖，其特征在于：该井盖由以下重量份的原料加工制成：废旧地膜100份、抗氧剂0.3～1份、纳米SiO2 0.5～0.8份、 纳米CaCO3 15～35份、硬脂酸2～5份、相容剂2～3份、润滑剂2～4份、抗紫外线剂0.2～0.6份、改性空心玻璃微珠15～20份、石墨粉10～12份、球形纳米银粉3～5份、聚磷酰胺阻燃改性剂3～7份。
作为优选，所述的市政检查井盖由以下重量份的原料加工制成：废旧地膜100份、抗氧剂0.5～0.7份、纳米SiO2 0.6～0.8份、纳米CaCO3 28～32份、硬脂酸3～4份、相容剂2.4～2.8份、润滑剂2.7～3.5份、抗紫外线剂0.3～0.4份、改性空心玻璃微珠18～20份、石墨粉10～12份、球形纳米银粉3.5～4份、聚磷酰胺阻燃改性剂4.5～7份。
作为进一步优选，所述的市政检查井盖由以下重量份的原料加工制成：废旧地膜100份、抗氧剂0.6份、纳米SiO2 0.7份、纳米CaCO3 30份、硬脂酸3.5份、相容剂2.5份、润滑剂3份、抗紫外线剂0.4份、改性空心玻璃微珠19份、石墨粉11.5份、球形纳米银粉4份、聚磷酰胺阻燃改性剂6份。
进一步，所述的改性空心玻璃微珠采用专利CN 103865295 A公开的一种聚合物表面改性空心玻璃微珠的方法制备得到。
进一步，所述的球形纳米银粉采用专利CN 101716684 A公开的一种高分散性球形纳米银粉及其制备方法制备得到。
进一步，所述的废旧地膜是经过清洗、破碎所得料粒。
按照上述配比备料，然后通过以下步骤制备：
1)将所述重量份的废旧地膜、改性空心玻璃微珠、石墨粉、纳米CaCO3、润滑剂、相容剂、硬脂酸混合后，搅拌加热至180～240℃，待废旧地膜融化时，加速搅拌30～60分钟，使各物料混合均匀，得混合料A；
2)将步骤1)的混合料A转入密炼机中进行密炼20～30分钟，密炼的同时加热至280～320℃，在快速搅拌下加入抗氧剂、纳米SiO2、抗紫外线剂、改性 空心玻璃微珠、球形纳米银粉、聚磷酰胺阻燃改性剂，然后维持温度搅拌20～50分钟，使各物料充分融合均匀，得混合料B；
3)将步骤2)所得混合料B放入模具中，压模成型，模压温度为180℃，压力为2800～4500KN，保压30分钟，即可制得本发明的市政检查井盖。
与现有利用废旧地膜制备的检查井盖相比，本发明的有益效果在于：
1)采用纳米CaCO3、石墨粉代替粉煤灰作填料，提高了井盖的耐磨性及刚性硬度，用于道路检查井设施中，车辆过往不会引起井盖变形，长期使用无需更换，并且在生产过程中不飞尘，对工人身体健康危害小。
2)采用改性空心玻璃微珠增强材料机械性能，使检查井盖抗冲击强度和抗压强度更高，且不易断裂，在道路设施检查维护过程中撬开不会造成边角破损，尤其是力学性能更好。
3)采用球形纳米银粉改善材料的抗菌性能，当用于下水道时，不会产生细菌附着，在检查维护时对工人身体健康不会产生危害，而且保持了井盖的美观外形。
4)添加入无卤阻燃剂，使得井盖具有良好的阻燃性能；加入抗氧剂、抗紫外线剂，延长井盖使用寿命，降低维护更换频率，节省成本。
5)本发明的市政检查井盖外形美观大方、抗冲击强度高、使用寿命长，可应用于各种检查井设施，且采用废旧地膜为主要原料，不仅解决了“白色污染”变废为宝，降低了投资成本，具有良好的经济效益和社会效益，而且提高了加工效率，易成型。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明，旨在帮助同领域技术人员理解及实施，不限制权利范围。
在以下实施例中，所述的改性空心玻璃微珠通过以下步骤制备得到：
①空心玻璃微珠表面羟基化：将一定质量的空心玻璃微珠加入到一定浓度的氢氧化钠溶液中，室温下搅拌2～8h，过滤取出空心玻璃微珠，先用体积百分比为0.1％～1％醋酸水溶液对空心玻璃微珠洗涤，再用去离子水进行洗涤5～10次，直至洗涤液pH值在6～8范围内，然后将得到的空心玻璃微珠在70～80℃下真空干燥6～12小时；
②硅烷偶联剂溶液的配制：称取一定质量的硅烷偶联剂溶解于水-乙醇的混合溶液中，然后用醋酸溶液调节溶液pH值在4～6范围内；
③表面氨基化空心玻璃微珠的制备：将步骤①制备的表面羟基化空心玻璃微珠加入到步骤②配制的硅烷偶联剂的水-乙醇混合溶液中，室温下搅拌反应3～10个小时，然后将其取出并在空气中静置3～5天，再置于烘箱中在80℃下干燥12～24小时；
④单甲氧基聚乙二醇(MPEG)端羟基醛基化：将一定量的MPEG溶于无水二甲基亚砜溶液中，并加入少量的三氯甲烷，氮气保护下，加入一定体积的乙酸酐，搅拌下室温反应12～24小时。反应结束后，将得到的混合溶液倒入冷乙醚中沉淀，抽滤得到醛基化的PEG粗产品后继续用少量三氯甲烷溶解，再用冷乙醚沉淀抽滤，如此重复2～3次后，减压抽滤，室温下干燥24～48小时后得到醛基化的MPEG；
⑤表面聚合物改性的空心玻璃微珠的制备：将步骤③制备的表面氨基化的空心玻璃微珠加入到乙酸和甲醇的混合溶液中，加入一定量的醛基化MPEG，氮气保护下，室温下搅拌反应24～28小时后，加入少量的氰基硼氢酸钠，继续反应48～72小时，将玻璃空心微珠取出并用大量去离子水洗涤后，在60℃下真空干燥12～24小时后得到最终聚合物改性的空心玻璃微珠产物。
所述的球形纳米银粉通过以下工艺步骤制备：
①将PEG与去离子水按1:(0.005～5)摩尔比混合，搅拌均匀，所述PEG的分子量为3500；
②将AgNO3与葡萄糖固体按摩尔比为1:(0.005～2)混合，加入到步骤①所得PEG溶液中，溶解，搅拌均匀，温度为20～70℃条件下，反应2～10小时；
③将步骤②产物离心、过滤，用蒸馏水洗涤，得到球形纳米银粉。
实施例1
利用废旧地膜加工的市政检查井盖，其原料组分及重量份为：废旧地膜100kg、抗氧剂0.6kg、纳米SiO2 0.7kg、纳米CaCO3 30kg、硬脂酸3.5kg、相容剂2.5kg、润滑剂3kg、抗紫外线剂0.4kg、改性空心玻璃微珠19kg、石墨粉11.5份、球形纳米银粉4kg、聚磷酰胺阻燃改性剂6kg。
按照上述配比备料，然后通过以下步骤制备：
1)将所述重量份的废旧地膜、改性空心玻璃微珠、石墨粉、纳米CaCO3、润滑剂、相容剂、硬脂酸混合后，搅拌加热至180～240℃，待废旧地膜融化时，加速搅拌30～60分钟，使各物料混合均匀，得混合料A；
2)将步骤1)的混合料A转入密炼机中进行密炼20～30分钟，密炼的同时加热至280～320℃，在快速搅拌下加入抗氧剂、纳米SiO2、抗紫外线剂、改性空心玻璃微珠、球形纳米银粉、聚磷酰胺阻燃改性剂，然后维持温度搅拌20～50分钟，使各物料充分融合均匀，得混合料B；
3)将步骤2)所得混合料B放入模具中，压模成型，模压温度为180℃，压力为2800～4500KN，保压30分钟，即可制得本发明的市政检查井盖。
实施例2～6的制备方法同实施例1，其不同之处在于：原料组分配比如下表1。
表1：实施例2-4的原料配比

将实施例1-6制备的市政检查井盖检测，其检测结果见下表2。
表2：性能指数

注：抗压强度按GBJ81-85《普通混凝土力学性能试验方法》测试；抗折强度按GBJ81-85《普通混凝土力学性能试验方法》测试；抗冲击韧性按GB/T1043-1993《硬质塑料筒支梁冲击试验方法》测试；承载能力按照GJ/T3012铸铁窖井盖行业标准测试。
通过上表2可以看出，采用本发明方法制备的检查井盖各项机械性能良好，尤其是力学性能更高，完全满足道路设施检查井。