一種聚氯乙烯木塑材料廢棄物回收再利用的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聚氯乙烯木塑材料廢棄物回收再利用的方法，將粉碎后的聚氯乙烯木塑材料廢棄物，堿金屬碳酸化合物和增塑劑按一定重量份數(shù)，在一定轉速下攪拌混合后，在170?200°C溫度下擠出得到造粒料；再將造粒料在惰性氣體氛圍內(nèi)，以兩級升溫速率由25°C升溫至700?750°C進行炭化，再以5?10°C/min的降溫速率降溫至25°C，得到炭化材料；再將炭化材料浸入芳香族化合物中0.1?lh后取出，在惰性氣體氛圍內(nèi)，以兩級升溫速率由25°C升溫至850?950°C，恒溫1?2h，再以15?20°C/min的降溫速率降至25°C，得到多孔碳材料。本發(fā)明工藝簡單、綠色環(huán)保、成本低，經(jīng)濟效益好。
【專利說明】一種聚氯乙烯木塑材料廢棄物回收再利用的方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及廢棄物回收再利用的方法，具體涉及一種聚氯乙烯木塑材料廢棄物回 收再利用的方法。

【背景技術】
[0002] 木塑，即木塑復合材料，是國內(nèi)外近年蓬勃興起的一類新型復合材料，指利用聚乙 烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，代替通常的樹脂膠粘劑，與超過35%-70%以上的木粉、稻殼、秸 桿等廢植物纖維混合成新的木質材料，再經(jīng)擠壓、模壓、注射成型等塑料加工工藝，生產(chǎn)出 的板材或型材。木塑復合材料主要用于建材、家具、物流包裝等行業(yè)。聚氯乙烯木塑材料為 聚氯乙烯與生物質如木粉、竹粉、蘋果渣、甘蔗渣、棉桿粉、果殼的一種或幾種通過擠出加工 制備的木塑材料，聚氯乙烯木塑材料廣泛用作園林工藝、門板等建筑材料。在木塑材料加工 過程中和應用過程中不可避免會產(chǎn)生大量的邊角料、廢料、使用后的丟棄物等。由于聚氯 乙烯易分解，導致聚氯乙烯木塑廢棄物回收再次加工困難；采用直接焚燒污染環(huán)境，且耗能 商。
[0003] 多孔碳材料是20世紀60年代發(fā)展起來的一種新型非極性碳素吸附劑材料。多孔 碳材料平均孔徑分布均勻，具有很高的化學穩(wěn)定性和氣體選擇性，目前多孔碳材料已廣泛 應用于環(huán)境保護、化學工業(yè)、石油工業(yè)、食品加工、濕法冶金、藥物精制、軍事化防護等各個 領域。
[0004] 制備多孔碳材料的原料廣泛，主要包括有機高分子聚合物（Saran樹脂（聚偏二氯 乙烯）、酚醛樹脂等）、各種煤及煤基衍生物（褐煤、煙煤、無煙煤等）、生物質（木材、果殼、 甘蔗渣等）、石油副產(chǎn)物（石油殘渣、石油焦、石油浙青等），原料的不同使得制備多孔碳材 料工藝不同，所獲得的多孔碳材料的性能也不同，因此尋找一種分子結構相對穩(wěn)定的聚合 物以及聚合物混合物成為穩(wěn)定制備多孔碳材料的一個趨勢。
[0005] 聚氯乙烯在一定條件下，脫氯，形成雙鍵，發(fā)生Diels-Alder反應成環(huán)，可獲得多 孔碳材料產(chǎn)品。但單純使用聚氯乙烯制備多孔碳材料中，一般含有未反應的氯原子，且易產(chǎn) 生閉孔現(xiàn)象，孔徑分布較寬，孔結構復雜且難以控制，進而導致多孔碳材料的性能和穩(wěn)定性 受到影響。而木塑材料中含有生物質，生物質含有纖維素和木質素，在一定條件下也可獲得 多孔碳材料產(chǎn)品。因此，聚氯乙烯木塑材料中聚氯乙烯和生物質在一定條件下，可同時生成 多孔碳材料。為解決實現(xiàn)聚氯乙烯木塑材料的綜合利用，獲得一種工藝簡單，易工業(yè)化，經(jīng) 濟效益好的制備多孔碳材料的方法，成為目前需要解決的一個關鍵問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種工藝簡單、綠色環(huán)保、 成本低，經(jīng)濟效益好的聚氯乙烯木塑材料廢棄物回收再利用的方法。
[0007] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：一種聚氯乙烯木塑 材料廢棄物回收再利用的方法，包括以下步驟：
[0008] (a)按重量份數(shù)，將粉碎后的聚氯乙烯木塑材料廢棄物90?98份，堿金屬碳酸化 合物1?5份，增塑劑1?5份，在200?400rpm轉速下攪拌混合后，在170?200°C溫度 下經(jīng)雙螺桿擠出機擠出造粒，得到造粒料；
[0009] (b)將步驟（a)得到的造粒料在惰性氣體氛圍內(nèi)，以升溫速率2. 5?5°C /min由 25°C升溫至300?400°C，恒溫0. 1?lh，再以升溫速率5?10°C /min升溫至700?750°C， 恒溫1?I. 5h進行炭化，然后以5?10°C /min的降溫速率降溫至25°C，得到炭化材料；
[0010] (c)步驟（b)得到的炭化材料浸入芳香族化合物中0. 1?Ih后取出，在惰性氣體 氛圍內(nèi)，以升溫速率5?10°C /min由25°C升溫至400?600°C，恒溫0. 1?lh，再以升溫 速率2. 5?5°C /min升溫至850?950°C，恒溫1?2h，然后以15?20°C /min的降溫速 率降至25°C，得到多孔碳材料。
[0011] 作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，步驟（a)中所述的堿金屬碳酸化合物為Na2CO 3* NaHCO3或兩種的混合物。
[0012] 作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，步驟（a)中所述的增塑劑為甲基丙烯酸甲酯/丙烯 酸酯的共聚物、甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯的共聚物或兩種共聚物的混合物。
[0013] 作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，步驟（a)中所述的擠出造粒時物料在雙螺桿擠出機 中的停留時間為25-35分鐘。
[0014] 作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，步驟（C)中所述的芳香族化合物為苯、甲苯、二甲苯 中的一種或幾種的混合物。
[0015] 作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述的多孔碳材料平均孔徑為25-100nm，比表面積 在 1000-2000m2/g。
[0016] 本發(fā)明所述的聚氯乙烯木塑材料為聚氯乙烯與木粉、竹粉、蘋果渣、甘蔗渣、棉桿 粉、果殼的一種或幾種加工制備的木塑材料。本發(fā)明所述的聚氯乙烯木塑材料廢棄物為聚 氯乙烯木塑材料加工過程中或使用所產(chǎn)生的邊角料、廢料、使用后的丟棄物等，將聚氯乙烯 木塑材料廢棄物粉粹后作為原料備用。
[0017] 本發(fā)明中通過步驟（a)使一定比例的聚氯乙烯木塑材料廢棄物、堿金屬碳酸化合 物和增塑劑混合均勻，同時在熔融過程中，聚氯乙烯木塑材料廢棄物發(fā)生初步分解，進而獲 得步驟（b)所需的造粒料。
[0018] 原料的配比對多孔碳材料的力學性能和制備條件和步驟有較大影響，合理配制原 料的配比是獲得高性能的多孔碳材料的關鍵步驟。聚氯乙烯木塑材料在制備過程中已添加 多種加工助劑，如增塑劑、潤滑劑、抗氧劑等，聚氯乙烯木塑材料廢棄物在再加工過程中，僅 需再加入較為少量的增塑劑以便在雙螺桿擠出過程中順利擠出成型，為降低多孔碳材料制 備成本，本發(fā)明中所使用的增塑劑用量優(yōu)選為1?5份。為保證加入的增塑劑與聚氯乙烯 木塑材料廢棄物具有很好的相容性，避免原料混合物中產(chǎn)生分相，進而影響多孔碳材料的 孔徑均勻性，增塑劑為甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯的共聚物、甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯的共 聚物或兩種共聚物的混合物，優(yōu)選甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯的共聚物。
[0019] 堿金屬碳酸化合物與聚氯乙烯木塑材料廢棄物混合，能提高聚氯乙烯木塑材料廢 棄物的脫氯速率，減少步驟（b)和步驟（C)中預分解和炭化時間；同時吸收聚氯乙烯木塑材 料受熱時產(chǎn)生的HCl并生成水，生成的水在高溫下氣化后在炭化材料中產(chǎn)生微小氣泡，形 成微孔發(fā)泡的炭化材料，而形成的微孔發(fā)泡的結構提高了吸收聚氯乙烯木塑材料廢棄物受 熱所產(chǎn)生的HCl的效率，促進了聚氯乙烯木塑材料廢棄物的脫氯速率，減少了 HCl對環(huán)境污 染和設備的腐蝕。因此，本發(fā)明所述的堿金屬碳酸化合物為Na2CO3或NaHCO3或兩種的混合 物，優(yōu)選為NaHCO 3，堿金屬碳酸化合物用量為1-5份。
[0020] 雙螺桿擠出過程中，一方面將各組分材料混合均勻，另一方面將混合物進行預分 解，因此需要一定的擠出溫度和物料停留時間，擠出溫度應滿足聚氯乙烯木塑材料廢棄物 與增塑劑可充分的熔融塑化和混合，但溫度太高會導致大量的HCl產(chǎn)生，進而腐蝕雙螺桿 擠出機，因此所述的雙螺桿擠出溫度為170?200°C，物料停留時間也是保證聚氯乙烯木塑 材料廢棄物與增塑劑、堿金屬碳酸化合物可充分的熔融塑化和混合的一個重要因素，而堿 金屬碳酸化合物在物料中的分散性也決定了其吸收步驟（b)所產(chǎn)生HCl的能力。停留時間 太短，聚氯乙烯木塑材料廢棄物與增塑劑、堿金屬碳酸化合物不能充分熔融塑化和混合，停 留時間太長，能耗高，效率低。因此本發(fā)明中物料在雙螺桿擠出機中的停留時間為25-35分 鐘。
[0021] 步驟（b)的目的是將步驟（a)所形成的造粒料進行碳化。該步驟是在在惰性氣體 條件下，進行兩步熱分解反應。其中第一步熱分解主要是將聚氯乙烯木塑材料廢棄物中的 聚氯乙烯和木粉材料進行初步的熱分解，并將步驟（a)中添加的增塑劑進行熱分解去除； 第二步熱分解將進一步分解聚氯乙烯和木粉材料，進而使得聚氯乙烯木塑材料廢棄物中聚 氯乙烯和生物質各基團、橋鍵、自由基和芳環(huán)發(fā)生復雜的分解縮聚反應，并在一定降溫速率 下形成炭化材料結構。
[0022] 本發(fā)明步驟（b)中，在熱解條件下，聚氯乙烯木塑材料廢棄物中聚氯乙烯和生物 質各基團、橋鍵、自由基和芳環(huán)發(fā)生復雜的分解縮聚反應，而聚氯乙烯和生物質分解過程 中，分解溫度不同，進而可以形成部分多孔碳材料，作為模板劑，從而導致炭化物孔隙的形 成、孔徑的擴大和收縮。影響炭化效果的主要因素是升溫速率、炭化溫度與恒溫時間。升溫 過程中聚氯乙烯木塑材料廢棄物進行脫氯分解、形成雙鍵，發(fā)生Diels-Alder反應，形成苯 環(huán)骨架結構，本發(fā)明中所述的步驟（a)制得的造粒料中，由于以聚氯乙烯木塑材料廢棄物 為主要原料，含有大量的易降解的生物質，因此需要在惰性氣體N 2或/和Ar氛圍內(nèi)進行初 步升溫，此過程中，升溫速率過快，會導致裂解反應太迅速，溫度太高，時間太長，均易使得 造粒料在降解過程中形成閉孔，進而使得碳化材料產(chǎn)率下降，影響多孔碳材料的平均孔徑 和比表面積大小，導致多孔碳材料性能不佳，因此第一步升溫選擇以升溫速率2. 5?5°C / min由25 °C下開始升溫至300?400 °C進行,恒溫0? 1?Ih。
[0023] 由于上一步升溫已初步形成碳化材料骨架，為節(jié)約能源，去除聚氯乙烯木塑材料 廢棄物中添加的增塑劑、潤滑劑、抗氧化劑等添加劑以及步驟（a)中添加的增塑劑，同時使 得造粒料更好的碳化，因此在第二步升溫過程中，提高反應速率，增加反應溫度，升溫速率 為5?10°C /min，并將溫度升至700?750°C，恒溫1?I. 5h。
[0024] 炭化材料在降溫過程中，會形成部分孔徑收縮，降溫速率過快，使得炭化材料骨架 形成較快，不利于制備出高比表面積的炭化材料，也不利于炭化材料下一步碳沉積的進行； 而降溫速率太慢，會使得炭化材料骨架形成太慢，容易導致炭化材料形成閉孔現(xiàn)象，也不利 于制備出高比表面積的炭化材料，因此本發(fā)明選取降溫速率為5?KTC /min。
[0025] 步驟（c)將步驟（b)所形成的孔徑大、孔徑分布不均的炭化材料浸入可與之反應 的芳香族化合物，進而調節(jié)多孔碳材料的孔徑和孔徑分布，主要通過在惰性氣體條件下，進 行兩步熱分解過程，其中第一步熱分解主要將炭化材料與芳香族化合物進行Diels-Alder 初步反應，并在一定降溫速率下初步形成多孔碳材料結構，分解揮發(fā)不與炭化材料反應的 雜質；第二步熱分解將進一步進行Diels-Alder反應，形成穩(wěn)定分子結構，并在一定降溫速 率下形成多孔碳材料結構。
[0026] 炭化后的多孔碳材料具有孔徑較大，且孔徑分布較寬等問題，影響多孔碳材料的 性能和應用。為控制多孔碳材料的孔徑以及孔徑分布均勻，保證多孔碳材料的性能穩(wěn)定， 本發(fā)明將炭化后的材料進行調控，選取易與炭化材料浸潤的芳香族化合物，所述的芳香族 化合物為苯、甲苯、二甲苯中的一種或幾種的混合物，優(yōu)選苯，浸潤時間為〇. 1?lh。因步 驟（b)中的多孔材料在聚氯乙烯和生物質的協(xié)同分解和適當?shù)慕禍厮俾氏?，已基本形成?架，因此，本步驟中的第一步升溫速率選取為5?KTC /min，由25°C下開始升溫至400? 600°C，恒溫0. 1?lh，使得芳香族化合物與步驟（b)制得的炭化材料進行初步的反應。在 第二次升溫過程中，為使芳香族化合物與步驟（b)制得的炭化材料進一步的發(fā)生反應，而 不形成大量的小分子脫落，升溫速率選為2. 5?5°C /min ;為使分子形成熱穩(wěn)定的結構，無 不穩(wěn)定端基存在，避免影響多孔碳材料的應用，選擇升溫至850?950°C，恒溫1?2h ;為降 低多孔碳材料的孔徑，增加比表面積，選擇15?20°C /min的降溫速度降溫至25°C，形成多 孔碳材料。
[0027] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0028] 1、成本低，經(jīng)濟效益好，本發(fā)明利用聚氯乙烯木塑材料廢棄物回收再利用制備 附加值高的多孔碳材料，制得的多孔碳材料性能優(yōu)良，穩(wěn)定好，多孔碳材料平均孔徑為 25-100nm，比表面積為1000-2000m 2/g，可用于空分分離、儲氫、氣體分離、CO2捕捉等領域， 經(jīng)濟效益十分顯著；
[0029] 2、通過原料配方、處理步驟及參數(shù)的優(yōu)化，解決了現(xiàn)有技術使用聚氯乙烯制備得 至_多孔碳材料結構中存有不穩(wěn)定氯原子，易產(chǎn)生閉孔現(xiàn)象，難以控制孔徑及比表面積，進 而導致多孔碳材料的性能和穩(wěn)定性受到影響的問題；
[0030] 3、工藝簡單、綠色環(huán)保，本發(fā)明的處理方法有效提高了聚氯乙烯木塑材料廢棄物 的處理效率，減少了處理過程中有毒有害氣體HCl對工作環(huán)境的污染和設備的腐蝕，降低 了熱分解溫度和熱處理時間，降低了能耗，解決了采用直接焚燒處理導致的環(huán)境污染和耗 能商的問題。

【具體實施方式】
[0031] 以下結合具體實施例對本發(fā)明進行進一步的說明，但本發(fā)明并不局限于所述的實 施例。
[0032] 本發(fā)明實施例中制得的多孔碳材料的性能參數(shù)按以下方法測定：
[0033] 平均孔徑和比表面積采用Micromeritics公司的ASAP2010C型氮氣吸附-脫附 分析儀測定，以氮氣為吸附質，在液氮溫度（77K)下測定。
[0034] 實施例1
[0035] 按質量比90:5:5,稱取粉碎后的聚氯乙烯木塑材料廢棄物45kg，NaHC032. 5kg，甲 基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物2. 5kg，在200rpm轉速下混合25min后，經(jīng)長徑比35:1的 雙螺桿擠出機（廠家：青島科創(chuàng)塑料機械有限公司）擠出造粒，設定雙螺桿擠出機的混合 段溫度為170°C，塑化段溫度為190°C，壓縮段溫度為200°C，機頭溫度為180°C，控制物料的 進料速度，使物料在雙螺桿擠出機中的停留時間為25分鐘，得到造粒料。將得到的造粒料 放入烘箱中，在惰性氣體N2氛圍內(nèi)，以升溫速率2. 5°C /min由25°C開始升溫至300°C，恒溫 0. lh，再以升溫速率5°C /min升溫至700°C，恒溫Ih進行炭化，然后以降溫速率5°C /min降 溫至25°C，形成炭化材料。將形成的炭化材料浸入苯中0. Ih后取出，放入烘箱中，在惰性 氣體N2氛圍內(nèi)，以升溫速率5°C /min由25°C開始升溫至400°C，恒溫0. lh，再以升溫速率 2. 5°C /min升溫至850°C，恒溫lh，然后以降溫速率15°C /min降溫至25°C，形成多孔碳材 料。多孔碳材料平均孔徑為50nm，比表面積為1800m2/g。
[0036] 實施例2
[0037] 按質量比95:2:3,稱取粉碎后的聚氯乙烯木塑材料廢棄物47. 5kg，Na2CO3Ikg,甲 基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物I. 5kg，在300rpm轉速下混合15min后，經(jīng)長徑比35:1的雙 螺桿擠出機（廠家：青島科創(chuàng)塑料機械有限公司）擠出造粒，設定雙螺桿擠出機的混合段 溫度為170°C，塑化段溫度為190°C，壓縮段溫度為200°C，機頭溫度為185°C，控制物料的進 料速度，使物料在雙螺桿擠出機中的停留時間為26分鐘，得到造粒料。將得到的造粒料放 入烘箱中，在惰性氣體Ar氛圍內(nèi)，以升溫速率3. 5°C /min由25°C開始升溫至350°C，恒溫 0. 5h，再以升溫速7. 5°C /min升溫至725°C，恒溫I. 25h進行炭化，然后以降溫速率7. 5°C / min降溫至25°C，形成炭化材料。將形成的炭化材料浸入甲苯中0. 5h后取出，放入烘箱中， 在惰性氣體Ar氛圍內(nèi)，以升溫速率7. 5°C /min由25°C開始升溫至500°C，恒溫0. 5h，再以 升溫速率3. 5°C /min升溫至875°C，恒溫I. 5h，然后以降溫速率17. 5°C /min降溫至25°C， 形成多孔碳材料。多孔碳材料平均孔徑為25nm，比表面積為2000m2/g。
[0038] 實施例3
[0039] 按質量比98:1:1，稱取粉碎后的聚氯乙烯木塑材料廢棄物49kg，NaHCO3O. 5kg，甲 基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物〇. 5kg，在400rpm轉速下混合5min后，經(jīng)長徑比35:1的 雙螺桿擠出機（廠家：青島科創(chuàng)塑料機械有限公司）擠出造粒，設定雙螺桿擠出機的混合 段溫度為170°C，塑化段溫度為190°C，壓縮段溫度為200°C，機頭溫度為190°C，控制物料 的進料速度，使物料在雙螺桿擠出機中的停留時間為27分鐘，得到造粒料。將得到的造粒 料放入烘箱中，在惰性氣體N 2Ar混合氣體氛圍內(nèi)，以升溫速率5°C /min由25°C開始升溫 至400°C，恒溫lh，再以升溫速率KTC /min升溫至750°C，恒溫I. 5h進行炭化，然后以降溫 速率KTC /min降溫至25°C，形成炭化材料。將形成的炭化材料浸入二甲苯中Ih后取出， 放入烘箱中，在惰性氣體N2Ar混合氣體氛圍內(nèi)，以升溫速率10°C /min由25°C開始升溫至 600°C，恒溫lh，再以升溫速率5°C /min升溫至900°C，恒溫2h，然后以降溫速率20°C /min 降溫至25°C，形成多孔碳材料。多孔碳材料平均孔徑為100nm，比表面積為1000m2/g。
[0040] 實施例4
[0041] 按質量比92:4:4,稱取粉碎后的聚氯乙烯木塑材料廢棄物46kg，NaHC032kg，甲基 丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物2kg，在200rpm轉速下混合28min后，經(jīng)長徑比35:1的雙螺 桿擠出機（廠家：青島科創(chuàng)塑料機械有限公司）擠出造粒，設定雙螺桿擠出機的混合段溫 度為170°C，塑化段溫度為190°C，壓縮段溫度為200°C，機頭溫度為180°C，控制物料的進 料速度，使物料在雙螺桿擠出機中的停留時間為30分鐘，得到造粒料。將得到的造粒料放 入烘箱中，在惰性氣體N 2Ar混合氣體氛圍內(nèi)，以升溫速率3. 5°C /min由25°C開始升溫至 300°C，恒溫0. 5h，再以升溫速率KTC /min升溫至725°C，恒溫Ih進行炭化，然后以降溫速 率7. 5°C/min降溫至25°C，形成炭化材料。將形成的炭化材料浸入苯中Ih后取出，放入烘 箱中，在惰性氣體N2Ar混合氣體氛圍內(nèi)，以升溫速率5°C /min由25°C開始升溫至500°C， 恒溫lh，再以升溫速率3. 5°C /min升溫至850°C，恒溫I. 5h，然后以降溫速率20°C /min降 溫至25°C，形成多孔碳材料。多孔碳材料平均孔徑為88nm，比表面積為1200m2/g。
[0042] 實施例5
[0043] 按質量比97:1:2,稱取粉碎后的聚氯乙烯木塑材料廢棄物48. 5kg，Na2CO3O. 5kg， 甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物lkg，在300rpm轉速下混合20min后，經(jīng)長徑比35:1的雙 螺桿擠出機（廠家：青島科創(chuàng)塑料機械有限公司）擠出造粒，設定雙螺桿擠出機的混合段溫 度為170°C，塑化段溫度為190°C，壓縮段溫度為200°C，機頭溫度為180°C，控制物料的進料 速度，使物料在雙螺桿擠出機中的停留時間為31分鐘，得到造粒料。將得到的造粒料放入 烘箱中，在惰性氣體Ar氛圍內(nèi)，以升溫速率2. 5°C /min由25°C開始升溫至350°C，恒溫lh， 再以升溫速7. 5°C /min升溫至700°C，恒溫I. 25h進行炭化，然后以降溫速率KTC /min降 溫至25°C，形成炭化材料。將形成的炭化材料浸入甲苯中0. 5h后取出，放入烘箱中，在惰性 氣體Ar氛圍內(nèi)，以升溫速率7.5°C /min由25°C開始升溫至600°C，恒溫0.5h，再以升溫速 率2. 5°C /min升溫至875°C，恒溫2h，然后以降溫速率17. 5°C /min降溫至25°C，形成多孔 碳材料。多孔碳材料平均孔徑為25nm，比表面積為2000m2/g。
[0044] 實施例6
[0045] 按質量比94:3:3,稱取粉碎后的聚氯乙烯木塑材料廢棄物47kg，NaHCO3L 5kg，甲 基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物I. 5kg，在400rpm轉速下混合15min后，經(jīng)長徑比35:1的雙 螺桿擠出機（廠家：青島科創(chuàng)塑料機械有限公司）擠出造粒，設定雙螺桿擠出機的混合段溫 度為170°C，塑化段溫度為190°C，壓縮段溫度為200°C，機頭溫度為180°C，控制物料的進料 速度，使物料在雙螺桿擠出機中的停留時間為28分鐘，得到造粒料。將得到的造粒料放入 烘箱中，在惰性氣體N 2氛圍內(nèi)，以升溫速率5°C /min由25°C開始升溫至400°C，恒溫0. lh， 再以升溫速率5°C /min升溫至750°C，恒溫I. 5h進行炭化，然后以降溫速率5°C /min降溫 至25°C，形成炭化材料。將形成的炭化材料浸入二甲苯中0. Ih后取出，放入烘箱中，在惰性 氣體N2氛圍內(nèi)，以升溫速率10°C /min由25°C開始升溫至400°C，恒溫0. lh，再以升溫速率 5°C /min升溫至950°C，恒溫lh，然后以降溫速率15°C /min降溫至25°C，形成多孔碳材料。 多孔碳材料平均孔徑為38nm，比表面積為1630m2/g。
[0046] 實施例7
[0047] 按質量比92:4:4,稱取粉碎后的聚氯乙烯木塑材料廢棄物46kg，Na2CO3和NaHCO 3 混合物（Na2CO3與NaHCO3的質量比為I: I) 2kg，甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物和甲基 丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物的混合物（甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物與甲基丙烯酸甲 酯/苯乙烯共聚物的質量比為I: l)2kg，在200rpm轉速下混合30min后，經(jīng)長徑比35:1的 雙螺桿擠出機（廠家：青島科創(chuàng)塑料機械有限公司）擠出造粒，設定雙螺桿擠出機的混合段 溫度為170°C，塑化段溫度為190°C，壓縮段溫度為200°C，機頭溫度為180°C，控制物料的進 料速度，使物料在雙螺桿擠出機中的停留時間為29分鐘，得到造粒料。將得到的造粒料放 入烘箱中，在惰性氣體Ar氛圍內(nèi)，以升溫速率3. 5°C /min由25°C開始升溫至350°C，恒溫 0. 5h，再以升溫速7. 5°C /min升溫至725°C，恒溫I. 25h進行炭化，然后以降溫速率7. 5°C / min降溫至25°C，形成炭化材料。將形成的炭化材料浸入甲苯中0. 5h后取出，放入烘箱中， 在惰性氣體Ar氛圍內(nèi)，以升溫速率7. 5°C /min由25°C開始升溫至500°C，恒溫0. 5h，再以 升溫速率3. 5°C /min升溫至900°C，恒溫I. 5h，然后以降溫速率17. 5°C /min降溫至25°C， 形成多孔碳材料。多孔碳材料平均孔徑為77nm，比表面積為1300m2/g。
[0048] 實施例8
[0049] 按質量比97:1:2，稱取粉碎后的聚氯乙烯木塑材料廢棄物48. 5kg，Na2CO3和 NaHCO3 混合物（Na2C03與NaHC03的質量比為l:4)0.5kg，甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物 和甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物混合物（甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物與甲基丙烯 酸甲酯/苯乙烯共聚物的質量比為4:1) lkg，在300rpm轉速下混合20min后，經(jīng)長徑比35:1 的雙螺桿擠出機（廠家：青島科創(chuàng)塑料機械有限公司）擠出造粒，設定雙螺桿擠出機的混合 段溫度為175°C，塑化段溫度為190°C，壓縮段溫度為200°C，機頭溫度為180°C控制物料的 進料速度，使物料在雙螺桿擠出機中的停留時間為32分鐘，得到造粒料。將得到的造粒料 放入烘箱中，在惰性氣體Ar氛圍內(nèi)，以升溫速率3. 5°C /min由25°C開始升溫至350°C，恒溫 0. 5h，再以升溫速7. 5°C /min升溫至725°C，恒溫I. 25h進行炭化，然后以降溫速率7. 5°C / min降溫至25°C，形成炭化材料。將形成的炭化材料浸入苯、甲苯和二甲苯混合液（苯、甲 苯和二甲苯的摩爾比為1 :1 :1)中0. 5h后取出，放入烘箱中，在惰性氣體Ar氛圍內(nèi)，以升 溫速率7. 5°C /min由25°C開始升溫至500°C，恒溫0. 5h，再以升溫速率3. 5°C /min升溫至 875°C，恒溫I. 5h，然后以降溫速率17. 5°C /min降溫至25°C，形成多孔碳材料。多孔碳材料 平均孔徑為56nm，比表面積為1680m2/g。
[0050] 實施例9
[0051] 按質量比94:3:3,稱取粉碎后的聚氯乙烯木塑材料廢棄物47kg，Na2CO 3和NaHCO3 混合物（Na2CO3與NaHCO3的質量比為1:2) I. 5kg，甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物和甲 基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物混合物（甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物與甲基丙烯酸甲 酯/苯乙烯共聚物的質量比為1:2) I. 5kg，在400rpm轉速下混合3min后，經(jīng)長徑比35:1的 雙螺桿擠出機（廠家：青島科創(chuàng)塑料機械有限公司）擠出造粒，設定雙螺桿擠出機的混合 段溫度為170°C，塑化段溫度為185°C，壓縮段溫度為200°C，機頭溫度為180°C，控制物料的 進料速度，使物料在雙螺桿擠出機中的停留時間為35分鐘，得到造粒料。將得到的造粒料 放入烘箱中，在惰性氣體N 2Ar混合氣體氛圍內(nèi)，以升溫速率5°C /min由25°C開始升溫至 400°C，恒溫lh，再以升溫速率KTC /min升溫至750°C，恒溫I. 5h進行炭化，然后以降溫速 率10°C /min降溫至25°C，形成炭化材料。將形成的炭化材料浸入苯和二甲苯混合物（苯 和二甲苯的摩爾比為1 :1)中Ih后取出，放入烘箱中，在惰性氣體N2Ar混合氣體氛圍內(nèi)， 以升溫速率KTC /min由25°C開始升溫至600°C，恒溫lh，再以升溫速率5°C /min升溫至 900°C，恒溫2h，然后以降溫速率20°C /min降溫至25°C，形成多孔碳材料。多孔碳材料平均 孔徑為68nm，比表面積為1480m2/g。
[0052] 實施例10
[0053] 按質量比95:2:3,稱取粉碎后的聚氯乙烯木塑材料廢棄物47. 5kg，Na2CO3Ikg,甲 基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物I. 5kg，在300rpm轉速下混合5min后，經(jīng)長徑比35:1的雙 螺桿擠出機（廠家：青島科創(chuàng)塑料機械有限公司）擠出造粒，設定雙螺桿擠出機的混合段溫 度為170°C，塑化段溫度為190°C，壓縮段溫度為200°C，機頭溫度為185°C，控制物料的進料 速度，使物料在雙螺桿擠出機中的停留時間為33分鐘，得到造粒料。將得到的造粒料放入 烘箱中，在惰性氣體N2氛圍內(nèi)，以升溫速率5°C /min由25°C開始升溫至400°C，恒溫0. lh， 再以升溫速率5°C /min升溫至750°C，恒溫I. 5h進行炭化，然后以降溫速率5°C /min降溫 至25°C，形成炭化材料。將形成的炭化材料浸入甲苯和甲苯混合物（甲苯和甲苯的摩爾比 為1 :1)中0. Ih后取出，放入烘箱中，在惰性氣體N2氛圍內(nèi)，以升溫速率10°C /min由25°C 開始升溫至400°C，恒溫0. lh，再以升溫速率5°C /min升溫至950°C，恒溫lh，然后以降溫 速率15°C /min降溫至25°C，形成多孔碳材料。多孔碳材料平均孔徑為94nm，比表面積為 1120m2/g。
【權利要求】
1. 一種聚氯乙烯木塑材料廢棄物回收再利用的方法，其特征在于包括以下步驟： (a) 按重量份數(shù)，將粉碎后的聚氯乙烯木塑材料廢棄物90?98份，堿金屬碳酸化合物 1?5份，增塑劑1?5份，在200?400rpm轉速下攪拌混合后，在170?20(TC溫度下經(jīng) 雙螺桿擠出機擠出造粒，得到造粒料； (b) 將步驟（a)得到的造粒料在惰性氣體氛圍內(nèi)，以升溫速率2. 5?5°C /min由25°C 升溫至300?400°C，恒溫0. 1?lh，再以升溫速率5?10°C /min升溫至700?750°C，恒 溫1?I. 5h進行炭化，然后以5?10°C /min的降溫速率降溫至25°C，得到炭化材料； (c) 將步驟（b)得到的炭化材料浸入芳香族化合物中0. 1?Ih后取出，在惰性氣體氛 圍內(nèi)，以升溫速率5?10°C /min由25°C升溫至400?600°C，恒溫0. 1?lh，再以升溫速 率2. 5?5°C /min升溫至850?950°C，恒溫1?2h，然后以15?20°C /min的降溫速率 降至25°C，得到多孔碳材料。
2. 根據(jù)權利要求1所述的聚氯乙烯木塑材料廢棄物回收再利用的方法，其特征在于步 驟（a)中所述的堿金屬碳酸化合物為Na2CO 3或NaHCO3或兩種的混合物。
3. 根據(jù)權利要求1所述的聚氯乙烯木塑材料廢棄物回收再利用的方法，其特征在于步 驟（a)中所述的增塑劑為甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯的共聚物、甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯 的共聚物或兩種共聚物的混合物。
4. 根據(jù)權利要求1所述的聚氯乙烯木塑材料廢棄物回收再利用的方法，其特征在于步 驟（a)中所述的擠出造粒時物料在雙螺桿擠出機中的停留時間為25-35分鐘。
5. 根據(jù)權利要求1所述的聚氯乙烯木塑材料廢棄物回收再利用的方法，其特征在于步 驟（c)中所述的芳香族化合物為苯、甲苯、二甲苯中的一種或幾種的混合物。
6. 根據(jù)權利要求1所述的聚氯乙烯木塑材料廢棄物回收再利用的方法，其特征在于所 述的多孔碳材料平均孔徑為25-100nm，比表面積為1000-2000m 2/g。
【文檔編號】B09B3/00GK104211041SQ201410354697
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權日:2014年7月24日
【發(fā)明者】付鐵柱, 張成德, 姜文軍 申請人:巨化集團技術中心