利用废弃料制备泡沫材料的方法、泡沫材料以及应用与流程

1.本发明属于泡沫材料领域，具体涉及一种利用废弃料制备泡沫材料的方法、泡沫材料以及应用。


背景技术：

2.资源匮乏、环境污染，这是当今全球共同面临的问题，纺织品作为人们生活中穿戴所必要的物品消耗也非常大，与此同时带来的大量的浪费，人们将不穿的衣物等随意丢弃，即污染环境，也造成了纺织资源的浪费，所以现在有废弃料回收再利用的处理手段，在废弃料后需要先对纺织品进行清洗消毒，将纺织品上的泥沙污物除去，避免细菌滋生也有利于后期的加工处理。
3.另外，pet作为一种被广泛应用的聚合物材料，在具有优良的使用性能的同时，具有不易分解、难以处置的特点，因此，废旧pet材料的回收再利用成为社会日益关心的研究主题。目前废弃料的回收再利用具有如下特点。
4.废弃料的处理方法单一。目前废弃料的处理流程主要为：回收分类-切碎-造粒，得到废弃料。废弃料经干燥处理后，与pet瓶片料混用纺丝得到再生涤纶短纤维，显然，现有的处理技术过于简单，没有涉及材料的品质提升，因此只能与瓶片配合加工使用。


技术实现要素：

5.针对现有技术本技术的目的在于提供一种利用废弃料制备泡沫材料的方法、泡沫材料以及应用，旨在解决现有技术中废弃料的回收的问题。
6.为实现上述申请目的，本技术采用的技术方案如下：
7.本技术第一方面提供了一种利用废弃料制备泡沫材料的方法，包括如下步骤：
8.对废弃料进行预处理，得到回收料；
9.对回收料进行结晶与增粘处理，得到再生料；
10.对再生料进行发泡处理，得到泡沫材料。
11.本技术以废弃料为对象，以物理处理和化学扩链结合发泡工艺制备得到再生泡沫材料，其中，本技术对废弃料进行预处理，可使废弃料尺寸变小，便于后面对织品进行回收处理，对回收料举行结晶处理和增粘处理，提高回收材料的加工性能，可获得再生料，将其与发泡工艺结合，制备得到再生泡沫材料，为废弃料料的利用提供了一条途径。
12.本技术第二方面提供了一种泡沫材料，包括上述本技术实施例利用废弃料制备泡沫材料的方法制备的泡沫材料。
13.本技术提供的泡沫材料，具有良好的强度，密度、耐热性能，可应用于快递包装、风机发电叶片、隔温隔音等领域。
14.本技术第三方面提供了一种泡沫材料的应用，上述本技术利用废弃料制备的泡沫材料在快递包装、风机发电叶片、隔温隔音材料中的应用。
15.正是由于本技术泡沫材料具有良好的强度，密度、耐热性能，因此本技术实施例的
泡沫材料，可应用于包装、风机发电叶片、隔温隔音等领域。
具体实施方式
16.为了使本技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
17.本技术中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b的情况。其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
18.本技术中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b，或c中得至少一项(个)”，或，“a,b，和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
19.应理解，在本技术的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施条例的实施过程构成任何限定。
20.在本技术实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施条例的目的，而非旨在限制本技术。在本技术实施条例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
21.本技术实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本技术实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本技术实施例说明书公开的范围之内。具体地，本技术实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
22.术语第一、“第二”仅用于描述目的，用来将目的如物质彼此区分开，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。例如，在不脱离本技术实施条例范围的情况下，第一xx也可以被称为第二xx，类似地，第二xx也可以被称为第一xx。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
23.本技术实施例了一种利用废弃料制备泡沫材料的方法，包括如下步骤：
24.步骤s10：对废弃料进行预处理，得到回收料；
25.步骤s20：对回收料进行结晶与增粘处理，得到再生料；
26.步骤s30：对再生料进行发泡处理，得到泡沫材料。
27.本技术实施例以废弃料为对象，以物理处理和化学扩链结合发泡工艺制备得到再生泡沫材料，第一方面，本技术实施例对废弃料进行预处理，可使废弃料尺寸变小，便于后面对废弃料进行回收处理，对回收料举行结晶处理和增粘处理，提高回收料的加工性能，可获得再生料，第二方面，将其与发泡工艺结合，制备得到再生泡沫材料，为废弃料的利用提供了一条途径。其中，废弃料包括织物，且织物中包括pet。
28.在一些实施例中，上述步骤s10中，废弃料的特性黏数在0.55dl/g以下，便于加工和回收利用。其中，废弃料为织物时，还包括按照不同颜色对废弃料进行分拣处理。进一步地，借助机器视觉系统完成废弃料的颜色识别与分拣，即通过给识别系统提供一标准颜色
范围，基于物体表面颜色差异筛选掉其他杂色纺织品，获得同色的回收材料。需要说明的，织物以纤维为组成部分，包括但不限于衣物或服装厂边角料、玩具厂纺织品边角料及填充料、非织造布制品或工厂边角料、家纺制品及工厂边角料等。
29.在一些实施例中，废弃料为织物时，预处理具体包括如下步骤：
30.对织物进行摩擦处理、造粒处理，得到回收料。
31.本技术实施例对废弃料进行摩擦处理，可使废弃料尺寸变小，便于后面对织品进行回收处理，造粒处理，可获得一些可以回收的回收料。
32.在一些实施例中，摩擦处理的生产能力在400～700kg/h，功率为190kw，可对织物进行处理，且不破坏高分子材料的结构，提高高分子材料的回收率，另外，摩擦速度依靠实际功率调节。
33.在一些实施例中，摩擦处理中添加有抗氧剂，且抗氧剂包括ve、bht、bha或亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。进一步的，抗氧剂与回收料的质量比为0.1：98.2～0.5：97。具体实施例中，抗氧剂可以包括液态抗氧剂，向回收料中加入液态抗氧剂，得到第一混合料，液态抗氧剂便于和回收料进行混合，进而对废弃料所含的高分子材料起一定的稳定作用，抑制回收高分子材料材料在摩擦过程中的热降解，可提高高分子材料的回收率。相比于普通泡料制备方法而言，该摩擦方法避免了高温加水的过程(极易造成pet材料的降解)。其中，ve是一种天然的抗氧剂，利于环保，亚磷酸酯类抗氧剂如168，既耐高温又比酚类抗氧剂环保。
34.在一些实施例中，回收料包括pet，其中，pet是一种热塑性材料，是一种可回收材料。进一步的，回收料还包括pu或pa中的至少一种，对废弃料中的pu和pa也可进行回收，但对pet聚酯的回收效果最佳。在具体实施例中，以回收料的质量百分数为100％计，pet的含量为60％～100％，pu的含量为0～10％，pa的含量为0～30％，其中化学扩链温度为260～270℃，废旧pet纺织品摩擦料具有良好的成型加工性能，同时，所含的少量pu会在此温度下分解为烯烃和co2等物质借助机器的排气孔排出，而所含少量pa在此温度下仍可稳定存在，不影响后续发泡过程。本技术实施例提供制备方法结合化学发泡和物理发泡工艺，不用除去pu和pa材料，简化了发泡流程。
35.在一些实施例中，回收料的粒径为4～8目，在实际操作过程，对回收料进行筛分处理，将自动筛分，得到尺寸均一的材料，使用4～8目的标准筛除去过大颗粒，有效筛面面积和最大入料粒度依据材料批次的不同进行选择。进一步地，结合自动筛料机或振动筛，获得尺寸均一的废旧回收料。
36.在一些实施例中，上述步骤s20中，对回收料进行结晶与增粘处理的方法包括如下步骤：
37.对回收料依次进行预结晶处理、固相增粘处理、化学扩链处理、固相增粘处理。
38.以“预结晶-固相增粘-化学扩链-固相增粘”处理提高回收料的品质，从而提高回收材料的加工性能，其中，预结晶目的是提高材料软化点，防止发生粘结，且固相增粘过程同样伴随有结晶的发生，避免后续发泡过程中发生结晶影响发泡稳定性，同时结晶部分还可赋予材料强度。
39.在一些实施例中，预结晶处理的条件为80～140℃温度下保持1～6h，是对回收料的具体预结晶条件，进一步提高回收料的软化点，进而回收料防止发生粘结。
40.在一些实施例中，固相增粘处理的条件为120～160℃下，干燥10～20h，且保持真空度小于0.1mpa，是对回收料的固相增粘处理的具体条件，进一步提高回收料的粘度。
41.在一些实施例中，化学扩链处理的条件为260～270℃，在此温度范围内，废弃料摩擦料具有良好的成型加工性能。
42.在一些实施例中，化学扩链处理中添加的扩链剂包括环氧类、酸酐类、异氰酸酯类、噁唑啉类中的至少一种，环氧类扩链剂包括adr系列，使材料适度交联获得强度。本技术实施例中环氧类的多官能团扩链剂，增加支链比例，抑制发泡过程中的结晶可能。进一步的，化学扩链处理中添加的扩链剂和回收料的质量比为0.5：98.2～1.5：97，有利于控制pet扩链度。向第一混合料中加入扩链剂进行扩增反应，得到第二混合料，向第一混合料中加入扩链剂可提高熔体强度。
43.在一些实施例中，再生料的熔融指数在34～40g/10min。进一步的，再生料的特性黏数为0.60～0.85dl/g，便于熔融加工。
44.在一些实施例中，再生料包括再生切片，且再生切片的尺寸在5mm以内，便于熔融加工。
45.在一些实施例中，采用化学发泡法对再生料进行发泡处理，进一步的，发泡剂包括碳酸铵、碳酸氢钠等无机发泡剂或偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈等有机发泡剂。需要说明的，考虑设备投入成本与复杂度，可选化学发泡法完成发泡工艺，即将再生料输入螺杆挤出机，前段设置发泡剂加料口，中段螺杆设置为便于混合的螺杆叶形状，完成物料与发泡剂之间的充分混合，达到发泡均匀的目的。其中无机发泡剂，加热放出co2，发泡效果好，且污染小。
46.在一些实施例中，采用物理方法对再生料进行发泡处理，进一步的，发泡剂包括co2、n2、丁烷中的至少一种，所用物理发泡工艺以co2、n2、丁烷等惰性气体作为发泡剂，在泡沫材料制备过程中，直接将气体注入聚合物体系完成发泡。采用物理法完成的发泡工艺，相比于化学法的再利用方式，本技术实施例所用的物理回收方法具有低成本、工艺与设备配置简单、低耗能的特点。
47.在一些实施例中，采用物理发泡方法与化学发泡方法结合进行发泡处理，依据发泡工艺不同，得到具有不同泡孔尺寸与分布的泡沫塑料。
48.在一些实施例中，基于上述各步骤工艺及其条件，本技术实施例利用废弃料制备泡沫材料的方法包括如下步骤：
49.步骤s101：将回收得到的废弃料经预先挑选分类，得到同色的废弃料，其中，废弃料的特性黏数在0.55dl/g以下；
50.步骤s102：向回收料中加入液态抗氧剂，且液态抗氧剂和回收料的质量比为0.1：99.9～0.5：98.2，得到第一混合料，其中，液态抗氧剂包括ve、bht、bha或亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；
51.步骤s103：采用摩擦机对第一混合料进行摩擦处理，得到摩擦料，其中，摩擦处理的生产能力在400～700kg/h，功率为190kw；
52.步骤s104：采用自动筛料机或振动筛对摩擦料进行筛分处理，得到回收料，其中，筛分处理的目数为4～8目，且以回收料的质量百分数为100％计，pet的含量为60％～100％，pu的含量为0～10％，pa的含量为0～30％；
53.步骤s201：对回收料进行预结晶处理，得到预结晶料，其中，预结晶的温度预结晶处理的条件为80～140℃温度下保持1～6h；
54.步骤s202：对预结晶料进行固相增粘处理，得到第一增粘料，其中，温度为120～160℃下，干燥10～20h，且保持真空度小于0.1mpa；
55.步骤s203：向第一增粘料中加入扩链剂进行化学扩增处理，且扩链剂和回收料的质量比为0.5：98.2～1.5：97，得到第二混合料，其中，扩链剂包括环氧类、酸酐类、异氰酸酯类、噁唑啉类中的至少一种，且化学扩链处理的温度为260～270℃；
56.步骤s204：对第二混合料进行固相增粘处理，得到再生料，其中，温度为120℃下，干燥14h，且保持真空度小于0.1mpa；
57.步骤s301：向再生料中加入发泡剂进行发泡剂处理，且发泡剂和回收料的质量比为0.3：99.7～1：99，得到泡沫材料，其中，发泡剂包括碳酸铵、碳酸氢钠、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈中的至少一种。
58.本技术实施例提供的泡沫材料的制备方法，为废弃料的利用提供了一条合理途径，且制备的泡沫材料，具有良好的强度，密度、耐热性能，可应用于快递包装、风机发电叶片、隔温隔音等领域。另外，考虑环保与产品可成型性，本技术实施例实施条件、抗氧剂或扩链剂具有环保特性，且可成型。
59.本技术实施例第二方面提供了一种泡沫材料，包括上述本技术实施例利用废弃料制备泡沫材料的方法制备的泡沫材料。
60.本技术实施例泡沫材料，具有良好的强度，密度、耐热性能，可应用于包装、风机发电叶片、隔温隔音等领域。另外，考虑环保与产品可成型性。
61.在一些实施例中，泡沫材料的密度在0.4g/cm3以上，孔径在80～300μm，耐热120～170℃，压缩强度在1.2～1.6mpa，剪切强度在0.7～1.0mpa。本技术实施例提供的泡沫材料可应用于风电叶片芯材，代替pvc泡沫材料，因pet泡沫材料的耐高温性能和力学性能更加优异，且可减少树脂材料的使用，降低成本。
62.本技术实施例第三方面提供了上述本技术实施例利用废弃料制备的泡沫材料的应用。上述本技术实施例利用废弃料制备的泡沫材料在包装、风机发电叶片、隔温隔音材料中的应用。
63.正是由于本技术实施例泡沫材料，具有良好的强度，密度、耐热性能，因此本技术实施例的泡沫材料，可应用于包装、风机发电叶片、隔温隔音等领域。
64.为使本技术上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本技术实施例利用废弃料制备泡沫材料的方法、泡沫材料以及应用的进步性能显著的体现，以下通过多个实施例来举例说明上述技术方案。
65.实施例1
66.本实施例提供了一种利用废弃料制备泡沫材料的方法，包括如下步骤：
67.步骤s101：将回收得到的废弃料经预先挑选分类，得到同色的废弃料，其中，废弃料的特性黏数为0.6dl/g；
68.步骤s102：向回收料中加入ve液态抗氧剂，且液态抗氧剂和回收料的质量比为0.1：99.9，得到第一混合料；
69.步骤s103：采用摩擦机对第一混合料进行摩擦处理，得到摩擦料，其中，摩擦处理
的生产能力在400～700kg/h，功率为190kw；
70.步骤s104：采用自动筛料机或振动筛对摩擦料进行筛分处理，得到回收料，其中，筛分处理的目数为4～8目，且以回收料的质量百分数为100％计，pet的含量为99％，pu的含量为1，pa的含量为0％；
71.步骤s201：对回收料进行预结晶处理，得到预结晶料，其中，预结晶处理的条件为80℃温度下保持6h；
72.步骤s202：对预结晶料进行固相增粘处理，得到第一增粘料，其中，温度为120℃下，干燥20h，且保持真空度小于0.1mpa；
73.步骤s203：向第一增粘料中加入环氧类扩链剂进行化学扩增处理，且液态抗氧剂和回收料的质量比为0.1：99.9，得到第二混合料，且化学扩链处理的温度为260℃；
74.步骤s204：对第二混合料进行固相增粘处理，得到再生料，其中，温度为120℃下，干燥14h，且保持真空度小于0.1mpa；
75.步骤s301：向再生料中加入碳酸铵发泡剂进行发泡剂处理，且扩链剂和回收料的质量比为0.5：98.2，得到泡沫材料。
76.本实施例提供的发泡材料的发泡密度为0.4g/cm3，孔径在120～160μm范围内，耐热145～170℃范围内，压缩强度为1.4mpa，剪切强度为0.8mpa，因此，本实施例提供的发泡材料可应用于风电叶片芯材，代替pvc泡沫材料，因pet泡沫材料的耐高温性能和力学性能更加优异，且可减少树脂材料的使用，降低成本。
77.实施例2
78.本实施例提供了一种利用废弃料制备泡沫材料的方法，包括如下步骤：
79.步骤s101：将回收得到的废弃料经预先挑选分类，得到同色的废弃料，其中，废弃料的特性黏数在0.52dl/g，废弃料包括85％的pet和15％pa；
80.步骤s102：向回收料中加入亚磷酸酯类液态抗氧剂，且液态抗氧剂和回收料的质量比为0.5：98.2，扩链剂和回收料的质量比为1.5：97，且亚磷酸酯类液态抗氧剂和回收料的质量比为0.1：99.9，得到第一混合料；
81.步骤s103：采用摩擦机对第一混合料进行摩擦处理，得到摩擦料，其中，摩擦处理的生产能力在400～700kg/h，功率为190kw；
82.步骤s104：采用自动筛料机或振动筛对摩擦料进行筛分处理，得到回收料，其中，筛分处理的目数为4～8目，且以回收料的质量百分数为100％计，pet的含量为85％，pa的含量为15％；
83.步骤s201：对回收料进行预结晶处理，得到预结晶料，其中，预结晶处理的条件为130℃温度下保持4h；
84.步骤s202：对预结晶料进行固相增粘处理，得到第一增粘料，其中，温度为120℃下，干燥14h，且保持真空度小于0.1mpa；
85.步骤s203：向第一增粘料中加入环氧类扩链剂进行化学扩增处理，得到第二混合料，且化学扩链处理的温度为260；
86.步骤s204：对第二混合料进行固相增粘处理，得到再生料，其中，温度为150℃下，干燥15h，且保持真空度小于0.1mpa；
87.步骤s301：向再生料中加入偶氮二甲酰胺发泡剂进行发泡剂处理，且发泡剂和回
收料的质量比为1：99，得到泡沫材料。
88.本实施例提供的发泡材料的发泡密度为0.6g/cm3，孔径在80～110μm范围内，耐热在150～170℃范围内，压缩强度为1.4mpa，剪切强度为0.8mpa，因此，本实施例提供的发泡材料可应用于风电叶片芯材，代替pvc泡沫材料，因pet泡沫材料的耐高温性能和力学性能更加优异，且可减少树脂材料的使用，降低成本。
89.实施例3
90.本实施例提供了一种利用废弃料制备泡沫材料的方法，包括如下步骤：
91.步骤s101：将回收得到的废弃料经预先挑选分类，得到同色的废弃料，其中，废弃料的特性黏数在0.55dl/g以下，；
92.步骤s102：向回收料中加入ve液态抗氧剂，且液态抗氧剂和回收料的质量比为0.5：98.2，得到第一混合料；
93.步骤s103：采用摩擦机对第一混合料进行摩擦处理，得到摩擦料，其中，摩擦处理的生产能力在400～700kg/h，功率为190kw；
94.步骤s104：采用自动筛料机或振动筛对摩擦料进行筛分处理，得到回收料，其中，筛分处理的目数为4～8目，且以回收料的质量百分数为100％计，pet的含量为88％，pu的含量为10％，pa的含量为2％；
95.步骤s201：对回收料进行预结晶处理，得到预结晶料，其中，预结晶处理的条件为140℃温度下保持1h；
96.步骤s202：对预结晶料进行固相增粘处理，得到第一增粘料，其中，温度为160℃下，干燥10h，且保持真空度小于0.1mpa；
97.步骤s203：向第一增粘料中加入环氧类扩链剂进行化学扩增处理，且扩链剂和回收料的质量比为1.5：97，得到第二混合料且化学扩链处理的温度为260℃；
98.步骤s204：对第二混合料进行固相增粘处理，得到再生料，其中，温度为120℃下，干燥14h，且保持真空度小于0.1mpa；
99.步骤s301：向再生料中加入偶氮二异丁腈发泡剂进行发泡剂处理，且发泡剂和回收料的质量比为1：99，得到泡沫材料。
100.本实施例提供的发泡材料的发泡密度为0.5g/cm3，孔径在100～140μm范围内，耐热在160～170℃范围内，压缩强度为1.4mpa，剪切强度为0.95mpa，因此，本实施例提供的发泡材料可应用于风电叶片芯材，代替pvc泡沫材料，因pet泡沫材料的耐高温性能和力学性能更加优异，且可减少树脂材料的使用，降低成本。
101.对比例1
102.对比例1与实施例1至实施例3相比，不同点在于，对废弃料没有进行摩擦处理。
103.对比例2
104.对比例2与实施例1至实施例3相比，不同点在于，摩擦处理过程中没有添加抗氧剂。
105.实施例1至实施例3中的泡沫材料与对比例1和对比例2相比，具有更好的发泡密度，耐热性能，压缩强度，剪切强度。
106.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含
在本发明的保护范围之内。