一种聚氯乙烯木塑材料废弃物回收再利用的方法
【专利摘要】本发明公开了一种聚氯乙烯木塑材料废弃物回收再利用的方法，将粉碎后的聚氯乙烯木塑材料废弃物，碱金属碳酸化合物和增塑剂按一定重量份数，在一定转速下搅拌混合后，在170?200°C温度下挤出得到造粒料；再将造粒料在惰性气体氛围内，以两级升温速率由25°C升温至700?750°C进行炭化，再以5?10°C/min的降温速率降温至25°C，得到炭化材料；再将炭化材料浸入芳香族化合物中0.1?lh后取出，在惰性气体氛围内，以两级升温速率由25°C升温至850?950°C，恒温1?2h，再以15?20°C/min的降温速率降至25°C，得到多孔碳材料。本发明工艺简单、绿色环保、成本低，经济效益好。
【专利说明】一种聚氯乙烯木塑材料废弃物回收再利用的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及废弃物回收再利用的方法，具体涉及一种聚氯乙烯木塑材料废弃物回 收再利用的方法。
【背景技术】
[0002] 木塑，即木塑复合材料，是国内外近年蓬勃兴起的一类新型复合材料，指利用聚乙 烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，代替通常的树脂胶粘剂，与超过35%-70%以上的木粉、稻壳、秸 杆等废植物纤维混合成新的木质材料，再经挤压、模压、注射成型等塑料加工工艺，生产出 的板材或型材。木塑复合材料主要用于建材、家具、物流包装等行业。聚氯乙烯木塑材料为 聚氯乙烯与生物质如木粉、竹粉、苹果渣、甘蔗渣、棉杆粉、果壳的一种或几种通过挤出加工 制备的木塑材料，聚氯乙烯木塑材料广泛用作园林工艺、门板等建筑材料。在木塑材料加工 过程中和应用过程中不可避免会产生大量的边角料、废料、使用后的丢弃物等。由于聚氯 乙烯易分解，导致聚氯乙烯木塑废弃物回收再次加工困难；采用直接焚烧污染环境，且耗能 商。
[0003] 多孔碳材料是20世纪60年代发展起来的一种新型非极性碳素吸附剂材料。多孔 碳材料平均孔径分布均匀，具有很高的化学稳定性和气体选择性，目前多孔碳材料已广泛 应用于环境保护、化学工业、石油工业、食品加工、湿法冶金、药物精制、军事化防护等各个 领域。
[0004] 制备多孔碳材料的原料广泛，主要包括有机高分子聚合物（Saran树脂（聚偏二氯 乙烯）、酚醛树脂等）、各种煤及煤基衍生物（褐煤、烟煤、无烟煤等）、生物质（木材、果壳、 甘蔗渣等）、石油副产物（石油残渣、石油焦、石油浙青等），原料的不同使得制备多孔碳材 料工艺不同，所获得的多孔碳材料的性能也不同，因此寻找一种分子结构相对稳定的聚合 物以及聚合物混合物成为稳定制备多孔碳材料的一个趋势。
[0005] 聚氯乙烯在一定条件下，脱氯，形成双键，发生Diels-Alder反应成环，可获得多 孔碳材料产品。但单纯使用聚氯乙烯制备多孔碳材料中，一般含有未反应的氯原子，且易产 生闭孔现象，孔径分布较宽，孔结构复杂且难以控制，进而导致多孔碳材料的性能和稳定性 受到影响。而木塑材料中含有生物质，生物质含有纤维素和木质素，在一定条件下也可获得 多孔碳材料产品。因此，聚氯乙烯木塑材料中聚氯乙烯和生物质在一定条件下，可同时生成 多孔碳材料。为解决实现聚氯乙烯木塑材料的综合利用，获得一种工艺简单，易工业化，经 济效益好的制备多孔碳材料的方法，成为目前需要解决的一个关键问题。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种工艺简单、绿色环保、 成本低，经济效益好的聚氯乙烯木塑材料废弃物回收再利用的方法。
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种聚氯乙烯木塑 材料废弃物回收再利用的方法，包括以下步骤：
[0008] (a)按重量份数，将粉碎后的聚氯乙烯木塑材料废弃物90?98份，碱金属碳酸化 合物1?5份，增塑剂1?5份，在200?400rpm转速下搅拌混合后，在170?200°C温度 下经双螺杆挤出机挤出造粒，得到造粒料；
[0009] (b)将步骤（a)得到的造粒料在惰性气体氛围内，以升温速率2. 5?5°C /min由 25°C升温至300?400°C，恒温0. 1?lh，再以升温速率5?10°C /min升温至700?750°C， 恒温1?I. 5h进行炭化，然后以5?10°C /min的降温速率降温至25°C，得到炭化材料；
[0010] (c)步骤（b)得到的炭化材料浸入芳香族化合物中0. 1?Ih后取出，在惰性气体 氛围内，以升温速率5?10°C /min由25°C升温至400?600°C，恒温0. 1?lh，再以升温 速率2. 5?5°C /min升温至850?950°C，恒温1?2h，然后以15?20°C /min的降温速 率降至25°C，得到多孔碳材料。
[0011] 作为本发明的优选实施方式，步骤（a)中所述的碱金属碳酸化合物为Na2CO 3* NaHCO3或两种的混合物。
[0012] 作为本发明的优选实施方式，步骤（a)中所述的增塑剂为甲基丙烯酸甲酯/丙烯 酸酯的共聚物、甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯的共聚物或两种共聚物的混合物。
[0013] 作为本发明的优选实施方式，步骤（a)中所述的挤出造粒时物料在双螺杆挤出机 中的停留时间为25-35分钟。
[0014] 作为本发明的优选实施方式，步骤（C)中所述的芳香族化合物为苯、甲苯、二甲苯 中的一种或几种的混合物。
[0015] 作为本发明的优选实施方式，所述的多孔碳材料平均孔径为25-100nm，比表面积 在 1000-2000m2/g。
[0016] 本发明所述的聚氯乙烯木塑材料为聚氯乙烯与木粉、竹粉、苹果渣、甘蔗渣、棉杆 粉、果壳的一种或几种加工制备的木塑材料。本发明所述的聚氯乙烯木塑材料废弃物为聚 氯乙烯木塑材料加工过程中或使用所产生的边角料、废料、使用后的丢弃物等，将聚氯乙烯 木塑材料废弃物粉粹后作为原料备用。
[0017] 本发明中通过步骤（a)使一定比例的聚氯乙烯木塑材料废弃物、碱金属碳酸化合 物和增塑剂混合均匀，同时在熔融过程中，聚氯乙烯木塑材料废弃物发生初步分解，进而获 得步骤（b)所需的造粒料。
[0018] 原料的配比对多孔碳材料的力学性能和制备条件和步骤有较大影响，合理配制原 料的配比是获得高性能的多孔碳材料的关键步骤。聚氯乙烯木塑材料在制备过程中已添加 多种加工助剂，如增塑剂、润滑剂、抗氧剂等，聚氯乙烯木塑材料废弃物在再加工过程中，仅 需再加入较为少量的增塑剂以便在双螺杆挤出过程中顺利挤出成型，为降低多孔碳材料制 备成本，本发明中所使用的增塑剂用量优选为1?5份。为保证加入的增塑剂与聚氯乙烯 木塑材料废弃物具有很好的相容性，避免原料混合物中产生分相，进而影响多孔碳材料的 孔径均匀性，增塑剂为甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯的共聚物、甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯的共 聚物或两种共聚物的混合物，优选甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯的共聚物。
[0019] 碱金属碳酸化合物与聚氯乙烯木塑材料废弃物混合，能提高聚氯乙烯木塑材料废 弃物的脱氯速率，减少步骤（b)和步骤（C)中预分解和炭化时间；同时吸收聚氯乙烯木塑材 料受热时产生的HCl并生成水，生成的水在高温下气化后在炭化材料中产生微小气泡，形 成微孔发泡的炭化材料，而形成的微孔发泡的结构提高了吸收聚氯乙烯木塑材料废弃物受 热所产生的HCl的效率，促进了聚氯乙烯木塑材料废弃物的脱氯速率，减少了 HCl对环境污 染和设备的腐蚀。因此，本发明所述的碱金属碳酸化合物为Na2CO3或NaHCO3或两种的混合 物，优选为NaHCO 3，碱金属碳酸化合物用量为1-5份。
[0020] 双螺杆挤出过程中，一方面将各组分材料混合均匀，另一方面将混合物进行预分 解，因此需要一定的挤出温度和物料停留时间，挤出温度应满足聚氯乙烯木塑材料废弃物 与增塑剂可充分的熔融塑化和混合，但温度太高会导致大量的HCl产生，进而腐蚀双螺杆 挤出机，因此所述的双螺杆挤出温度为170?200°C，物料停留时间也是保证聚氯乙烯木塑 材料废弃物与增塑剂、碱金属碳酸化合物可充分的熔融塑化和混合的一个重要因素，而碱 金属碳酸化合物在物料中的分散性也决定了其吸收步骤（b)所产生HCl的能力。停留时间 太短，聚氯乙烯木塑材料废弃物与增塑剂、碱金属碳酸化合物不能充分熔融塑化和混合，停 留时间太长，能耗高，效率低。因此本发明中物料在双螺杆挤出机中的停留时间为25-35分 钟。
[0021] 步骤（b)的目的是将步骤（a)所形成的造粒料进行碳化。该步骤是在在惰性气体 条件下，进行两步热分解反应。其中第一步热分解主要是将聚氯乙烯木塑材料废弃物中的 聚氯乙烯和木粉材料进行初步的热分解，并将步骤（a)中添加的增塑剂进行热分解去除； 第二步热分解将进一步分解聚氯乙烯和木粉材料，进而使得聚氯乙烯木塑材料废弃物中聚 氯乙烯和生物质各基团、桥键、自由基和芳环发生复杂的分解缩聚反应，并在一定降温速率 下形成炭化材料结构。
[0022] 本发明步骤（b)中，在热解条件下，聚氯乙烯木塑材料废弃物中聚氯乙烯和生物 质各基团、桥键、自由基和芳环发生复杂的分解缩聚反应，而聚氯乙烯和生物质分解过程 中，分解温度不同，进而可以形成部分多孔碳材料，作为模板剂，从而导致炭化物孔隙的形 成、孔径的扩大和收缩。影响炭化效果的主要因素是升温速率、炭化温度与恒温时间。升温 过程中聚氯乙烯木塑材料废弃物进行脱氯分解、形成双键，发生Diels-Alder反应，形成苯 环骨架结构，本发明中所述的步骤（a)制得的造粒料中，由于以聚氯乙烯木塑材料废弃物 为主要原料，含有大量的易降解的生物质，因此需要在惰性气体N 2或/和Ar氛围内进行初 步升温，此过程中，升温速率过快，会导致裂解反应太迅速，温度太高，时间太长，均易使得 造粒料在降解过程中形成闭孔，进而使得碳化材料产率下降，影响多孔碳材料的平均孔径 和比表面积大小，导致多孔碳材料性能不佳，因此第一步升温选择以升温速率2. 5?5°C / min由25 °C下开始升温至300?400 °C进行,恒温0? 1?Ih。
[0023] 由于上一步升温已初步形成碳化材料骨架，为节约能源，去除聚氯乙烯木塑材料 废弃物中添加的增塑剂、润滑剂、抗氧化剂等添加剂以及步骤（a)中添加的增塑剂，同时使 得造粒料更好的碳化，因此在第二步升温过程中，提高反应速率，增加反应温度，升温速率 为5?10°C /min，并将温度升至700?750°C，恒温1?I. 5h。
[0024] 炭化材料在降温过程中，会形成部分孔径收缩，降温速率过快，使得炭化材料骨架 形成较快，不利于制备出高比表面积的炭化材料，也不利于炭化材料下一步碳沉积的进行； 而降温速率太慢，会使得炭化材料骨架形成太慢，容易导致炭化材料形成闭孔现象，也不利 于制备出高比表面积的炭化材料，因此本发明选取降温速率为5?KTC /min。
[0025] 步骤（c)将步骤（b)所形成的孔径大、孔径分布不均的炭化材料浸入可与之反应 的芳香族化合物，进而调节多孔碳材料的孔径和孔径分布，主要通过在惰性气体条件下，进 行两步热分解过程，其中第一步热分解主要将炭化材料与芳香族化合物进行Diels-Alder 初步反应，并在一定降温速率下初步形成多孔碳材料结构，分解挥发不与炭化材料反应的 杂质；第二步热分解将进一步进行Diels-Alder反应，形成稳定分子结构，并在一定降温速 率下形成多孔碳材料结构。
[0026] 炭化后的多孔碳材料具有孔径较大，且孔径分布较宽等问题，影响多孔碳材料的 性能和应用。为控制多孔碳材料的孔径以及孔径分布均匀，保证多孔碳材料的性能稳定， 本发明将炭化后的材料进行调控，选取易与炭化材料浸润的芳香族化合物，所述的芳香族 化合物为苯、甲苯、二甲苯中的一种或几种的混合物，优选苯，浸润时间为〇. 1?lh。因步 骤（b)中的多孔材料在聚氯乙烯和生物质的协同分解和适当的降温速率下，已基本形成骨 架，因此，本步骤中的第一步升温速率选取为5?KTC /min，由25°C下开始升温至400? 600°C，恒温0. 1?lh，使得芳香族化合物与步骤（b)制得的炭化材料进行初步的反应。在 第二次升温过程中，为使芳香族化合物与步骤（b)制得的炭化材料进一步的发生反应，而 不形成大量的小分子脱落，升温速率选为2. 5?5°C /min ;为使分子形成热稳定的结构，无 不稳定端基存在，避免影响多孔碳材料的应用，选择升温至850?950°C，恒温1?2h ;为降 低多孔碳材料的孔径，增加比表面积，选择15?20°C /min的降温速度降温至25°C，形成多 孔碳材料。
[0027] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0028] 1、成本低，经济效益好，本发明利用聚氯乙烯木塑材料废弃物回收再利用制备 附加值高的多孔碳材料，制得的多孔碳材料性能优良，稳定好，多孔碳材料平均孔径为 25-100nm，比表面积为1000-2000m 2/g，可用于空分分离、储氢、气体分离、CO2捕捉等领域， 经济效益十分显著；
[0029] 2、通过原料配方、处理步骤及参数的优化，解决了现有技术使用聚氯乙烯制备得 至_多孔碳材料结构中存有不稳定氯原子，易产生闭孔现象，难以控制孔径及比表面积，进 而导致多孔碳材料的性能和稳定性受到影响的问题；
[0030] 3、工艺简单、绿色环保，本发明的处理方法有效提高了聚氯乙烯木塑材料废弃物 的处理效率，减少了处理过程中有毒有害气体HCl对工作环境的污染和设备的腐蚀，降低 了热分解温度和热处理时间，降低了能耗，解决了采用直接焚烧处理导致的环境污染和耗 能商的问题。
【具体实施方式】
[0031] 以下结合具体实施例对本发明进行进一步的说明，但本发明并不局限于所述的实 施例。
[0032] 本发明实施例中制得的多孔碳材料的性能参数按以下方法测定：
[0033] 平均孔径和比表面积采用Micromeritics公司的ASAP2010C型氮气吸附-脱附 分析仪测定，以氮气为吸附质，在液氮温度（77K)下测定。
[0034] 实施例1
[0035] 按质量比90:5:5,称取粉碎后的聚氯乙烯木塑材料废弃物45kg，NaHC032. 5kg，甲 基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物2. 5kg，在200rpm转速下混合25min后，经长径比35:1的 双螺杆挤出机（厂家：青岛科创塑料机械有限公司）挤出造粒，设定双螺杆挤出机的混合 段温度为170°C，塑化段温度为190°C，压缩段温度为200°C，机头温度为180°C，控制物料的 进料速度，使物料在双螺杆挤出机中的停留时间为25分钟，得到造粒料。将得到的造粒料 放入烘箱中，在惰性气体N2氛围内，以升温速率2. 5°C /min由25°C开始升温至300°C，恒温 0. lh，再以升温速率5°C /min升温至700°C，恒温Ih进行炭化，然后以降温速率5°C /min降 温至25°C，形成炭化材料。将形成的炭化材料浸入苯中0. Ih后取出，放入烘箱中，在惰性 气体N2氛围内，以升温速率5°C /min由25°C开始升温至400°C，恒温0. lh，再以升温速率 2. 5°C /min升温至850°C，恒温lh，然后以降温速率15°C /min降温至25°C，形成多孔碳材 料。多孔碳材料平均孔径为50nm，比表面积为1800m2/g。
[0036] 实施例2
[0037] 按质量比95:2:3,称取粉碎后的聚氯乙烯木塑材料废弃物47. 5kg，Na2CO3Ikg,甲 基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物I. 5kg，在300rpm转速下混合15min后，经长径比35:1的双 螺杆挤出机（厂家：青岛科创塑料机械有限公司）挤出造粒，设定双螺杆挤出机的混合段 温度为170°C，塑化段温度为190°C，压缩段温度为200°C，机头温度为185°C，控制物料的进 料速度，使物料在双螺杆挤出机中的停留时间为26分钟，得到造粒料。将得到的造粒料放 入烘箱中，在惰性气体Ar氛围内，以升温速率3. 5°C /min由25°C开始升温至350°C，恒温 0. 5h，再以升温速7. 5°C /min升温至725°C，恒温I. 25h进行炭化，然后以降温速率7. 5°C / min降温至25°C，形成炭化材料。将形成的炭化材料浸入甲苯中0. 5h后取出，放入烘箱中， 在惰性气体Ar氛围内，以升温速率7. 5°C /min由25°C开始升温至500°C，恒温0. 5h，再以 升温速率3. 5°C /min升温至875°C，恒温I. 5h，然后以降温速率17. 5°C /min降温至25°C， 形成多孔碳材料。多孔碳材料平均孔径为25nm，比表面积为2000m2/g。
[0038] 实施例3
[0039] 按质量比98:1:1，称取粉碎后的聚氯乙烯木塑材料废弃物49kg，NaHCO3O. 5kg，甲 基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物〇. 5kg，在400rpm转速下混合5min后，经长径比35:1的 双螺杆挤出机（厂家：青岛科创塑料机械有限公司）挤出造粒，设定双螺杆挤出机的混合 段温度为170°C，塑化段温度为190°C，压缩段温度为200°C，机头温度为190°C，控制物料 的进料速度，使物料在双螺杆挤出机中的停留时间为27分钟，得到造粒料。将得到的造粒 料放入烘箱中，在惰性气体N 2Ar混合气体氛围内，以升温速率5°C /min由25°C开始升温 至400°C，恒温lh，再以升温速率KTC /min升温至750°C，恒温I. 5h进行炭化，然后以降温 速率KTC /min降温至25°C，形成炭化材料。将形成的炭化材料浸入二甲苯中Ih后取出， 放入烘箱中，在惰性气体N2Ar混合气体氛围内，以升温速率10°C /min由25°C开始升温至 600°C，恒温lh，再以升温速率5°C /min升温至900°C，恒温2h，然后以降温速率20°C /min 降温至25°C，形成多孔碳材料。多孔碳材料平均孔径为100nm，比表面积为1000m2/g。
[0040] 实施例4
[0041] 按质量比92:4:4,称取粉碎后的聚氯乙烯木塑材料废弃物46kg，NaHC032kg，甲基 丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物2kg，在200rpm转速下混合28min后，经长径比35:1的双螺 杆挤出机（厂家：青岛科创塑料机械有限公司）挤出造粒，设定双螺杆挤出机的混合段温 度为170°C，塑化段温度为190°C，压缩段温度为200°C，机头温度为180°C，控制物料的进 料速度，使物料在双螺杆挤出机中的停留时间为30分钟，得到造粒料。将得到的造粒料放 入烘箱中，在惰性气体N 2Ar混合气体氛围内，以升温速率3. 5°C /min由25°C开始升温至 300°C，恒温0. 5h，再以升温速率KTC /min升温至725°C，恒温Ih进行炭化，然后以降温速 率7. 5°C/min降温至25°C，形成炭化材料。将形成的炭化材料浸入苯中Ih后取出，放入烘 箱中，在惰性气体N2Ar混合气体氛围内，以升温速率5°C /min由25°C开始升温至500°C， 恒温lh，再以升温速率3. 5°C /min升温至850°C，恒温I. 5h，然后以降温速率20°C /min降 温至25°C，形成多孔碳材料。多孔碳材料平均孔径为88nm，比表面积为1200m2/g。
[0042] 实施例5
[0043] 按质量比97:1:2,称取粉碎后的聚氯乙烯木塑材料废弃物48. 5kg，Na2CO3O. 5kg， 甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物lkg，在300rpm转速下混合20min后，经长径比35:1的双 螺杆挤出机（厂家：青岛科创塑料机械有限公司）挤出造粒，设定双螺杆挤出机的混合段温 度为170°C，塑化段温度为190°C，压缩段温度为200°C，机头温度为180°C，控制物料的进料 速度，使物料在双螺杆挤出机中的停留时间为31分钟，得到造粒料。将得到的造粒料放入 烘箱中，在惰性气体Ar氛围内，以升温速率2. 5°C /min由25°C开始升温至350°C，恒温lh， 再以升温速7. 5°C /min升温至700°C，恒温I. 25h进行炭化，然后以降温速率KTC /min降 温至25°C，形成炭化材料。将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 气体Ar氛围内，以升温速率7.5°C /min由25°C开始升温至600°C，恒温0.5h，再以升温速 率2. 5°C /min升温至875°C，恒温2h，然后以降温速率17. 5°C /min降温至25°C，形成多孔 碳材料。多孔碳材料平均孔径为25nm，比表面积为2000m2/g。
[0044] 实施例6
[0045] 按质量比94:3:3,称取粉碎后的聚氯乙烯木塑材料废弃物47kg，NaHCO3L 5kg，甲 基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物I. 5kg，在400rpm转速下混合15min后，经长径比35:1的双 螺杆挤出机（厂家：青岛科创塑料机械有限公司）挤出造粒，设定双螺杆挤出机的混合段温 度为170°C，塑化段温度为190°C，压缩段温度为200°C，机头温度为180°C，控制物料的进料 速度，使物料在双螺杆挤出机中的停留时间为28分钟，得到造粒料。将得到的造粒料放入 烘箱中，在惰性气体N 2氛围内，以升温速率5°C /min由25°C开始升温至400°C，恒温0. lh， 再以升温速率5°C /min升温至750°C，恒温I. 5h进行炭化，然后以降温速率5°C /min降温 至25°C，形成炭化材料。将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 气体N2氛围内，以升温速率10°C /min由25°C开始升温至400°C，恒温0. lh，再以升温速率 5°C /min升温至950°C，恒温lh，然后以降温速率15°C /min降温至25°C，形成多孔碳材料。 多孔碳材料平均孔径为38nm，比表面积为1630m2/g。
[0046] 实施例7
[0047] 按质量比92:4:4,称取粉碎后的聚氯乙烯木塑材料废弃物46kg，Na2CO3和NaHCO 3 混合物（Na2CO3与NaHCO3的质量比为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/丙烯酸酯共聚物与甲基丙烯酸甲 酯/苯乙烯共聚物的质量比为I: l)2kg，在200rpm转速下混合30min后，经长径比35:1的 双螺杆挤出机（厂家：青岛科创塑料机械有限公司）挤出造粒，设定双螺杆挤出机的混合段 温度为170°C，塑化段温度为190°C，压缩段温度为200°C，机头温度为180°C，控制物料的进 料速度，使物料在双螺杆挤出机中的停留时间为29分钟，得到造粒料。将得到的造粒料放 入烘箱中，在惰性气体Ar氛围内，以升温速率3. 5°C /min由25°C开始升温至350°C，恒温 0. 5h，再以升温速7. 5°C /min升温至725°C，恒温I. 25h进行炭化，然后以降温速率7. 5°C / min降温至25°C，形成炭化材料。将形成的炭化材料浸入甲苯中0. 5h后取出，放入烘箱中， 在惰性气体Ar氛围内，以升温速率7. 5°C /min由25°C开始升温至500°C，恒温0. 5h，再以 升温速率3. 5°C /min升温至900°C，恒温I. 5h，然后以降温速率17. 5°C /min降温至25°C， 形成多孔碳材料。多孔碳材料平均孔径为77nm，比表面积为1300m2/g。
[0048] 实施例8
[0049] 按质量比97:1:2，称取粉碎后的聚氯乙烯木塑材料废弃物48. 5kg，Na2CO3和 NaHCO3 混合物（Na2C03与NaHC03的质量比为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/丙烯酸酯共聚物与甲基丙烯 酸甲酯/苯乙烯共聚物的质量比为4:1) lkg，在300rpm转速下混合20min后，经长径比35:1 的双螺杆挤出机（厂家：青岛科创塑料机械有限公司）挤出造粒，设定双螺杆挤出机的混合 段温度为175°C，塑化段温度为190°C，压缩段温度为200°C，机头温度为180°C控制物料的 进料速度，使物料在双螺杆挤出机中的停留时间为32分钟，得到造粒料。将得到的造粒料 放入烘箱中，在惰性气体Ar氛围内，以升温速率3. 5°C /min由25°C开始升温至350°C，恒温 0. 5h，再以升温速7. 5°C /min升温至725°C，恒温I. 25h进行炭化，然后以降温速率7. 5°C / min降温至25°C，形成炭化材料。将形成的炭化材料浸入苯、甲苯和二甲苯混合液（苯、甲 苯和二甲苯的摩尔比为1 :1 :1)中0. 5h后取出，放入烘箱中，在惰性气体Ar氛围内，以升 温速率7. 5°C /min由25°C开始升温至500°C，恒温0. 5h，再以升温速率3. 5°C /min升温至 875°C，恒温I. 5h，然后以降温速率17. 5°C /min降温至25°C，形成多孔碳材料。多孔碳材料 平均孔径为56nm，比表面积为1680m2/g。
[0050] 实施例9
[0051] 按质量比94:3:3,称取粉碎后的聚氯乙烯木塑材料废弃物47kg，Na2CO 3和NaHCO3 混合物（Na2CO3与NaHCO3的质量比为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/丙烯酸酯共聚物与甲基丙烯酸甲 酯/苯乙烯共聚物的质量比为1:2) I. 5kg，在400rpm转速下混合3min后，经长径比35:1的 双螺杆挤出机（厂家：青岛科创塑料机械有限公司）挤出造粒，设定双螺杆挤出机的混合 段温度为170°C，塑化段温度为185°C，压缩段温度为200°C，机头温度为180°C，控制物料的 进料速度，使物料在双螺杆挤出机中的停留时间为35分钟，得到造粒料。将得到的造粒料 放入烘箱中，在惰性气体N 2Ar混合气体氛围内，以升温速率5°C /min由25°C开始升温至 400°C，恒温lh，再以升温速率KTC /min升温至750°C，恒温I. 5h进行炭化，然后以降温速 率10°C /min降温至25°C，形成炭化材料。将形成的炭化材料浸入苯和二甲苯混合物（苯 和二甲苯的摩尔比为1 :1)中Ih后取出，放入烘箱中，在惰性气体N2Ar混合气体氛围内， 以升温速率KTC /min由25°C开始升温至600°C，恒温lh，再以升温速率5°C /min升温至 900°C，恒温2h，然后以降温速率20°C /min降温至25°C，形成多孔碳材料。多孔碳材料平均 孔径为68nm，比表面积为1480m2/g。
[0052] 实施例10
[0053] 按质量比95:2:3,称取粉碎后的聚氯乙烯木塑材料废弃物47. 5kg，Na2CO3Ikg,甲 基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物I. 5kg，在300rpm转速下混合5min后，经长径比35:1的双 螺杆挤出机（厂家：青岛科创塑料机械有限公司）挤出造粒，设定双螺杆挤出机的混合段温 度为170°C，塑化段温度为190°C，压缩段温度为200°C，机头温度为185°C，控制物料的进料 速度，使物料在双螺杆挤出机中的停留时间为33分钟，得到造粒料。将得到的造粒料放入 烘箱中，在惰性气体N2氛围内，以升温速率5°C /min由25°C开始升温至400°C，恒温0. lh， 再以升温速率5°C /min升温至750°C，恒温I. 5h进行炭化，然后以降温速率5°C /min降温 至25°C，形成炭化材料。将形成的炭化材料浸入甲苯和甲苯混合物（甲苯和甲苯的摩尔比 为1 :1)中0. Ih后取出，放入烘箱中，在惰性气体N2氛围内，以升温速率10°C /min由25°C 开始升温至400°C，恒温0. lh，再以升温速率5°C /min升温至950°C，恒温lh，然后以降温 速率15°C /min降温至25°C，形成多孔碳材料。多孔碳材料平均孔径为94nm，比表面积为 1120m2/g。
【权利要求】
1. 一种聚氯乙烯木塑材料废弃物回收再利用的方法，其特征在于包括以下步骤： (a) 按重量份数，将粉碎后的聚氯乙烯木塑材料废弃物90?98份，碱金属碳酸化合物 1?5份，增塑剂1?5份，在200?400rpm转速下搅拌混合后，在170?20(TC温度下经 双螺杆挤出机挤出造粒，得到造粒料； (b) 将步骤（a)得到的造粒料在惰性气体氛围内，以升温速率2. 5?5°C /min由25°C 升温至300?400°C，恒温0. 1?lh，再以升温速率5?10°C /min升温至700?750°C，恒 温1?I. 5h进行炭化，然后以5?10°C /min的降温速率降温至25°C，得到炭化材料； (c) 将步骤（b)得到的炭化材料浸入芳香族化合物中0. 1?Ih后取出，在惰性气体氛 围内，以升温速率5?10°C /min由25°C升温至400?600°C，恒温0. 1?lh，再以升温速 率2. 5?5°C /min升温至850?950°C，恒温1?2h，然后以15?20°C /min的降温速率 降至25°C，得到多孔碳材料。
2. 根据权利要求1所述的聚氯乙烯木塑材料废弃物回收再利用的方法，其特征在于步 骤（a)中所述的碱金属碳酸化合物为Na2CO 3或NaHCO3或两种的混合物。
3. 根据权利要求1所述的聚氯乙烯木塑材料废弃物回收再利用的方法，其特征在于步 骤（a)中所述的增塑剂为甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯的共聚物、甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯 的共聚物或两种共聚物的混合物。
4. 根据权利要求1所述的聚氯乙烯木塑材料废弃物回收再利用的方法，其特征在于步 骤（a)中所述的挤出造粒时物料在双螺杆挤出机中的停留时间为25-35分钟。
5. 根据权利要求1所述的聚氯乙烯木塑材料废弃物回收再利用的方法，其特征在于步 骤（c)中所述的芳香族化合物为苯、甲苯、二甲苯中的一种或几种的混合物。
6. 根据权利要求1所述的聚氯乙烯木塑材料废弃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径为25-100nm，比表面积为1000-2000m 2/g。
【文档编号】B09B3/00GK104211041SQ201410354697
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年7月24日 优先权日:2014年7月24日
【发明者】付铁柱, 张成德, 姜文军 申请人:巨化集团技术中心