本发明属于材料制备
技术领域：
，具体的是涉及一种利用工业固废制备的手机壳原材料，以及制备方法。
背景技术：
：随着科技水平的快速发展，科技美容这一行业作为新型产业新生而出。针对手机品牌和功能的增加而呈多样化，将手机保护壳按质地分有pc壳、硅胶、硬塑、皮套、金属钢化玻璃壳、软塑料等。手机保护壳不仅作为装饰品，最重要的是更能保护手机——防摔、防刮、防震等。因此，对手机壳原材料的力学性能要求很大，但与此同时，也会增大手机壳原材料的制造成本。高炉渣，是由于高炉炼铁过程中，非挥发组分形成的固体废物；废石膏，是以硫酸钙为主要成分的一种工业废渣，目前很少有将高炉渣、废石膏再次利用的。煤渣，是由于火力发电而产生的副产物，在水泥、耐火材料等的制备上发挥一定作用。因此可见绝大多数的工业固废都没有被合理有效的利用，这些工业固废的堆积不仅会污染环境，还极大程度上造成资源浪费，造成经济损失。而工业固废的成分多样，可以寻找合适的方法将其高效高值化利用。技术实现要素：本发明的目的是提供一种合理利用工业固废、显著增强力学性能降低生产成本的手机壳原材料及其制备方法。为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种利用工业固废制备的手机壳原材料，由按质量比为100-150:40-60:15-18:10-12:20-25:2-2.5:0.5-0.8:0.8-1.2的pvc、改性煤渣、预处理的高炉渣、增塑剂、废石膏、复合稳定剂、内润滑剂、外润滑剂制备而成。优选的，增塑剂为邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二仲辛酯、邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二丁酯中的一种或多几种。优选的，内润滑剂为硬脂酸醇、硬脂酸酰胺、蓖麻油酸酞胺、脂肪酸季戊四醇、单硬脂酸甘油酯、硬脂酸、硬脂酸丁酯、羟基硬脂酸、液体石油中的一种或多种。优选的，外润滑剂为氧化聚乙烯蜡、羟基硬脂酸、硬脂酸丁酯、单硬脂酸甘油酯、硬脂醇中的一种或多种。一种利用工业固废制备的手机壳原材料的制备方法，包括如下步骤：(1)改性煤渣的制备：将煤渣煅烧、冷却后，加入乙醇溶液进行超声萃取，得到净化煤渣；按质量比称取净化煤渣、硅烷偶联剂、引发剂，混合、研磨后，得到改性煤渣；(2)预处理的高炉渣的制备：将高炉渣煅烧、冷却后得到预处理的高炉渣；(3)手机壳原材料的制备：按质量比称取pvc、改性煤渣、预处理的高炉渣、增塑剂、废石膏、复合稳定剂、内润滑剂、外润滑剂，混合均匀后，在挤出机中连续挤出，得到手机壳原材料。更进一步的，步骤(1)中煤渣煅烧的温度为740℃-830℃、煅烧时间为7h-9h。更进一步的，步骤(1)中冷却后将煤渣研磨成粒径为80-120目的颗粒。更进一步的，步骤(1)中超声萃取2-4次。更进一步的，步骤(1)中净化煤渣、硅烷偶联剂、引发剂的质量比为120-150:5-8:0.2-0.5。更进一步的，步骤(1)中将净化煤渣、硅烷偶联剂、引发剂在55℃-65℃下进行混合、研磨。更进一步的，研磨后的粒径为80-120目。更进一步的，步骤(2)中高炉渣煅烧的温度为460℃-550℃、煅烧时间为4h-6h。更进一步的，步骤(2)中冷却后还包括筛选，筛选的粒径为120-130目。与现有技术相比，本发明的优点是：本发明将高炉渣、煤渣经活化处理后加入到手机壳原材料的制备方法中，活化处理后的高炉渣、煤渣和基料的相容性较好，并且加入的废石膏能够充当无机颗粒。由于本发明加入高炉渣、煤渣、废石膏，一方面显著降低了手机壳原材料的制造成本，另一方面还显著增强了手机壳原材料的力学性能，如在拉伸性方面抗拉伸强度为125-150mpa，在抗冲击性能方面抗冲强度为205-250kj/m2，延长了手机壳的使用寿命。本发明合理利用了工业固废，解决了环境污染问题，同时还降低了资源浪费造成的经济损失。同时，本发明的制备方法工艺步骤简单、操作易行，降低了生产成本。具体实施方式下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。本实施例中使用双螺杆挤出机进行手机壳原材料的连续挤出造粒。其中，从进料口到出料口这段螺杆分为三个区域，分别是输送段、熔融段和熔炼段。输送段的温度不宜太高，温度太高会影响物料在此段的输送和受到的剪切作用；温度太低，螺杆受力过大或容易卡死。输送段的温度一般略接近熔融段的温度。熔融段的温度太低，树脂半融，到后段包覆性差；温度太高，树脂流动提高，温炼与剪切作用变小，甚至出现高温降解。熔炼段，物料在此段细化分散，形成理想的尺寸和结构。根据本发明使用的原材料，本实施例中使用的双螺杆挤出机输送段温度为120-140℃、熔融段温度为165-175℃、熔炼段温度为180-185℃。口模是安装在挤出机/造粒机末端的有孔部件，它使挤出物形成规定的横截面形状。口模连接件是位于口模和料筒之间的那部分，即：安装在料筒末端的整个组合装置称为口模或机头。本发明挤出造粒步骤包括依次经过的第一造粒步骤、第二造粒步骤、第三造粒步骤和第四造粒步骤，即：挤出造粒时原料依次通过口模一、口模二、口模三、口模四进行挤出造粒，由于不同口模的出料口直径不同，经过四个口模使所述手机壳原材料的粒径逐步达到设定范围，以得到设定规格的手机壳原材料。本发明通过使用具有多个口模的双螺杆挤出机进行挤出造粒，一体形成具有多层的粒子，生产工艺更简单、省时。其中，不同口模设置不同温度，其中，口模一温度为165-170℃、口模二温度为170-173℃、口模三温度为172-175℃、口模四温度为175-180℃。本实施例中使用双螺杆挤出机进行挤出造粒时，造粒机的主机转速控制在8-12转/分钟，喂料速度控制在120-140转/分钟。实施例1(1)改性煤渣的制备：将煤渣在740℃下煅烧9h，冷却后将煤渣研磨成粒径为80目的颗粒，加入乙醇溶液进行超声萃取2次，得到净化煤渣；按质量比为120:6:0.3称取净化煤渣、硅烷偶联剂、引发剂，在58℃下进行混合、研磨，研磨后的粒径为80目，得到改性煤渣；(2)预处理的高炉渣的制备：将高炉渣煅烧在510℃煅烧5.5h，冷却后，筛选出粒径为120目得到预处理的高炉渣；(3)手机壳原材料的制备：按质量比为100:50:16:10:20:2.2:0.5:0.8称取pvc、改性煤渣、预处理的高炉渣、邻苯二甲酸二正辛酯、废石膏、复合稳定剂、羟基硬脂酸、硬脂醇，在高混机中混合均匀后，在双螺杆挤出机中连续挤出，得到手机壳原材料。其中，双螺杆挤出机主机转速为8转/分钟、喂料速度为120转/分钟。双螺杆挤出机输送段温度为140℃、熔融段温度为170℃、熔炼段温度为180℃，口模一温度为170℃、口模二温度为173℃、口模三温度为175℃、口模四温度为180℃。实施例2(1)改性煤渣的制备：将煤渣在800℃下煅烧8h，冷却后将煤渣研磨成粒径为90目的颗粒，加入乙醇溶液进行超声萃取3次，得到净化煤渣；按质量比为150:5:0.4称取净化煤渣、硅烷偶联剂、引发剂，在60℃下进行混合、研磨，研磨后的粒径为90目，得到改性煤渣；(2)预处理的高炉渣的制备：将高炉渣煅烧在500℃煅烧5h，冷却后，筛选出粒径为130目得到预处理的高炉渣；(3)手机壳原材料的制备：按质量比为150:40:17:11:22:2.4:0.6:0.9称取pvc、改性煤渣、预处理的高炉渣、邻苯二甲酸丁苄酯和邻苯二甲酸二仲辛酯的混合物、废石膏、复合稳定剂、单硬脂酸甘油酯和硬脂酸的混合物、氧化聚乙烯蜡，在高混机中混合均匀后，在双螺杆挤出机中连续挤出，得到手机壳原材料。其中，双螺杆挤出机主机转速为10转/分钟、喂料速度为130转/分钟。双螺杆挤出机输送段温度为130℃、熔融段温度为165℃、熔炼段温度为183℃，口模一温度为168℃、口模二温度为172℃、口模三温度为173℃、口模四温度为178℃。实施例3(1)改性煤渣的制备：将煤渣在780℃下煅烧7h，冷却后将煤渣研磨成粒径为100目的颗粒，加入乙醇溶液进行超声萃取3次，得到净化煤渣；按质量比为140:8:0.2称取净化煤渣、硅烷偶联剂、引发剂，在65℃下进行混合、研磨，研磨后的粒径为100目，得到改性煤渣；(2)预处理的高炉渣的制备：将高炉渣煅烧在460℃煅烧6h，冷却后，筛选出粒径为125目得到预处理的高炉渣；(3)手机壳原材料的制备：按质量比为120:550:15:12:24:2.5:0.7:1.2称取pvc、改性煤渣、预处理的高炉渣、邻苯二甲酸二环己酯、废石膏、复合稳定剂、蓖麻油酸酞胺、氧化聚乙烯蜡和羟基硬脂酸的混合物，在高混机中混合均匀后，在双螺杆挤出机中连续挤出，得到手机壳原材料。其中，双螺杆挤出机主机转速为11转/分钟、喂料速度为140转/分钟。双螺杆挤出机输送段温度为120℃、熔融段温度为175℃、熔炼段温度为185℃，口模一温度为169℃、口模二温度为170℃、口模三温度为174℃、口模四温度为180℃。实施例4(1)改性煤渣的制备：将煤渣在830℃下煅烧8h，冷却后将煤渣研磨成粒径为120目的颗粒，加入乙醇溶液进行超声萃取4次，得到净化煤渣；按质量比为130:7:0.5称取净化煤渣、硅烷偶联剂、引发剂，在55℃下进行混合、研磨，研磨后的粒径为120目，得到改性煤渣；(2)预处理的高炉渣的制备：将高炉渣煅烧在550℃煅烧4h，冷却后，筛选出粒径为130目得到预处理的高炉渣；(3)手机壳原材料的制备：按质量比为140:60:18:10:25:2:0.8:1.0称取pvc、改性煤渣、预处理的高炉渣、邻苯二甲酸二丁酯、废石膏、复合稳定剂、硬脂酸醇、硬脂酸丁酯，在高混机中混合均匀后，在双螺杆挤出机中连续挤出，得到手机壳原材料。其中，双螺杆挤出机主机转速为12转/分钟、喂料速度为130转/分钟。双螺杆挤出机输送段温度为130℃、熔融段温度为168℃、熔炼段温度为180℃，口模一温度为165℃、口模二温度为171℃、口模三温度为172℃、口模四温度为175℃。对比例1一种适用于手机壳的可降解塑料，其特征是，包括以下重量份的原料：玉米淀粉30～70份，生物降解剂10～40份，乙烯和丙烯酸共聚物5～22份，聚乙烯醇3～15份，阻燃剂5～16份和助剂5～15份。上述手机壳材料制备方法步骤如下：(1)将生物降解剂、乙烯和丙烯酸共聚物、聚乙烯醇、阻燃剂、助剂和水依次加入高速混合机中搅拌15～30分钟，混合成均匀的混溶体；(2)将玉米淀粉、乙烯和丙烯酸共聚物、聚乙烯醇、阻燃剂、助剂和水依次加入高速混合机中搅拌15～30分钟，混合成均匀的混溶体；(3)通过计量泵和失重式计量喂料器将步骤(1)、(2)得到的混溶体和植物染料混合后，加入双螺杆挤出机中，进行混炼和挤出。将通过实施例1-4制备得到的手机壳原材料以及对比例1中的制备得到的手机壳原材料分别做性能测试，得到如下测试结果。按照国标gb11548-89/gb1039-79和gb9341-88/gb9342-88的检测标准进行力学性能检测，具体结果如下表所示：抗氧化性(天)抗拉伸强度(mpa)抗冲强度(kj/m2)实施例1505140240实施例2525137233实施例3555150250实施例4485125205对比例1436104160由上表可知，本发明实施例1-4制备的手机壳原材料比对比例1中手机壳原材料具有优良的力学性能，如本发明制备的手机壳原材料在抗拉伸强度和抗冲强度都比对比例1中的手机壳原材料要强。同时，本发明制备的手机壳原材料抗氧化性更强，说明本发明制备的手机壳原材料制备的手机壳，使用寿命更强，能够更好的保护手机。由于本发明使用工业固废中的高炉渣、煤渣、废石膏作为原材料，对比现有手机壳原材料来说，可以显著降低生产成本。本发明实施例1-4的制备成本分别25元/kg、24元/kg、28元/kg、30元/kg，而市售的手机壳原材料的成本均高于33元/kg，因此，本发明的原材料价格低廉，可用于大规模批量生产。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
技术领域：
，均同理包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页12