组合物的制作方法

本发明涉及再将塑料基泡沫垃圾用于建筑行业。

背景技术：

1、每年都会产生大量的塑料垃圾，这些塑料垃圾被填埋处理、焚烧或回收。填埋处理塑料和焚烧塑料会造成环境污染。回收塑料可同时避免环境污染并提供有用的产品。

2、塑料基泡沫在全球范围内大量使用，特别是在诸如建筑、运输、室内家具、地毯、降噪和减振等行业中。然而，目前这些泡沫材料难以回收。例如，最常用的塑料泡沫中的一种塑料泡沫是聚氨酯(pur)；这种类型的泡沫目前不能回收，主要是因为pur是一种热固性塑料。另外，其唯一已知的回收过程极其昂贵且费力。因此，pur垃圾被焚烧或被填埋处理。

3、焚烧向大气中释放大量二氧化碳当量(cc2eq)，这会引起气候变化。例如，全部塑料垃圾的大约25％被焚烧，并且据估计，这导致仅在英国就释放5百万吨co2eq(pur焚烧释放2.44kg co2eq/kg)。因此重要的是，停止或限制塑料垃圾(特别是pur)的燃烧，以便帮助实现净零排放。

4、因此，出于环境原因(即，限制与气候变化相关的co2eq排放的影响)，需要再利用塑料基泡沫垃圾。这种再利用也将产生经济价值，因为其将允许在有价值产品的生产中使用垃圾产品(否则该垃圾产品将被焚烧或被填埋处理)。

5、已证明，在混凝土中使用经很少预处理或不经预处理的塑料(诸如pur)粉末导致机械性能变差，这主要是由于塑料与混凝土基体的低相容性和高表面积。不相容性通常导致塑料在基体中不均匀地分布，并且这两种材料部分或完全分离。结果导致与使用复合材料来源的骨料相比，混凝土块弱得多。

6、因此，需要开发一种塑料骨料，该塑料骨料与混凝土基体相容，使得其在掺入到混凝土中之后不会不利地影响所得混凝土的强度。

技术实现思路

1、本发明旨在通过以下方式来解决上面提出的问题：再将塑料基泡沫垃圾(否则该塑料基泡沫垃圾通常将被焚烧或被填埋处理)用到在制造有价值的混凝土组合物中使用的可用塑料骨料中。塑料骨料主要旨在代替混凝土中使用的天然骨料的至少一部分。

2、本发明的制造方法和混凝土组合物提供环境效益，因为它们避免了与塑料基泡沫垃圾原本的焚烧相关的co2eq排放。另外，由于塑料骨料旨在代替天然骨料的至少一部分，因此本发明的制造方法和混凝土组合物还降低了与获取天然骨料相关的环境影响。减少天然骨料的使用是进一步有益的，因为天然骨料由于过度使用而变得稀缺且更加昂贵。

3、本发明的混凝土组合物可以用于例如建筑行业中以制造具有与现有砌块类似的压缩强度(根据英国标准)但有利地具有更低热导率和密度的建筑部件。

4、因此，本发明的第一方面是一种制造混凝土组合物的方法，该方法包括将包含以下的组分混合以形成混凝土组合物的步骤：

5、i)来源于塑料基泡沫垃圾的塑料骨料；和

6、ii)水泥质粘合剂。

7、本发明的第二方面是一种能够通过第一方面的方法获得的混凝土组合物。

8、本发明的第三方面是一种包含来源于塑料基泡沫垃圾的塑料骨料的混凝土组合物。

9、本发明的第四方面是一种制造塑料骨料的方法，该方法包括以下步骤：

10、i)将塑料和至少一种水泥质粘合剂混合以形成第一组合物，其中塑料的颗粒具有0.1mm至6mm之间的尺寸分布；

11、ii)提供包含水的第二组合物；

12、iii)将第一组合物和第二组合物混合在一起以形成塑料骨料混合物；以及

13、iv)压缩并加热塑料骨料混合物以形成塑料骨料。

14、本发明的第五方面是能够通过本发明的第四方面的方法获得的塑料骨料。

15、本发明的第六方面是一种塑料骨料粒料，该塑料骨料粒料包含：

16、(i)塑料；

17、(ii)至少一种水泥质粘合剂；和

18、(iii)水。

19、本发明的第七方面是一种混凝土砌块，该混凝土砌块包含本发明的第六方面的塑料骨料。

技术特征：

1.一种制造塑料骨料的方法，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二组合物还包含至少一种无机碱。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述塑料的所述颗粒具有0.2mm至5mm之间，优选0.2mm至4mm，更优选0.2mm至3mm，甚至更优选0.2mm至2mm的尺寸分布。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述至少一种水泥质粘合剂选自ggbs、水泥或飞灰、波特兰水泥或它们的混合物，优选为ggbs。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中所述至少一种无机碱包括碱金属氢氧化物、碱金属氧化物或碱金属碳酸盐或它们的混合物，优选包括氢氧化钠、碳酸钠或它们的混合物。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述压缩(任选和所述加热)是通过制粒进行的并且所述塑料骨料为粒料的形式。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述塑料骨料粒料的宽度为0.5mm至10mm，优选为2mm至8mm。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其中所述粒料的长度与所述粒料的所述宽度的长宽比为0.05至20，优选为0.25至4。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述塑料来源于塑料基泡沫垃圾，优选地，所述塑料基泡沫垃圾包括聚氨酯(pur)或聚异氰脲酸酯(pir)，优选包括pur。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述塑料骨料混合物和/或所述塑料骨料中塑料与水泥质粘合剂的重量比为2:1至1:7。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述塑料骨料混合物和/或所述塑料骨料中水与水泥质粘合剂的重量比为0.2至0.6，优选为0.3至0.5。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述塑料骨料混合物和/或所述塑料骨料中无机碱的重量％为所述水泥质粘合剂的0.1％w/w至15％w/w，优选为所述水泥质粘合剂的2％w/w至10％w/w。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括在步骤(i)、(ii)或(iii)中的任何一个步骤期间或之间加入石墨烯的步骤。

14.根据权利要求13所述的方法，其中在步骤(i)期间或之后，优选在步骤(ii)之后且在步骤(iii)之前，将所述石墨烯加入所述第一组合物中。

15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括在步骤(i)、(ii)或(iii)中的任何一个步骤期间或之间加入颜料的步骤。

16.根据权利要求15所述的方法，其中在步骤(i)期间或之后，优选在步骤(i)之后且在步骤(iii)之前，将所述颜料加入所述第一组合物中。

17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括在步骤(i)、(ii)或(iii)中的任何一个步骤期间或之间加入填料的步骤，优选地，其中所述填料是石灰岩或煅烧粘土。

18.根据权利要求17所述的方法，其中在步骤(i)期间或之后，优选在步骤(i)之后且在步骤(iii)之前，将所述填料加入所述第一组合物中。

19.一种塑料骨料，所述塑料骨料能够通过根据权利要求1至18中任一项所述的方法获得。

20.一种塑料骨料粒料，所述塑料骨料粒料包含：

21.根据权利要求19或20所述的塑料骨料粒料，其中塑料与水泥质粘合剂的重量比为2:1至1:7。

22.根据权利要求19至21中任一项所述的塑料骨料粒料，其中来源于塑料基泡沫垃圾的所述塑料的颗粒具有0.2mm至5mm之间，优选0.2mm至4mm，更优选0.2mm至3mm，甚至更优选0.2mm至2mm的尺寸分布。

23.根据权利要求19至22中任一项所述的塑料骨料粒料，其中所述至少一种水泥质粘合剂选自ggbs、水泥或飞灰、波特兰水泥或它们的混合物，优选选自ggbs或水泥，优选水泥。

24.根据权利要求19至23中任一项所述的塑料骨料粒料，所述塑料骨料粒料包含至少一种无机碱。

25.根据权利要求24所述的塑料骨料粒料，其中所述至少一种无机碱包括碱金属氢氧化物、碱金属氧化物或碱金属碳酸盐或它们的混合物，优选包括氢氧化钠、碳酸钠或它们的混合物。

26.根据权利要求19至25中任一项所述的塑料骨料粒料，其中所述塑料来源于塑料基泡沫垃圾，所述塑料基泡沫垃圾优选包括异氰酸酯基泡沫，优选包括聚氨酯(pur)或聚异氰脲酸酯(pir)，优选包括pur。

27.根据权利要求19至26中任一项所述的塑料骨料粒料，其中水与水泥质粘合剂的重量比为0.2至0.6，优选为0.3至0.5。

28.根据权利要求24至27中任一项所述的塑料骨料粒料，其中无机碱的重量％为所述水泥质粘合剂的0％w/w至15％w/w，所述水泥质粘合剂的0.1％w/w至15％w/w，优选所述水泥质粘合剂的2％w/w至10％w/w。

29.根据权利要求19至28中任一项所述的塑料骨料粒料，其中所述粒料还包含至少一种添加剂，优选地，所述至少一种添加剂是掺加物、强度增强剂、流变改性剂、颜料或纤维，优选为颜料。

30.根据权利要求29所述的塑料骨料粒料，其中所述至少一种添加剂是强度增强剂，优选是石墨烯。

31.根据权利要求29或30所述的塑料骨料粒料，其中所述粒料包含0.01wt％至5wt％的所述至少一种添加剂。

32.根据权利要求19至31中任一项所述的塑料骨料粒料，其中所述粒料还包含至少一种填料，优选地，所述至少一种填料是石灰岩、砂、木材、粘土、混凝土粉尘、微硅粉或炭，优选是石灰岩和/或煅烧粘土。

33.根据权利要求32所述的塑料骨料粒料，其中所述粒料包含0.01wt％至30wt％的所述至少一种填料。

34.根据权利要求19至33中任一项所述的塑料骨料粒料，其中所述粒料包含煅烧粘土、石灰岩、高强度水泥。

35.一种混凝土组合物，所述混凝土组合物包含根据权利要求19至34中任一项所述的塑料骨料粒料。

36.一种混凝土砌块，所述混凝土砌块包含根据权利要求19至34中任一项所述的塑料骨料粒料。

37.根据权利要求35或36所述的混凝土组合物或混凝土砌块，除了在所述塑料骨料中的所述水泥质粘合剂之外，所述混凝土组合物或混凝土砌块还包含至少一种水泥质粘合剂。

38.根据权利要求1至18中任一项所述的方法，所述方法还包括将所述塑料骨料和至少一种水泥质粘合剂混合以形成混凝土组合物的步骤。

39.根据权利要求37或38所述的混凝土组合物或混凝土砌块或方法，其中所述至少一种水泥质粘合剂包括ggbs。

40.一种混凝土组合物，所述混凝土组合物包含水泥质粘合剂、大骨料和至少7wt％诸如至少10wt％的塑料骨料。

41.一种混凝土组合物，所述混凝土组合物包含大骨料、ggbs和塑料骨料。

技术总结本发明涉及一种塑料骨料，该塑料骨料包括以下步骤：(i)将塑料和至少一种水泥质粘合剂混合以形成第一组合物，其中该塑料的颗粒具有0.1mm至6mm之间的尺寸分布；(ii)提供包含水的第二组合物；(iii)将该第一组合物和该第二组合物混合在一起以形成塑料骨料混合物；以及(iv)压缩并加热该塑料骨料混合物以形成该塑料骨料。本发明还涉及一种塑料骨料粒料和制造包含塑料骨料的混凝土组合物的方法。技术研发人员：菲利普·巴克利,斯科特·布什,娜塔莎·博尔丁受保护的技术使用者：低碳材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5