固废漆渣在聚乙烯防水板材中的应用研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.06.015

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (6): 84-88.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.06.015

固废漆渣在聚乙烯防水板材中的应用研究

范兆荣, 谷亚新, 刘阳, 王晓丹, 刘运学()

沈阳建筑大学材料科学与工程学院，沈阳 110168

收稿日期:2024-07-13 出版日期:2025-06-26 发布日期:2025-06-20
通讯作者: 刘运学（1969-），男，教授，从事高分子建筑材料改性与应用研究，13644004218@163.com
E-mail:13644004218@163.com
基金资助:
辽宁省教育厅项目(LJ212410153030);辽宁省“接棒挂帅”科技计划（重点）项目(2022JH1/10800016)

Study on applications of solid waste paint residue in polyethylene waterproof board

FAN Zhaorong, GU Yaxin, LIU Yang, WANG Xiaodan, LIU Yunxue()

School of Materials Science and Engineering，Shenyang Jianzhu University，Shenyang 110168，China

Received:2024-07-13 Online:2025-06-26 Published:2025-06-20
Contact: LIU Yunxue E-mail:13644004218@163.com

摘要/Abstract

摘要：

以高密度聚乙烯（PE⁃HD）为基体树脂，固废漆渣为填充改性剂，硅烷偶联剂（KH⁃560）作为界面改性剂制得漆渣改性PE⁃HD防水板材。研究了漆渣的用量和硅烷偶联剂对聚乙烯防水板材的疏水性能和力学性能的影响。结果表明，漆渣与PE⁃HD共混制得的防水板，其断裂伸长率随着漆渣掺量的增加而显著降低，拉伸强度和接触角度数在漆渣掺量不超过4 %时缓慢增大，漆渣掺量超过4 %时迅速降低；改性后的PE⁃HD防水板热老化性能受漆渣影响不大；硅烷偶联剂的加入对改善改性后PE⁃HD防水板的断裂伸长率更有利。

关键词: 固废漆渣, 防水板材, 高密度聚乙烯

Abstract:

A paint residue modified high⁃density polyethylene waterproof board was prepared using high⁃density polyethylene （PE⁃HD） as a matrix resin， solid waste paint residue as a filling modifier， and silane coupling agent （KH⁃560） as an interface modifier. The effects of paint residue content and silane coupling agent dosage on the impermeability， mechanical properties， and thermal aging resistance of the composite material were studied. The experimental results indicated that the elongation at break of the modified PE⁃HD waterproof board decreased significantly with increasing paint residue content， and its tensile strength and contact angle exhibited an initial gradual increase at paint residue levels ≤ 4 wt%， followed by a sharp decline at higher concentrations. The thermal aging resistance of the modified PE⁃HD waterproof board remained largely unaffected by paint residue content. The addition of KH⁃560 improved fracture elongation， demonstrating its effectiveness in enhancing interfacial bonding between the PE⁃HD matrix and paint residue filler. This work highlights the potential of repurposing industrial paint residue into functional additives for polymer composites， offering a sustainable solution for high⁃performance waterproofing materials.

Key words: solid waste paint residue, waterproof board, high density polyethylene

中图分类号:

TQ325.1⁺2

范兆荣, 谷亚新, 刘阳, 王晓丹, 刘运学. 固废漆渣在聚乙烯防水板材中的应用研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(6): 84-88.

FAN Zhaorong, GU Yaxin, LIU Yang, WANG Xiaodan, LIU Yunxue. Study on applications of solid waste paint residue in polyethylene waterproof board[J]. China Plastics, 2025, 39(6): 84-88.

图/表 11

图1 漆渣的宏观图片

Fig.1 Macroscopic image of paint residue

样品	热值/kJ•kg^-1	挥发分/%	固定碳/%	灰分/%	容重
漆渣	9 688	41.9	2.15	62.4	1.54

表1 漆渣的性能

Tab.1 Performance of paint residue

试样编号	PE⁃HD/%	KH-560/%	漆渣/%
1^#	100	0	0
2^#	96	2	2
3^#	94	2	4
4^#	94	2	6
5^#	90	2	8
6^#	88	2	10
7^#	98	0	2
8^#	96	0	4
9^#	94	0	6
10^#	92	0	8
11^#	90	0	10

表2 漆渣改性PE⁃HD防水板配方

Tab.2 Formula of paint residue modified PE⁃HD waterproof board

漆渣掺量/%	拉伸强度/MPa	断裂伸长率/%
0	23.2	748
2	23.8	704
4	26.2	620
6	21.7	417
8	20.2	378
10	16.9	336

表3 漆渣掺量对高密度聚乙烯防水板力学性能的影响

Tab.3 The effect of paint residue content on the mechanical properties of PE⁃HD waterproof board

图2 漆渣掺量对PE⁃HD防水板接触角的影响

Fig.2 The effect of paint residue content on the contact angle of PE⁃HD waterproof board

图3 漆渣掺量对添加界面改性剂的PE⁃HD防水板力学性能的影响

Fig.3 The effect of paint residue content on the mechanical properties of PE⁃HD waterproof board with added interface modifier

图4 漆渣掺量对PE⁃HD防水板接触角的影响

Fig.4 The effect of paint residue content on the contact angle of PE⁃HD waterproof board

漆渣掺量/%	拉伸强度/MPa			断裂伸长率/%
漆渣掺量/%	老化前	老化后	性能保持率/%	老化前	老化后	性能保持率/%
0	23.2	18.8	0.81	748	621	0.83
2	23.8	19.1	0.80	704	577	0.82
4	26.2	20.7	0.79	620	496	0.80
6	21.7	17.4	0.80	417	329	0.79
8	20.2	16.4	0.81	378	295	0.78
10	16.9	13.9	0.89	336	272	0.81

表4 漆渣掺量对未添加偶联剂的PE⁃HD防水板热老化性能影响

Tab.4 The effect of paint residue content on the thermal aging performance of PE⁃HD waterproof board without coupling agent added

漆渣掺量/%	拉伸强度/MPa			断裂伸长率/%
漆渣掺量/%	老化前	老化后	性能保持率/%	老化前	老化后	性能保持率/%
0	22.8	18.8	0.82	750	623	0.83
2	25.2	20.5	0.81	744	610	0.82
4	29.1	24.1	0.83	720	583	0.81
6	21.3	17.5	0.82	517	419	0.81
8	18.2	14.4	0.79	478	382	0.80
10	17.3	13.8	0.80	433	341	0.79

表5 漆渣掺量对添加2 %偶联剂的PE⁃HD防水板热老化性影响

Tab.5 The effect of paint residue content on the thermal aging performance of PE⁃HD waterproof board with 2 % coupling agent added

图5 漆渣改性PE⁃HD防水板拉伸断面微观形貌

Fig.5 Microscopic morphology of tensile section of paint residue modified PE⁃HD waterproof board

项目		标准要求（GB/T3360.1—2014）	实测值
拉伸性能	拉伸强度/MPa	≥18	29.1
拉伸性能	断裂伸长率/%	≥600	720
不透水性/（0.3 MPa，24 h）		无渗漏	无渗漏
热空气老化/（80 ℃×168 h）	拉伸强度/MPa	≥15	24.1
热空气老化/（80 ℃×168 h）	断裂伸长率/%	≥550	583

表6 漆渣改性PE⁃HD防水板物理力学性能

Tab.6 Physical and mechanical properties of PE⁃HD waterproof board modified with paint residue

参考文献 26

1	陈彤，江贵长，张德浩，等．可降解包装材料现状研究与展望［J］.塑料工业，2020，48（1）：1⁃6.
	CHEN T， JIAMG G C， ZHANG D H，et al.Research and prospect on the current status of degradable packaging materials［J］.Plastic Industry，2020，48（1）：1⁃6.
2	Lapík L， Maňas D， Vaina M， et al. High density poly（ethylene）/CaCO₃ hollow spheres composites for technical applications ［J］. Composites Part B： Engineering， 2017， 113： 218⁃224.
3	Ratanawilai T， Taneerat K. Alternative polymeric matrices for wood⁃plastic composites： Effects on mechanical properties and resistance to natural weathering ［J］. Construction and Buliding Materials， 2018，172： 349⁃357.
4	黄志祥，胡传双，涂登云，等.油茶果壳/杨木/PE⁃HD复合材料的制备及性能研究［J］.林产工业，2023，60（11）：1⁃8.
	HUANG Z X， HU C S， TU D Y，et al.Preparation and performance study of oil tea fruit shell/poplar/PE⁃HD composite material［J］.Forest Product Industry，2023，60（11）：1⁃8.
5	赵梓函，李祥瑞，李春风，等.环保型复配阻燃剂在木塑复合材料中的应用进展［J］.工程塑料应用，2024，52（3）：186⁃190.
	ZHAO Z H， LI X R， LI C F，et al.Application progress of environmentally friendly compound flame retardants in wood plastic composites［J］.Engineering Plastic Application，2024，52（3）：186⁃190.
6	姜良朋，尹仟慧，付菁菁，等.丁苯橡胶对竹粉/高密度聚乙烯复合材料冲蚀磨损特性的影响［J］.高分子材料科学与工程，2023，39（01）：119⁃126.
	JIANG L P， YIN Q H， FU J J，et al.The influence of styrene butadiene rubber on the erosion and wear characteristics of bamboo powder/high⁃density polyethylene composite materials［J］.Polymer Material Science and Engineering，2023，39（01）：119⁃126.
7	张燕燕.建筑模板用聚乙烯基木塑复合材料的制备及其性能［J］.合成树脂及塑料，2020，37（01）：33⁃36.
	ZHANG Y Y.Preparation and properties of polyethylene based wood plastic composite materials for building templates［J］.Synthetic Resins and Plastics，2020，37（01）：33⁃36.
8	姜良朋，何春霞，王磊，等.四种植物纤维/高密度聚乙烯木塑复合材料耐海水腐蚀性能比较［J］.复合材料学报，2019，36（07）：1 625⁃1 632.
	JIANG L P， HE C X， WANG L，et al.Comparison of seawater corrosion resistance of four plant fiber/high⁃density polyethylene wood plastic composites［J］.Journal of Composite Materials，2019，36（07）：1 625⁃1 632.
9	霍玉娜，魏童，周雪莲，等.以石塑为表层的 WF /PE⁃HD 夹层结构复合材料的性能［J］.林业工程学报，2023，8（4）：27⁃34.
	HUO Y N， WEI T， ZHOU X L，et al.Performance of WF/PE⁃HD sandwich composite material with stone plastic as the surface layer［J］.Journal of Forestry Engineering，2023，8（4）：27⁃34.
10	刘翔宇，杨逸飞，徐道春，等.高填充油茶果壳基木塑复合材料的制备及力学性能［J］.工程塑料应用，2024，52（01）：1⁃7.
	LIU X Y， YANG Y F， XU D C，et al.Preparation and mechanical properties of high filling oil tea fruit shell based wood plastic composite materials［J］.Engineering Plastic Application，2024，52（01）：1⁃7.
11	邸亚森，汤正捷，苏艳炜，等.烟秆粉和咖啡壳粉对木塑复合材料性能的影响［J］.西南林业大学学报（自然科学），2024，44（01）：157⁃165.
	DI Y S， TANG Z J， SU Y W，et al.The influence of tobacco stalk powder and coffee shell powder on the properties of wood plastic composite materials［J］.Journal of Southwest Forestry University （Natural Sciences），2024，44（01）：157⁃165.
12	曹岩，徐海龙，郝建秀，等.杉木、马尾松木粉增强高密度聚乙烯复合材料的老化性能［J］.东北林业大学学报，2018，46（10）：78⁃81+97.
	CAO Y， XU H L， HAO J X，et al.Aging properties of high⁃density polyethylene composite materials reinforced with spruce and pine wood powder［J］.Journal of Northeast Forestry University，2018，46（10）：78⁃81+97.
13	牟彬杉.木质纤维种类及化学成分对PE⁃HD基木塑复合材料性能的影响［D］.哈尔滨：东北林业大学，2018.
14	曹明浪，张涛，曹金星，等.亚临界流体挤出法制备高密度聚乙烯/木粉复合材料［J］.高分子材料科学与工程，2017，33（03）：116⁃121.
	CAO M L， ZHANG T， CAO J X，et al.Preparation of high⁃density polyethylene/wood powder composite materials by subcritical fluid extrusion method［J］.Polymer Material Science and Engineering，2017，33（03）：116⁃121.
15	倪国章.高密度聚乙烯/杨木粉复合材料的制备及其性能研究［D］.合肥：合肥工业大学，2016.
16	陈世桓，周桥芳，王先菊，等.纤维粒径对荔枝修枝木/高密度聚乙烯复合材料性能的影响［J］.木材科学与技术，2023，37（03）：35⁃43.
	CHEN S H， ZHOU Q F， WANG X J，et al.The influence of fiber particle size on the properties of lychee pruning wood/high⁃density polyethylene composite materials ［J］. Wood Science and Technology，2023，37（03）：35⁃43.
17	于文凡.耐热填料/生物质热塑复合材料的制备及性能研究［D］.淄博：山东理工大学，2021.
18	纪登鹏，董延茂，朱广爱，等.过氧化物交联改性PE⁃HD/EVA防水材料的研究［J］.中国塑料，2016，30（3）：60⁃65.
	JI D P， DONG Y M， ZHU G Y，et al.Study on peroxide crosslinked modified PE⁃HD/EVA waterproof material ［J］. China Plastics， 2016， 30 （3）： 60⁃65.
19	张永航，李梅，杜莹．MH复配阻燃体系改性PE⁃HD防水片材的性能研究［J］.中国建筑防水，2016，（21）：8⁃10.
	ZHANG Y H， LI M， DU Y. Performance study of modified PE⁃HD waterproof sheet with MH compound flame retardant system ［J］. China Building Waterproofing， 2016，（21）： 8⁃10.
20	刘伟，王文斌，杨胜.橡胶改性对高密度聚乙烯防水卷材性能的影响研究［J］.中国建筑防水，2019，（03）：1⁃4+8.
	LIU W， WANG W B， YANG S. Study on the effect of rubber modification on the performance of high density polyethylene waterproof roll ［J］. China Building Waterproofing， 2019，（03）： 1⁃4+8.
21	吴殿昌，罗丁，湛楠，等.PE⁃HD在地下综合管廊防水工程中的应用［J］.施工技术，2017，46（21）：63⁃65+80.
	WU D C， LUO D， ZHAN N， et al. Application of PE⁃HD in waterproofing engineering of underground comprehensive pipe gallery ［J］. Construction Technology， 2017， 46 （21）： 63⁃65+80.
22	杨锐豪，李彬，刘义，等.汽车漆渣挥发性有机物释放特性及动力学研究［J］.中国环境科学，2024，44（02）：903⁃910.
	YANG R H， LI B， LIU Y， et al. Study on the release characteristics and dynamics of volatile organic compounds from automotive paint residue ［J］. Chinese Journal of Environmental Sciences， 2024， 44 （02）： 903⁃910.
23	何迁，黄升雄，罗伟，等．机械装备涂装行业有机固废处理处置研究进展［J］.环境工程，2020，38（11）：145⁃150.
	HE Q， HUANG S X， LUO W， et al. Research progress on organic solid waste treatment and disposal in the mechanical equipment coating industry ［J］. Environmental Engineering， 2020， 38 （11）： 145⁃150.
24	徐学萍，彭阳峰，童天中，等.Fenton试剂处理汽车油漆废渣［J］.化工环保，2019，39（6）：671⁃676.
	XU X P， PENG Y F， TONG T Z， et al. Fenton reagent for treating automotive paint waste ［J］. Chemical Environmental Protection， 2019， 39 （6）： 671⁃676.
25	刘运学，朱冉冉，范兆荣，等．漆渣改性聚氨酯防水涂料的制备及性能研究［J］.新型建筑材料，2021，48（4）：123⁃125.
	LIU Y X， ZHU R R， FAN Z R， et al. Preparation and performance study of paint residue modified polyurethane waterproof coating ［J］. New Building Materials， 2021， 48 （4）： 123⁃125.
26	刘鹏，陈绍崴，陈子豪，等.填料对环保型单组分聚氨酯防水涂料性能的影响［J］.聚氨酯工业，2022，37（03）：22⁃25.
	LIU P， CHEN S W， CHEN Z H， et al. The influence of fillers on the performance of environmentally friendly single component polyurethane waterproof coatings ［J］. Polyurethane Industry， 2022， 37 （03）： 22⁃25.

[1]	徐璐, 刘剑, 王振超, 张士军, 郄继春, 尤启江, 蔡智会. 燃气用高密度聚乙烯电熔管件熔接研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(2): 60-66.
[2]	梁济峰, 瞿金平. 体积脉动注塑rPE⁃HD/rPET混杂体系结构性能演变[J]. 中国塑料, 2024, 38(8): 1-7.
[3]	段凯歌, 陈小蝶, 倪佳, 梅振威, 周朝锡, 叶小平, 朱辉, 于东明. 紫外交联高密度聚乙烯材料的制备及性能研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(5): 24-27.
[4]	祝景云, 衣惠君, 鄢薇, 李大伟. 合成膜专用聚乙烯树脂原料的研发[J]. 中国塑料, 2022, 36(6): 77-80.
[5]	李永青, 杨小龙, 陈文静, 闫晓堃, 马秀清. 改性剂及高密度聚乙烯插层和剥离蒙脱石的分子动力学模拟[J]. 中国塑料, 2022, 36(2): 67-74.
[6]	祝景云, 谷凤来, 鄢薇, 衣惠君. 耐温PE⁃HD管材专用料的结构与性能[J]. 中国塑料, 2022, 36(12): 24-30.
[7]	张兆阳, 唐敢, 柯雪, 王鑫, 江学良, 刘仿军, 游峰. 硫酸钙晶须改性聚乙烯/聚酰胺6复合材料的热性能与力学性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(11): 35-40.
[8]	王雅珍, 刘新雨, 董少波, 兰天宇, 祖立武. 相容剂对PE⁃HD/玉米秸秆生物炭复合材料性能的影响[J]. 中国塑料, 2022, 36(1): 128-134.
[9]	常频, 张毅, 孙峰, 乔亮, 范峻铭. 基于冲压试验的聚乙烯力学性能预测[J]. 中国塑料, 2022, 36(1): 25-31.
[10]	王琳. 低黄变复配抗氧体系对PE⁃HD发黄问题改善评价[J]. 中国塑料, 2022, 36(1): 73-77.
[11]	赵兴民, 赵建平, 燕集中. 高密度聚乙烯管材光氧老化性能及寿命预测[J]. 中国塑料, 2021, 35(6): 33-39.
[12]	姜锐涛, 吴志峰, 王志伟. 钢塑转换连接结构的研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(5): 86-91.
[13]	赵兴民, 赵建平, 燕集中. 高密度聚乙烯管热熔焊接接头本构模型研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(4): 65-71.
[14]	孙海涛, 凌礼恭, 陈树山, 周美五, 项爱民, 徐海云, 王逊. 核电厂核级高密度聚乙烯管道应用技术要求[J]. 中国塑料, 2021, 35(4): 93-97.
[15]	段婧婷, 张效林, 王哲, 李少歌, 迪静静, 吕金燕, 朱晓凤, 王毅. 矿物填料填充聚乙烯/麦秸杆复合材料性能比较[J]. 中国塑料, 2021, 35(3): 1-7.

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