CN102079836A

CN102079836A - 改性回收聚乙烯与聚氯乙烯的共混型材及其制备方法

Info

Publication number: CN102079836A
Application number: CN2009102270555A
Authority: CN
Inventors: 欧阳相会; 苏胜培; 李志军; 周乃安; 张芳; 杨波; 杨治; 莫笑君
Original assignee: HUNAN WUQIANG PROPERTY (GROUP) CO Ltd
Current assignee: HUNAN WUQIANG PROPERTY (GROUP) CO Ltd
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2029-11-30
Also published as: CN102079836B

Abstract

本发明公开了一种改性回收聚乙烯与聚氯乙烯的共混型材及该共混型材的制备方法，该型材主要由100份聚氯乙烯、5～10份硅油改性回收聚乙烯、3～6份稳定剂、3～6份钛白粉、6～10份氯化聚乙烯、1～4份丙烯酸酯类抗冲改性剂、0.2～1.0份润滑剂和0～30份活性碳酸钙共混制备得到。本发明的共混型材性能优异，能够有效提高废旧塑料回收利用率，节约资源，节约成本且环保安全。

Description

改性回收聚乙烯与聚氯乙烯的共混型材及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚氯乙烯型材及其制备方法，尤其涉及一种用回收废弃材料改性的聚氯乙烯型材及其制备方法。

背景技术

塑料行业迅猛发展的同时，废旧塑料也在逐年增加，其中聚乙烯(简称PE)由于具有耐低温、抗冲击性能好、加工流动性好和热稳定性好等优点，被广泛应用于各个领域，但使用后的废弃PE在自然条件下不易降解，容易造成环境污染。废旧塑料对环境造成的污染也越来越受到人们的重视，这使得废旧塑料的回收利用技术成为国内外同行研究的热点。

聚氯乙烯(简称PVC)是一种强度高、耐腐蚀、价格低廉、用途广泛的通用塑料，但其缺口冲击性差、耐寒性差、热稳定性差和易脆裂等缺点限制了PVC的应用范围。因此，PVC的共混改性一直是国内外科学工作者研究的重要课题之一。

目前，利用回收的PE对PVC进行共混的相关报导少有提及，现有技术主要关注于新料PE与PVC的共混，并通过加入增容剂(例如氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、PE多单体接枝物、氯化聚乙烯与邻苯二甲酸二辛酯协同等)来提高PE与PVC之间的相容性，进而改善共混材料的性能。研究结果显示，这种方式下得到的共混材料相容性有一定程度的提高，但工艺复杂且综合性能较差，达不到型材工业化生产的要求。因此，如果能将废旧PE的回收利用与PVC的共混改性结合起来，则对于废旧资源的回收利用和新材料的开发具有双重意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能提高废旧塑料回收利用率、节约资源和生产成本、环保安全、性能优异的改性回收聚乙烯与聚氯乙烯的共混型材，还针对该共混型材提供一种成本小、工艺简单、资源利用率高、能耗小的改性回收聚乙烯与聚氯乙烯的共混型材的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种改性回收聚乙烯与聚氯乙烯的共混型材，其特征在于所述共混型材主要由以下质量份数的原料共混制备得到：

上述技术方案的特点是采用了硅油改性回收PE对PVC型材进行改性，从而获得了性能指标较高的改性回收PE与PVC的共混型材，充分利用了废旧塑料等废弃资源，节约了生产成本，同时有利于对环境的保护。

本发明还提供一种上述改性回收PE与PVC的共混型材的制备方法，包括以下步骤：

(1)混料：将原料PVC、稳定剂、钛白粉、CPE、ACR和润滑剂按上述质量配比进行高速混合，当温度上升到80℃～95℃时加入硅油改性回收PE或者加入硅油改性回收PE和活性碳酸钙，热混至温度达到115℃～125℃时放料，然后开始冷混至室温，得到干混料；

(2)成型：将所述干混料在140℃～205℃温度下挤出成型，制备得到改性回收PE与PVC的共混型材。

上述的技术方案中，对回收PE进行改性的方法很多，但优选主要采用以下质量份数的原料挤出造粒后制备得到硅油改性回收PE：

回收PE 100份和

硅油 2～8份；

所述回收PE的熔融指数小于2.0g/10min，固含量低于5％；所述硅油的黏度为50cS～30000cS。

上述对回收PE进行改性制备得到硅油改性回收PE的具体步骤可以是：将2～8份的硅油分散于100份的回收PE中(通过高速混合搅拌方式分散，搅拌时间不少于4min)，将分散均匀后的物料在140℃～200℃温度下进行双螺杆挤出造粒，制得硅油改性回收PE。

上述技术方案中，所述润滑剂可以选用本领域公知或通用的润滑剂(例如液体石蜡、氧化聚乙烯等)，通过添加润滑剂不仅能降低工艺生产的能耗，而且能使产品表面更加光滑，外观更好。本发明优选采用的润滑剂为硬脂酸和/或聚乙烯蜡，如果二者混合使用，效果更好，因为二者各自的润滑效果具有互补性，混合使用时硬脂酸和聚乙烯蜡的质量比优选为3∶(0.5～2)。上述技术方案中，所述稳定剂可以选用本领域公知或通用的稳定剂(例如复合铅盐稳定剂、金属皂类等)，但本发明优选采用稀土复合稳定剂。本发明还可添加一定量的活性碳酸钙，因为通过实验我们发现，添加一定量的活性碳酸钙能够提高产品的弯曲强度和弯曲模量，但是活性碳酸钙宜最后添加，因为过早添加活性碳酸钙会妨碍原料PVC对其他助剂的吸收。

与现有技术相比，本发明的优点在于：相比于现阶段的新料PE与PVC的共混，本发明通过利用硅油改性回收PE与PVC共混，制备的改性回收PE与PVC共混型材具有现有PVC型材的优异性能，PVC材料的韧性和加工性能得到改善，产品的性能得到很大提高。同时，本发明实现了回收PE的循环利用，既提高了我国废旧塑料的回收利用率，缓解了废旧塑料对环境造成的压力，实现了能源和资源的节约，又降低了PVC制品的生产成本和能耗，提升了企业产品的市场竞争力，具有缓解国内塑料原料供需矛盾和提高企业经济效益的双重意义，有利于国内PVC型材产业可持续发展目标的实现。此外，在将硅油改性回收PE与PVC共混的同时，通过添加CPE、ACR等高分子材料，可以明显提高本发明改性回收PE与PVC共混型材的缺口冲击性和耐寒性。

相比于现阶段的PE化学接枝改性等复杂工序，本发明改性回收PE与PVC共混型材的制备方法也大大简化，资源消耗和能耗都大大降低，有利于本发明改性回收PE与PVC共混型材的工业化生产和应用。

具体实施方式

下面结合实施例更详细地描述本发明。

实施例1：

一种本发明的改性回收PE与PVC的共混型材，该共混型材是由以下质量份数的原料共混制备得到：

上述本发明的改性回收PE与PVC的共混型材的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)混料：将原料PVC、稳定剂、钛白粉、CPE、ACR和润滑剂按上述质量配比进行高速混合，混合原料自身摩擦发热，当温度上升到80℃～95℃时加入硅油改性回收PE或者加入硅油改性回收PE和活性碳酸钙，热混至温度达到115℃～125℃时放料，然后开始冷混至室温，得到干混料；

本实施例通过利用硅油改性回收PE与PVC共混，制备的改性回收PE与PVC共混型材具有现有PVC型材的优异性能，产品的质量和性能都得到很大提高；同时，还实现了回收PE的循环利用，提高了我国废旧塑料的回收利用率。

下面对本发明更为具体或更为优选的实施例作进一步描述。

实施例2：

本实施例的改性回收PE与PVC的共混型材具体是由以下方法步骤制备得到：

1、二甲基硅油改性回收PE的制备：将8份二甲基硅油(黏度为5000cS)加入到100份的回收PE中，然后高速搅拌5min，将搅拌均匀后的物料在双螺杆挤出机中进行挤出造粒，双螺杆挤出机的工作参数为：

一区(150±3℃)

二区(190±3℃)

三区(195±3℃)

四区(195±3℃)

五区(195±3℃)

机头(190±3℃)

主机速率84r/min，切粒机速率匹配；

挤出造粒完成后得到二甲基硅油改性回收PE；

2、混料：将原料PVC、稀土复合稳定剂、钛白粉、CPE、ACR和润滑剂(硬脂酸和聚乙烯蜡)按上述配比进行高速混合，当温度上升到90℃时加入本实施例步骤1制得的二甲基硅油改性回收PE(二甲基硅油改性回收PE的取用量根据前述各原料的质量配比确定，步骤1制得的二甲基硅油改性回收PE大于本步骤2的用量)和活性碳酸钙，热混至温度达到120℃时放料，然后开始冷混至室温，得到干混料；

3、成型：将步骤2得到的干混料在140℃～205℃温度下挤出成型，制备得到改性回收PE与PVC的共混型材。

对本实施例的改性回收PE与PVC共混型材的各项力学性能进行测试，其测试结果如下表1所示。

表1：实施例2的二甲基硅油改性回收PE与PVC共混型材的力学性能

力学性能指标	冲击强度(kJ/m²)	拉伸强度(MPa)	弯曲强度(Mpa)	弯曲模量(GPa)
					测试结果	24.8	38.9	59.5	2.41

由上表1可知，共混型材的冲击强度、拉伸强度和弯曲模量分别为24.8kJ/m²、38.9MPa和2.41GPa，其强度均达到国家关于PVC型材的性能要求(国家在冲击强度、拉伸强度和弯曲模量三个指标上的要求分别为12.0kJ/m²、37.0MPa和1.96GPa)。

实施例3：

本实施例着重考察二甲基硅油的含量对共混型材各项性能的影响，二甲基硅油的黏度是5000cS。

本实施例的改性回收PE与PVC的共混型材制备步骤如下：

1、二甲基硅油改性回收PE的制备：本步骤的操作过程及工艺参数与实施例2中的步骤1相同，但作为原料的二甲基硅油与回收PE的质量配比按一定规律变化(见下表2)，因此最后制得五种不同的二甲基硅油改性回收PE(以B、C、D、E、F分别编号)；

表2：实施例3中二甲基硅油改性回收PE的配方表

2、混料：本步骤的操作过程及工艺参数与实施例2中的步骤2相同，但各原料的质量配比有所变化(本实施例的原料配比如下表3所示)，即二甲基硅油改性回收PE由实施例2的5份增加到10份，不添加实施例2中添加的活性碳酸钙；

表3：实施例3中二甲基硅油改性回收PE与PVC共混型材配方表

3、成型：本步骤的操作过程及工艺参数与实施例2中的步骤3相同，但由于在本实施例的步骤1和2中选用了五种不同的二甲基硅油改性回收PE分别制备本发明的共混型材，因此成型后相应得到五种不同的改性回收PE与PVC的共混型材(同样顺延上述的B、C、D、E、F分别编号)。

对本实施例制备得到的五种不同二甲基硅油含量改性的回收PE与PVC共混型材的力学性能进行检测，并与未采用二甲基硅油改性的回收PE与PVC共混型材(用编号A表示)进行对比分析，结果如下表4所示。

表4：实施例3的二甲基硅油改性回收PE与PVC共混型材的力学性能参数对比

注：上表4中型材A为未采用二甲基硅油改性的回收PE与PVC共混型材；型材B～F分别表示用2份、4份、6份、8份和10份二甲基硅油改性的回收PE与PVC共混制备的型材。

由上表4可见，本实施例共混型材的冲击强度随着二甲基硅油含量的增加呈先增后降的趋势，当硅油含量为8质量份时其冲击强度达到最大；共混型材的拉伸强度和弯曲强度随着硅油含量均呈先增后降的趋势，当硅油含量为2质量份时出现峰值。型材F的各项性能出现大幅度降低，说明过多的硅油含量不利于共混型材的改性。

实施例4：

本实施例着重考察活性碳酸钙的含量对硅油改性回收PE与PVC共混型材各项性能参数的影响，所用到的二甲基硅油的黏度是5000cS。

本实施例的改性回收PE与PVC的共混型材制备步骤如下：

1、二甲基硅油改性回收PE的制备：本步骤与实施例2中的步骤1完全相同；

2、混料：本步骤的操作过程及工艺参数与实施例2中的步骤2相同，但各原料的质量配比有所变化(本实施例的原料配比如下表5所示)，即二甲基硅油改性回收PE由实施例2的5份增加到10份，另外作为原料的活性碳酸钙用量按一定规律递增(见下表5)；

表5：实施例4中二甲基硅油改性回收PE与PVC共混型材配方表

3、成型：本步骤的操作过程及工艺参数与实施例2中的步骤3相同，但由于在本实施例的步骤2中选用了不同含量的活性碳酸钙进行混料，因此成型后相应得到五种不同的改性回收PE与PVC的共混型材(以G、H、I、J、K分别编号)。

对本实施例制备得到的五种不同活性碳酸钙含量的回收PE与PVC共混型材的力学性能进行检测，并与实施例3中未添加活性碳酸钙的型材E进行对比分析，结果如下表6所示。

表6：实施例4的改性回收PE与PVC共混型材的力学性能参数对比

注：上表6中型材G～K分别表示用5份、10份、15份、20份和25份活性碳酸钙制备得到的改性回收PE与PVC共混型材。

由上表6可见，本发明改性回收PE与PVC共混型材的冲击强度指标随原料中活性碳酸钙含量的增加有下降趋势，拉伸强度指标随原料中活性碳酸钙含量的增加也表现出下降趋势，而型材的弯曲模量随原料中活性碳酸钙含量的增加则表现出上升趋势，型材的弯曲强度则无明显的单调性。通过与不添加活性碳酸钙的共混型材进行对比，前述的单调变化趋势并不适用于活性碳酸钙含量为0时的特殊情况，可见前述力学性能参数的单调变化趋势是非严格性的。

实施例5：

本实施例着重考察不同黏度的二甲基硅油对共混型材各项性能的影响。

本实施例的改性回收PE与PVC的共混型材制备步骤如下：

1、二甲基硅油改性回收PE的制备：本步骤的原料配方、操作过程及工艺参数与实施例2中的步骤1相同，但作为原料的二甲基硅油的黏度按一定规律变化(见下表7)，因此最后制得七种不同的二甲基硅油改性回收PE(以L、M、N、O、P、Q、R分别编号)；

表7：实施例5中二甲基硅油改性回收PE的配方表

2、混料：本步骤的原料配方、操作过程及工艺参数与实施例3中的步骤2完全相同，只是原料二甲基硅油改性回收PE依次替换本实施例步骤1中制得的七种不同二甲基硅油改性回收PE进行混料；

3、成型：本步骤的操作过程及工艺参数与实施例2中的步骤3相同，但由于在本实施例的步骤1和2中选用了七种不同的二甲基硅油改性回收PE分别制备本发明的共混型材，因此成型后相应得到七种不同的改性回收PE与PVC的共混型材(同样顺延上述的L、M、N、O、P、Q、R分别编号)。

对本实施例制备得到的七种不同黏度二甲基硅油改性的回收PE与PVC共混型材的力学性能进行检测对比分析，结果如下表8所示。

表8：实施例5的二甲基硅油改性回收PE与PVC共混型材的力学性能参数对比

注：上表8中的型材L～R分别表示用黏度为50cS、200cS、500cS、5000cS、30000cS、500000cS和1000000cS的二甲基硅油改性的回收PE与PVC共混制备的型材。

分析表8可知，PVC共混型材的冲击强度随着硅油黏度的增加出现先增加后降低的趋势，拉伸强度和弯曲强度均呈下降趋势。分析其综合性能可知，二甲基硅油在黏度较小时有利于对共混型材的改性。

实施例6：

本实施例着重考察二甲基硅油改性回收PE的不同含量对硅油改性回收PE与PVC共混型材各项性能参数的影响，所用到的二甲基硅油的黏度是5000cS。

本实施例的改性回收PE与PVC的共混型材制备步骤如下：

2、混料：本步骤的操作过程及工艺参数与实施例2中的步骤2相同，但原料的质量配比有所变化(本实施例的原料配比如下表9所示)，即二甲基硅油改性回收PE的用量按一定规律递增(见下表9)，且不添加活性碳酸钙；

表9：实施例6中二甲基硅油改性回收PE与PVC共混型材配方表

3、成型：本步骤的操作过程及工艺参数与实施例2中的步骤3相同，但由于在本实施例的步骤2中选用了不同含量的二甲基硅油改性回收PE进行混料，因此成型后相应得到三种不同的改性回收PE与PVC的共混型材(以S、T、U分别编号)。

对本实施例制备得到的三种不同二甲基硅油改性回收PE含量的回收PE与PVC共混型材的力学性能进行检测对比分析，结果如下表10所示。

表10：实施例6的改性回收PE与PVC共混型材的力学性能参数对比

注：上表10中的型材S～U分别表示用5份、10份、15份的二甲基硅油改性回收PE与PVC共混制备的型材。

由上表10可知，共混型材的各项性能随着改性回收PE含量的增加均出现下降的趋势，综合其各项性能可知在本方法制备的PVC共混型材中加入的改性回收PE不应过多。

Claims

1.—种改性回收聚乙烯与聚氯乙烯的共混型材，其特征在于所述共混型材主要由以下质量份数的原料共混制备得到：

2.根据权利要求1所述的改性回收聚乙烯与聚氯乙烯的共混型材，其特征在于：所述硅油改性回收聚乙烯主要由以下质量份数的原料挤出造粒后制备得到：

回收聚乙烯 100份和

硅油 2～8份；

所述回收聚乙烯的熔融指数小于2.0g/10min，固含量低于5％；所述硅油的黏度为50cS～30000cS。

3.根据权利要求2所述的改性回收聚乙烯与聚氯乙烯的共混型材，其特征在于：所述硅油是指甲基硅油、甲基苯基硅油、氨基硅油和甲基乙烯基硅油中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的改性回收聚乙烯与聚氯乙烯的共混型材，其特征在于：所述润滑剂是指硬脂酸和/或聚乙烯蜡。

5.根据权利要求4所述的改性回收聚乙烯与聚氯乙烯的共混型材，其特征在于：所述润滑剂是指硬脂酸和聚乙烯蜡组成的复合润滑剂，所述硬脂酸与聚乙烯蜡的质量比为3∶(0.5～2)。

6.根据权利要求1所述的改性回收聚乙烯与聚氯乙烯的共混型材，其特征在于：所述稳定剂是指稀土复合稳定剂。

7.一种如权利要求1所述的改性回收聚乙烯与聚氯乙烯的共混型材的制备方法，包括以下步骤：

(1)混料：将聚氯乙烯、稳定剂、钛白粉、氯化聚乙烯、丙烯酸酯类抗冲改性剂和润滑剂按所述质量份数进行高速混合，当温度上升到80℃～95℃时加入硅油改性回收聚乙烯或者加入硅油改性回收聚乙烯和活性碳酸钙，热混至温度达到115℃～125℃时放料，然后开始冷混至室温，得到干混料；

(2)成型：将所述干混料在140℃～205℃温度下挤出成型，制备得到改性回收聚乙烯与聚氯乙烯的共混型材。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述硅油改性回收聚乙烯是通过以下方法制备得到：将2～8份的硅油分散于100份的回收聚乙烯中，将分散均匀后的物料在140℃～200℃温度下进行双螺杆挤出造粒，制得硅油改性回收聚乙烯。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述硅油是指甲基硅油、甲基苯基硅油、氨基硅油和甲基乙烯基硅油中的一种或多种；所述回收聚乙烯的熔融指数小于2.0g/10min，固含量低于5％；所述硅油的黏度为50cS～30000cS。

10.根据权利要求7、8或9所述的制备方法，其特征在于：所述润滑剂是指硬脂酸和/或聚乙烯蜡；所述稳定剂是指稀土复合稳定剂。