CN102617907A

CN102617907A - 一种含聚丙烯的回收高密度聚乙烯改性料及其改性方法

Info

Publication number: CN102617907A
Application number: CN2012100530812A
Authority: CN
Inventors: 张靓; 吴艳萍; 顾嘉琪; 许海燕; 吴驰飞
Original assignee: ZHEJIANG BAOLINA MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ZHEJIANG BAOLINA MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-03-02
Filing date: 2012-03-02
Publication date: 2012-08-01

Abstract

本发明公开了一种含聚丙烯的回收高密度聚乙烯改性料及其改性方法，属于材料和资源回收利用领域。本发明将含3~20%聚丙烯的高密度聚乙烯回收料干燥后，按90～95%的含聚丙烯3~20%的高密度聚乙烯回收料，4.85~8.5%的增韧剂，0.05～0.5%的交联剂，0.1～1%的抗氧剂的比例配比后，在高速混合机中混合10~15min后，用挤出机在140～210℃挤出温度下，以120～300rpm的挤出速度挤出。本发明采用反应挤出的方法，以过氧化物为引发剂，加入增韧剂改善聚丙烯的韧性，改性后的回收料的断裂伸长率和冲击强度均大大增强，具有良好刚度和韧性。

Description

一种含聚丙烯的回收高密度聚乙烯改性料及其改性方法

技术领域

本发明涉及一种含聚丙烯的回收高密度聚乙烯改性料及其改性方法。

背景技术

高密度聚乙烯（High Density Polyethylene，简称为“HDPE”）是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。HDPE管材以其突出的耐腐蚀性、耐温、耐磨、对输送介质无污染性、使用寿命长、制造安装费用低等优异性能越来越受到青睐，在燃气输送、供水、供热、建筑给排水等领域获得了广泛的应用，近年来用量迅速增长。目前，HDPE管材在塑料管中的使用量已居第二位，仅次于PVC管。HDPE管道专用料熔点高，熔限较窄，其结晶相对充分规整，分子量较高且分子量分布较窄。这是HDPE管道专用料既具有良好的刚度又有较好的韧性的主要原因。

另一方面，为了缓解废弃HDPE制品对环境的压力，对于HDPE的回收利用可谓是意义重大。回收的HDPE再利用时存在的杂质包括其他塑料，如聚丙烯（PP）本身韧性差，且与HDPE的相容性较差，使其容易在加工过程中产生大量的断链，使得形成的材料韧性差，因此，通常再利用的回料性能往往大幅下降，无法作为高端产品使用。如何解决回收的HDPE料性能差，含有杂质影响加工和使用性能成为HDPE回收利用中亟待解决的问题。

关于HDPE回收利用已有专利报道。中国专利CN101863091A对HDPE及PP包装材料的回收进行了介绍，将废弃的塑料包装材料再回收利用，重新造粒，实现了资源的循环利用，该专利主要强调回收工艺，未涉及回收后料的韧性和刚度等性能指标。中国专利CN101805472A公开了一种利用回收的HDPE进行交联改性制备管材专用料，具体为将交联剂、抗氧化剂和色母干燥去除水分后，按0.1~2%的交联剂，0.1~1%的抗氧化剂，0.1~0.2%的色母配比后搅拌均匀，再与干燥后的96.8~99.7%的回收HDPE一起挤出。该专利通过交联主要改变了回收HDPE的熔融指数，使它利于挤出成型，同时改善了回收HDPE的韧性、抗拉强度等力学性能，但其所使用的回收HDPE料中并未指出是否含有PP，由于PP本身发脆且与HDPE相容性较差导致改性产品韧性差，因此如不含PP则在加工和使用过程中将不会出现材料发脆，韧性差等问题，即使其回收HDPE料含有PP，但本发明人仅通过交联来改性回收HDPE，改性后的回收HDPE可具备较好的刚度但其韧性不好。此外，该专利需先混合交联剂、抗氧化剂和色母后再与回收HDPE混合，工序相对较复杂。

发明内容

本发明的目的在于解决现有改性回收的HDPE韧性不足、改性方法较复杂等问题，提供一种兼有良好刚度和韧性的含聚丙烯的回收HDPE改性料及其改性方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种含聚丙烯的回收高密度聚乙烯改性料，其所含组分的重量百分数为：含3~20%聚丙烯的高密度聚乙烯回收料90～95%，增韧剂4.85~8.5%，交联剂0.05～0.5%，抗氧剂0.1～1%；所述增韧剂为聚烯烃弹性体、橡胶弹性体中的至少一种；所述交联剂为过氧化二异丙苯（DCP）或过氧化苯甲酰（BPO）；所述抗氧化剂为抗氧剂1010和/或抗氧剂168。

针对含有一定量（3~20%）PP的回收HDPE料，本发明加入增韧剂，采用反应挤出的方法，以过氧化物为引发剂，实现回收PE交联支化相结合，同时PE与PP分子间形成共交联结构，使材料获得刚度，同时提高PP韧性，改善了PP与HDPE的相容性的，有利于形成兼有刚度和韧性的含PP的回收HDPE改性料。

考虑到PP与HDPE的相容性差，其对改性后的回收HDPE韧性影响较大，因此本发明更适宜选择HDPE回收料中聚丙烯含量为5~15%，进一步优选含量为10%的HDPE回收料。

为了保证获得更好地增韧效果，作为本发明的优选，所述增韧剂为乙丙橡胶（EPR），进一步优选为三元乙丙橡胶（EPDM）。

本为实现上述目的，本发明还提供一种含聚丙烯的回收高密度聚乙烯改性料的改性方法，包括如下步骤：

（1）将3~20%含聚丙烯的高密度聚乙烯回收料干燥，然后将按90～95%的含聚丙烯3~20%的高密度聚乙烯回收料，4.85~8.5%的增韧剂，0.05～0.5%的交联剂，0.1～1%的抗氧剂的比例配比的物料在高速混合机中混合10~15min；

（2）将步骤（1）所得的混合料加入双螺杆挤出机的加料口中，在140～210℃下，以120～300rpm的挤出速度挤出；

（3）步骤（2）所得挤出物依次通过水槽冷却、吹干机吹干、切粒机切割。

作为优选，上述步骤（1）中含聚丙烯3~20%的高密度聚乙烯回收料在75~85℃下干燥3~6小时。

作为优选，上述步骤（2）中的挤出速度为200~300rpm，在保证顺利挤出和产品质量的前提下，加快挤出速度，有利于提高生产效率。

上述步骤（2）中140～210℃挤出温度具体设置如下：第一段140℃，第二段160℃，第三段170℃，第四段180℃，第五段200℃，第六段210℃，第七段210℃，机头200℃。

本发明中的含3~20%PP的HDPE回收料一般为回收料中含3~20%的PP，其余主要成分为HDPE，也可以在不含PP的HDPE回收料中添加一定量的PP。

综上所述，具有以下突出优点及有益效果：

1、本发明在回收料中加入增韧剂，亦是相容剂，采用反应挤出的方法，以过氧化物为引发剂，实现了回收HDPE交联支化相结合，改善了PP相的韧性，同时提高了HDPE与PP分子间的相容性，获得兼有良好刚度和韧性的HDPE改性料，其断裂伸长率和冲击强度均增强，非常适合用于管材专用料；

2、本发明选用的DCP或BPO交联剂的半衰期与改性挤出温度匹配较好，同时与抗氧剂1010或168复配使用，具有很好的协同效应，相对于专利CN101805472A具有更好地交联效果；

3、本发明改性工序简单，生产效率高，市场前景广阔。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种含聚丙烯的回收高密度聚乙烯改性料，其所含组分的重量百分数为：含3%PP的HDPE饮料瓶盖95%，聚烯烃弹性体4.85%，DCP 0.05%，抗氧剂1010 0.1%。按如下方法进行改性：

（1）将含3%PP的HDPE饮料瓶盖干燥，然后将按上述比例配比的物料在高速混合机中混合10min；

（2）以120rpm的挤出速度挤出步骤（1）所得混合料，挤出机的各段温度设置：第一段140℃，第二段160℃，第三段170℃，第四段180℃，第五段200℃，第六段210℃，第七段210℃，机头200℃；

实施例2

一种含聚丙烯的回收高密度聚乙烯改性料，其所含组分的重量百分数为：含20%PP的HDPE洗发水瓶盖90%，橡胶弹性体8.5%，DCP 0.5%，抗氧剂168 1%。按如下方法进行改性：

（1）将含20%PP的HDPE洗发水瓶盖干燥，然后将按上述比例配比的物料在高速混合机中混合15min；

（2）以210rpm的挤出速度挤出步骤（1）所得混合料，挤出机的各段温度设置：第一段140℃，第二段160℃，第三段170℃，第四段180℃，第五段200℃，第六段210℃，第七段210℃，机头200℃；

实施例3

一种含聚丙烯的回收高密度聚乙烯改性料，其所含组分的重量百分数为：含15%PP的HDPE饮料瓶身93%，EPR 6.55%，BPO 0.25%，抗氧剂168 0.2%。按如下方法进行改性：

（1）将含15%PP的HDPE饮料瓶身干燥，然后将按上述比例配比的物料在高速混合机中混合12min；

（2）以300rpm的挤出速度挤出步骤（1）所得混合料，挤出机的各段温度设置：第一段140℃，第二段160℃，第三段170℃，第四段180℃，第五段200℃，第六段210℃，第七段210℃，机头200℃；

实施例4

一种含聚丙烯的回收高密度聚乙烯改性料，其所含组分的重量百分数为：含5%PP的HDPE饮料瓶身93.5%，EPR 5%，BPO 0.5%，抗氧剂1010 0.6，抗氧剂168 0.4%。按如下方法进行改性：

（1）将含5%PP的HDPE饮料瓶身干燥，然后将按上述比例配比的物料在高速混合机中混合15min；

（2）以250rpm的挤出速度挤出步骤（1）所得混合料，挤出机的各段温度设置：第一段140℃，第二段160℃，第三段170℃，第四段180℃，第五段200℃，第六段210℃，第七段210℃，机头200℃；

实施例5

一种含聚丙烯的回收高密度聚乙烯改性料，其所含组分的重量百分数为：含10%PP的HDPE饮料瓶盖94.25%，EPDM 5%，DCP 0.25%，抗氧剂1010 0.5。按如下方法进行改性：

（1）将含10%PP的HDPE饮料瓶身干燥，然后将按上述比例配比的物料在高速混合机中混合15min；

（2）以230rpm的挤出速度挤出步骤（1）所得混合料，挤出机的各段温度设置：第一段140℃，第二段160℃，第三段170℃，第四段180℃，第五段200℃，第六段210℃，第七段210℃，机头200℃；

对比例1

专利CN101805472A中的最佳实施例3，按下列组分配料：回收HDPE（原料来自饮用水等瓶子的瓶盖）97.8%，乙烯基三乙氧基硅烷：0.8%，DCP：0.4%，二芳基仲胺：0.8%，黑色母：0.2%。其再生方法如下：

（1）将乙烯基三乙氧基硅烷、DCP、二芳基仲胺和色母在50^oC下用搅拌机以200r/m的速度两个小时后与回收HDPE材料一起加入到挤出机进料口中；

（2）用挤出机以100rpm的速度将混合料挤出，挤出机机头分段温度分别为：140，140，140，160，160，180，180，200，用造粒机切成一定大小的颗粒后干燥。

上述实施例1~5所制得含聚丙烯的回收高密度聚乙烯改性料改性前后与对比例的主要性能比较见表1。由表1可知，本发明的断裂伸长率、拉伸强度及缺口冲击强度均较改性前明显提高，且相对于对比例提高的幅度更大，表明采用本发明的配比及改性方法，改性后的回收HDPE料的具有较好的韧性，同时其环刚度也较改性前提高了1倍，而且本发明工序简单，成本低，因此，具有广阔的市场前景和较大的经济效益。

表1

Figure 2012100530812100002DEST_PATH_IMAGE001

Claims

1.一种含聚丙烯的回收高密度聚乙烯改性料，其特征在于，其所含组分的重量百分数为：含3~20%聚丙烯的高密度聚乙烯回收料90～95%，增韧剂4.85~8.5%，交联剂0.05～0.5%，抗氧剂0.1～1%；所述增韧剂为聚烯烃弹性体、橡胶弹性体中的至少一种；所述交联剂为过氧化二异丙苯或过氧化苯甲酰；所述抗氧化剂为抗氧剂1010和/或抗氧剂168。

2.根据权利要求1所述一种含聚丙烯的回收高密度聚乙烯改性料，其特征在于，所述高密度聚乙烯回收料含聚丙烯5~15%。

3.根据权利要求2所述一种含聚丙烯的回收高密度聚乙烯改性料，其特征在于，所述高密度聚乙烯回收料含聚丙烯10%。

4.根据权利要求1所述一种含聚丙烯的回收高密度聚乙烯改性料，其特征在于，所述增韧剂为乙丙橡胶。

5.根据权利要求4所述一种含聚丙烯的回收高密度聚乙烯改性料，其特征在于，所述增韧剂为三元乙丙橡胶。

6.一种含聚丙烯的回收高密度聚乙烯改性料的改性方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将含3~20%聚丙烯的高密度聚乙烯回收料干燥，然后将按90～95%的含聚丙烯3~20%的高密度聚乙烯回收料，4.85~8.5%的增韧剂，0.05～0.5%的交联剂，0.1～1%的抗氧剂的比例配比的物料在高速混合机中混合10~15min；

（2）将步骤（1）所得的混合料加入双螺杆挤出机的加料口中，在140～210℃挤出温度下，以120～300rpm的挤出速度挤出；

7.根据权利要求6所述一种含聚丙烯的回收高密度聚乙烯改性料的改性方法，其特征在于，所述步骤（1）中含3~20%聚丙烯的高密度聚乙烯回收料在75~85℃下干燥3~6小时。

8.根据权利要求6所述一种含聚丙烯的回收高密度聚乙烯改性料的改性方法，其特征在于，所述步骤（2）中的挤出速度为200~300rpm。

9.根据权利要求6所述一种含聚丙烯的回收高密度聚乙烯改性料的改性方法，其特征在于，所述步骤（2）中140～210℃挤出温度具体设置如下：第一段140℃，第二段160℃，第三段170℃，第四段180℃，第五段200℃，第六段210℃，第七段210℃，机头200℃。