CN103224712A - 利用废弃的输液袋膜一步法制备改性沥青的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及到一种利用废弃的多层共挤输液袋膜进行复合改性一步法制备改性沥青的方法。本发明的技术方案如下：1.按照质量份比配方为基质沥青100，输液袋膜2～60，纳米蒙脱土1～10，相容剂1～10。2.取基质沥青加热熔化，加入相容剂，高转速下机械剪切或人工搅拌；然后加入输液袋膜碎片，高转速下机械剪切；再加入纳米蒙脱土，在高转速下机械剪切使废弃一次性多层共挤输液袋膜碎片充分溶胀，制得本发明所述的改性沥青。本发明利用回收的一次性多层共挤输液袋膜作为改性剂，采用“一步法”的工艺对沥青基质进行改性，具有成本低、沥青的综合性能，尤其是耐高温性能，为医疗废物的综合利用提供了可靠的途径。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种改性沥青的制备，具体涉及到一种利用废弃的多层共挤输液袋膜进行复合改性一步法制备改性沥青的方法。
技术背景
多层共挤膜输液袋是上个世界90年代进入我国的新型医用包装材料。它由于具有以下优点：1)适用范围广——由于膜材的热封性能好，适用于多种灌装设备，如电解质输液、营养输液和治疗型输液等2）安全无毒——膜材使用惰性材料，对水蒸气、氧气、氮气的阻隔性能好，注射时不需要补充空气，直接利用大气压缩袋体，排除输液过程中出现的柱塞、空气污染，彻底消除二次感染危险；3）使用方便——由于采用聚合物材质，质量轻，密封性能好，运输方便。因此多层共挤膜输液袋深受临床青睐，是未来输液包装材料发展的方向之一。
根据李文菊等(预防医学，2009,36(24):4684-4685)对上海市163家医疗机构的调查，这些机构每日产生的未被病人血液、体液、排泄物污染的一次性输液袋(瓶)约8434kg，其中一次性输液袋占有相当大的比例。如何处理如此大量的医疗废物，是摆在当今科技工作者面前的一个难题。人们普遍认为医院中的医疗废物具有传染性，因此把医疗机构所使用的一次性输液袋都作为医疗废物进行焚烧处理、填埋处理，是一种理想化的管理模式，可以完全杜绝疾病的传播风险。但是，作为利用石油资源生产的一次性多层共挤膜输液袋，直接进行焚烧处理，是对“城市矿产”资源的极大浪费，违背了固体废弃物资源综合利用可持续发展的原则。
2005年，卫生部《关于明确医疗废物分类有关问题的通知》(卫办医发(2005)292号)中规定：未被病人血液、体液、排泄物污染的使用后一次性输液袋(瓶)，不属于医疗废物，不必按照医疗废物进行管理，但这类废物回收利用时不能用于原用途，用于其他用途时应符合不危害人体健康的原则。随后，各级地方政府也相应的出台了政策，指导医疗废物的分类、回收和利用。但是，目前各级医院对医疗废物分类的实施力度不大，根本原因是这类固体废物后续利用途径有限，产生的经济效益不高。因此，寻找合理、安全和高价值的利用途径，是一次性多层共挤膜输液袋实现资源再利用的关键问题。
如此同时，随着我国高速公路的发展，车流量大、车速高、轴载大等问题使得沥青路面高温下抗车辙和低温下抗开裂的能力差。而且我国国产沥青含蜡量高、粘结力差、延伸度低、温度敏感性大，无法直接用于高级公路，往往需要在沥青基质中加入改性剂，从而获得高性能改性沥青。聚合物是改性沥青常用的改性剂。目前，研究和应用比较成熟的一类聚合物改性剂是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)。少量的SBS能够在高温搅拌作用下吸收沥青基质中的芳香分等轻质油，减少沥青基质中小分子的含量，使得沥青温感性能下降，提高了高温热稳定性；随着SBS的质量分数的增加，SBS发生溶胀的同时，相互间已形成网络状交联，使沥青的高温性能进一步提高，同时，SBS的低温柔性使得改性沥青体系总体柔韧性增强，有利于提高低温性能。但是SBS作为石化产品，由于需求量大，直接应用于改性沥青，使得其价格较高。
为了节约成本，实现资源的综合利用，有研究者也利用废旧的回收塑料来改性沥青。例如，中国专利CN102337035A公开了一种利用废旧塑料(废旧低密度聚乙烯或废旧聚丙烯)、相容助剂和无机填料复合改性沥青及其制备方法。该方法虽然有效的利用了废旧塑料资源，但是所用废旧聚乙烯或者废旧聚丙烯为线性聚合物，分子链降解比较严重，无法从根本上解决沥青的温度敏感性。
中国专利CN102020861A公开了一种利用包装废弃物/纳米复合改性沥青的制备方法。该方法虽然在解决“白色污染”的同时，有效的改善了基质沥青的高温性能和抗变形能力，但是该包装废弃物主要成分为聚乙烯，改性沥青的低温性能没有进行研究。
发明内容
本发明是鉴于上述技术缺陷而作出的，其目的是在充分利用医疗废物的同时，提供一种利用废弃的输液袋膜一步法制备改性沥青的方法。该方法工艺简单，安全环保。
本发明的技术方案如下：
1.按照质量份比配方：
基质沥青 100
输液袋膜 2～60
纳米蒙脱土 1～10
相容剂 1～10
2.制备
（1）取基质沥青加热熔化，保持温度在170～210℃℃，加入相容剂，50～1000 rpm/min的转速下机械剪切5～30min，或人工搅拌15～30min；
（2）然后加入经破碎的废弃输液袋膜碎片，50～1000 rpm/min的转速下机械剪切5～30min；
（3）再加入纳米蒙脱土，在2000～6000rpm/min的转速下机械剪切30～270min，使废弃一次性多层共挤输液袋膜碎片、相容剂和蒙脱土均匀的分散在基质沥青中；
（4）最后降温至100～150℃，放置20～60min，使废弃的多层共挤输液袋膜碎片充分溶胀，制得本发明所述的改性沥青。
（5）按照GB/T0604-2000测试针入度，按照GB/T0606-2000测试软化点，按照GB/T0605-1993测试延度，运用AR-2000旋转流变仪测试65℃时的复数粘度。具体数据如下：针入度（0.1mm测试基准）为52～55；软化点（℃）45～75℃；延度（5℃测试基准）8～16℃；复数粘度（65℃测试基准）。
所述的输液袋膜为未被患者污染的、可回收利用的一次性多层共挤膜制备的医疗废物输液袋，其主要成分为聚丙烯(PE)、聚乙烯(PP)、聚酯、苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物(SEB)、酯类共聚物、热塑性弹性体中的两种以上成分经过共挤出工艺复合而成。
所述的纳米蒙脱土为经过有机化离子交换处理的高纯度蒙脱土，其晶片厚度小于50nm，蒙脱石含量大于96%。
所述的相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐（PE-g-MAH）、聚乙烯接枝马来酸酐与苯乙烯共聚物[PE-g-(MAH-co-St)]、聚乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯（PE-g-GMA）、聚乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯与苯乙烯共聚物[PE-g-(GMA-co-St)]、聚丙烯接枝马来酸酐（PP-g-MAH）、聚丙烯接枝马来酸酐与苯乙烯共聚物[PP-g-(MAH-co-St)]、聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯（PP-g-GMA）、聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯与苯乙烯共聚物[PP-g-(GMA-co-St)]、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐（POE-g-MAH）、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐与苯乙烯共聚物[POE-g-(MAH-co-St)]、乙烯-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯（POE-g-GMA）、乙烯-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯与苯乙烯共聚物[POE-g-(GMA-co-St)]中的一种或两种任意比例的混合物。
纳米粒子由于具有特殊的小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应等优异性能，广泛的用于各种复合材料中。纳米改性沥青之所以不同与其他改性沥青，其根本原因在于纳米改性沥青是从微观结构上改变沥青性能。
本发明利用回收的一次性多层共挤输液袋膜作为改性剂，采用“一步法”的工艺，对沥青基质进行改性，在降低成本的同时，提高了沥青的综合性能，尤其是耐高温性能，为医疗废物的综合利用提供了可靠的途径。
具体实施方式
以下将通过实例具体说明本发明，但是本发明并不限于这些实例。
1.原料
基质沥青：重交70号，25℃针入度为55(0.1mm)，软化点为46.0℃，65℃时的复数粘度为125Pa.s。
输液袋膜：废弃一次性七层共挤输液膜碎片，使用前已经过消毒处理，碎片长、宽、厚分别约为5mm、3.5mm、1 mm。
纳米蒙脱土：有机高纯度蒙脱土，其晶片厚度小于50nm，蒙脱石含量大于96%，可在市场购买。
实施例1
1.按照质量份比配方：
基质沥青 100公斤
输液袋膜 4.5公斤
纳米蒙脱土 2公斤
POE-g-MAH 1.5公斤
2、制备
取基质沥青加热熔化，保持温度在170℃，加入的相容剂POE-g-MAH，500 rpm/min的转速下机械剪切5min；然后加入废弃一次性多层共挤输液袋膜碎片，500 rpm/min的转速下机械剪切10min；再加入纳米蒙脱土，将混合物送入高速剪切机，在2000rpm/min的转速下机械剪切90min，；最后降温至130℃，放置40min，制得制得本发明所述的改性沥青制得本发明所述的改性沥青。
按照GB/T0604-2000测试针入度，按照GB/T0606-2000测试软化点，按照GB/T0605-1993测试延度，运用AR-2000旋转流变仪测试65℃时的复数粘度。具体数据如下：
| 针入度(0.1mm) | 软化点/℃ | 5℃延度/cm | 65℃复数粘度/MPa.s |
| 52.3 | 48.7 | 8.2 | 203 |
实例2
1.按照质量份比配方：
基质沥青 100公斤
输液袋膜 7公斤
纳米蒙脱土 2公斤
PP-g-(GMA-co-St) 2公斤
2、制备
取基质沥青加热熔化，保持温度在210℃，加入的相容剂POE-g-MAH，人工搅拌15min；然后加入废弃一次性多层共挤输液袋膜碎片，人工搅拌10min；再加入纳米蒙脱土，将混合物送入高速剪切机，在6000rpm/min的转速下机械剪切30min；最后降温至100℃，放置60min，制得本发明所述的改性沥青。
按照GB/T0604-2000测试针入度，按照GB/T0606-2000测试软化点，按照GB/T0605-1993测试延度，运用AR-2000旋转流变仪测试65℃时的复数粘度，本实施例制备的改性沥青具体数据如下：
| 针入度(0.1mm) | 软化点/℃ | 5℃延度/cm | 65℃复数粘度/MPa.s |
| 51.2 | 52.3 | 9.5 | 241 |
实例3
1.按照质量份比配方：
基质沥青 100公斤
输液袋膜 9公斤
纳米蒙脱土 2公斤
POE-g-MAH 1.5公斤
2、制备
取基质沥青加热熔化，保持温度在190℃，加入相容剂POE-g-MAH，400 rpm/min的转速下机械剪切25min；然后加入废弃的一次性多层共挤输液袋膜碎片，100 rpm/min的转速下机械剪切25min；再加入纳米蒙脱土，将混合物送入高速剪切机，在4000rpm/min的转速下机械剪切加工70min；最后降温至100℃，放置30min，制得制得本发明所述的改性沥青。
按照GB/T0604-2000测试针入度，按照GB/T0606-2000测试软化点，按照GB/T0605-1993测试延度，运用AR-2000旋转流变仪测试65℃时的复数粘度，本实施例制备的改性沥青具体数据如下：
| 针入度(0.1mm) | 软化点/℃ | 5℃延度/cm | 65℃复数粘度/MPa.s |
| 49.7 | 58.6 | 15.1 | 840 |
实例4
1.按照质量份比配方：
基质沥青 100公斤
输液袋膜 12公斤
纳米蒙脱土 1.5公斤
PP-g-(GMA-co-St) 1.5公斤
2、制备
取基质沥青加热熔化，保持温度在200℃，加入相容剂POE-g-MAH，300 rpm/min的转速下机械剪切15min；然后加入输液袋膜碎片，300 rpm/min的转速下机械剪切15min；再加入纳米蒙脱土，将混合物送入高速剪切机，在3000rpm/min的转速下机械剪切加工80min；最后降温至150℃，放置20min，制得制得本发明所述的改性沥青。
按照GB/T0604-2000测试针入度，按照GB/T0606-2000测试软化点，按照GB/T0605-1993测试延度，运用AR-2000旋转流变仪测试65℃时的复数粘度，本实施例制备的改性沥青具体数据如下：
| 针入度(0.1mm) | 软化点/℃ | 5℃延度/cm | 65℃复数粘度/MPa.s |
| 35.0 | 75.5 | 21.8 | 1100 |
实例5
1.按照质量份比配方：
基质沥青 100公斤
输液袋膜 55公斤
纳米蒙脱土 1.2公斤
POE-g-MAH 3公斤
2、制备
取基质沥青加热熔化，保持温度在200℃，加入相容剂POE-g-MAH，300 rpm/min的转速下机械剪切15min；然后加入输液袋膜碎片，300 rpm/min的转速下机械剪切15min；再加入纳米蒙脱土，将混合物送入高速剪切机，在6000rpm/min的转速下机械剪切加工200min；最后降温至100℃，放置60min，制得制得本发明所述的改性沥青。
按照GB/T0604-2000测试针入度，按照GB/T0606-2000测试软化点，按照GB/T0605-1993测试延度，运用AR-2000旋转流变仪测试65℃时的复数粘度，本实施例制备的改性沥青具体数据如下：
| 针入度(0.1mm) | 软化点/℃ | 5℃延度/cm | 65℃复数粘度/MPa.s |
| 31.0 | 102.5 | 25.8 | 4100 |
实例6
1.按照质量份比配方：
基质沥青 100公斤
输液袋膜 26公斤
纳米蒙脱土 2.2公斤
POE-g-GMA 1公斤
PP-g-GMA 2公斤
2、制备
取基质沥青加热熔化，保持温度在180℃，加入相容剂POE-g-GMA和PP-g-GMA，300 rpm/min的转速下机械剪切15min；然后加入输液袋膜碎片，300 rpm/min的转速下机械剪切15min；再加入纳米蒙脱土，将混合物送入高速剪切机，在6000rpm/min的转速下机械剪切加工80min；最后降温至120℃，放置40min，制得制得本发明所述的改性沥青。
按照GB/T0604-2000测试针入度，按照GB/T0606-2000测试软化点，按照GB/T0605-1993测试延度，运用AR-2000旋转流变仪测试65℃时的复数粘度，本实施例制备的改性沥青具体数据如下：
| 针入度(0.1mm) | 软化点/℃ | 5℃延度/cm | 65℃复数粘度/MPa.s |
| 34.0 | 78.5 | 22.8 | 1207 |
实例7
1.按照质量份比配方：
基质沥青 100公斤
输液袋膜 30公斤
纳米蒙脱土 5公斤
POE-g-(MAH-co-St) 7.0公斤
PE-g-GMA 3.0公斤
2、制备
取基质沥青加热熔化，保持温度在180℃，加入相容剂POE-g-(MAH-co-St)和PE-g-GMA，200 rpm/min的转速下机械剪切5min；然后加入输液袋膜碎片，300 rpm/min的转速下机械剪切10min；再加入纳米蒙脱土，将混合物送入高速剪切机，在3000rpm/min的转速下机械剪切加工80min；最后降温至150℃，放置50min，制得制得本发明所述的改性沥青。
按照GB/T0604-2000测试针入度，按照GB/T0606-2000测试软化点，按照GB/T0605-1993测试延度，运用AR-2000旋转流变仪测试65℃时的复数粘度，本实施例制备的改性沥青具体数据如下：
| 针入度(0.1mm) | 软化点/℃ | 5℃延度/cm | 65℃复数粘度/MPa.s |
| 34.7 | 77.4 | 22.3 | 1156 |
实例8
1.按照质量份比配方：
基质沥青 100公斤
输液袋膜 60公斤
纳米蒙脱土 10公斤
PE-g-(GAM-co-St) 1.7公斤
PP-g-GMA 6.5公斤
2、制备
取基质沥青加热熔化，保持温度在170℃，加入相容剂POE-g-(GMA-co-St)和PP-g-GMA，200 rpm/min的转速下机械剪切15min；然后加入输液袋膜碎片，500 rpm/min的转速下机械剪切10min；再加入纳米蒙脱土，将混合物送入高速剪切机，在6000rpm/min的转速下机械剪切加工60min；最后降温至140℃，放置30min，制得制得本发明所述的改性沥青。
按照GB/T0604-2000测试针入度，按照GB/T0606-2000测试软化点，按照GB/T0605-1993测试延度，运用AR-2000旋转流变仪测试65℃时的复数粘度，本实施例制备的改性沥青具体数据如下：
| 针入度(0.1mm) | 软化点/℃ | 5℃延度/cm | 65℃复数粘度/MPa.s |
| 32.1 | 89.4 | 18.1 | 1632 |
实例9
1.按照质量份比配方：
基质沥青 100公斤
输液袋膜 17公斤
纳米蒙脱土 2.3公斤
POE-g-(GAM-co-St) 7.0公斤
PP-g-(GMA-co-St) 3.0公斤
2、制备
取基质沥青加热熔化，保持温度在180℃，加入相容剂POE-g-(GMA-co-St)和PP-g-(GMA-co-St)，100 rpm/min的转速下机械剪切15min；然后加入输液袋膜碎片，300 rpm/min的转速下机械剪切10min；再加入纳米蒙脱土，将混合物送入高速剪切机，在5000rpm/min的转速下机械剪切加工70min；最后降温至110℃，放置30min，制得制得本发明所述的改性沥青。
按照GB/T0604-2000测试针入度，按照GB/T0606-2000测试软化点，按照GB/T0605-1993测试延度，运用AR-2000旋转流变仪测试65℃时的复数粘度，本实施例制备的改性沥青具体数据如下：
| 针入度(0.1mm) | 软化点/℃ | 5℃延度/cm | 65℃复数粘度/MPa.s |
| 31.1 | 79.1 | 20.1 | 1812 |
综上所述，利用本发明技术，以废弃一次性多层共挤输液袋膜碎片、有机纳米蒙脱土为改性剂，辅助少量的相容剂，能够明显提高基质沥青的高低温性能和抗车辙能力，并为废弃一次性多层共挤输液袋膜这类医疗废物开辟了安全、环保的应用途径。
Claims (4)
1.一种利用废弃的一次性输液袋膜制备改性沥青的方法，其特征在于：
（1）按照质量份比配方：
基质沥青 100
输液袋膜 2～60
纳米蒙脱土 1～10
相容剂 1～10；
（2）制备
取基质沥青加热熔化，保持温度在170～210℃℃，加入相容剂，50～1000 rpm/min的转速下机械剪切5～30min，或人工搅拌15～30min；
然后加入经破碎的废弃输液袋膜碎片，50～1000 rpm/min的转速下机械剪切5～30min；
再加入纳米蒙脱土，在2000～6000rpm/min的转速下机械剪切30～270min，使废弃一次性多层共挤输液袋膜碎片、相容剂和蒙脱土均匀的分散在基质沥青中；
最后降温至100～150℃，放置20～60min，制得本发明所述的改性沥青。
2.根据权利要求1所述的一种利用废弃的一次性输液袋膜制备改性沥青的方法，其特征在于所述的输液袋膜为未被患者污染的、可回收利用的一次性多层共挤膜制备的医疗废物输液袋，其主要成分为聚丙烯、聚乙烯、聚酯、苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物、酯类共聚物、热塑性弹性体中的两种以上成分经过共挤出工艺复合而成。
3.根据权利要求1所述的一种利用废弃的一次性输液袋膜制备改性沥青的方法，其特征在于所述的纳米蒙脱土为经过有机化离子交换处理的高纯度蒙脱土，其晶片厚度小于50nm，蒙脱石含量大于96%。
4.根据权利要求1所述的一种利用废弃的一次性输液袋膜制备改性沥青的方法，其特征在于所述的相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐、聚乙烯接枝马来酸酐与苯乙烯共聚物、聚乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯与苯乙烯共聚物、聚丙烯接枝马来酸酐、聚丙烯接枝马来酸酐与苯乙烯共聚物、聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯与苯乙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐与苯乙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯与苯乙烯共聚物中的一种或两种任意比例的混合物。
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