CN103242580A - 一种利用回收hdpe低温固相挤出反应制备管道材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及材料领域和高分子材料的改性，公开了一种利用回收高密度聚乙烯(HDPE)低温固相挤出反应制备管道材料的方法。原料包括以下质量百分比的物质：回收HDPE 96.8％～99.7％、交联剂0.1％～2％、抗氧化剂0.1％～1.5％；步骤包括：(1)将除了回收HDPE以外的原料干燥后在40～50℃下混匀，与回收HDPE一起加入挤出机；(2)在110～140℃下用挤出机以80～150rpm速度将混合料挤出。本发明采用低温固相反应挤出方法改变传统回料再生利用的概念，物理改性与化学改性同时在挤出机内进行，使注塑级塑料改性为挤出级塑料，并可作为管道专用材料。

Description

一种利用回收HDPE低温固相挤出反应制备管道材料的方法
技术领域
本发明涉及材料领域，尤其是高分子材料的改性，具体为一种利用回收高密度聚乙烯(HDPE)低温固相挤出反应制备管道材料的方法。
背景技术
市场上存在大量的注塑级HDPE回料，再加工时性能变差，一般的用途是将其降级使用，用做低档次低附加值产品。低温固相反应挤出技术在PET、PC等富含官能团的材料中经常使用，但还未见在HDPE的相关文献和专利中使用。通过配方及工艺的创新，在无需大量增加成本的基础上，确定一种提升回收塑料性能的方法，利用低温固相反应挤出技术，改变材料的分子量及分子量分布情况，从而使注塑级HDPE回料可以用作性能要求非常高的挤出级HDPE管道专用料使用。
关于HDPE的回收已有部分文献和专利进行报道，专利文件CN101302312介绍了一种通过用废纸与回收高密度聚乙烯材料混炼来提高回收HDHE的强度的制备方法。目前国内还没有用回收HDPE材料制作管材的专利报道，因此，本专利中采用的低温固相反应挤出方法制造再生HDPE粒子，利用HDPE的交联来改善材料的熔融指数、抗拉强度等物理性能。
发明内容
本发明旨在提供一种利用回收高密度聚乙烯(HDPE)低温固相挤出反应制备管道材料的方法。
技术方案如下：将以一定比例的抗氧化剂和适量的交联剂(还可以加入色母)共混均匀与回收HDPE料一起加入挤出机的加料口，通过挤出机挤出及造粒制成管材用再生HDPE粒子。
一种利用回收HDPE低温固相挤出反应制备管道材料的方法，原料包括以下质量百分比的物质：
回收HDPE    96.8％～99.7％
交联剂      0.1％～2％
抗氧化剂    0.1％～1.5％
其中，回收HDPE为注塑级的HDPE回收料；交联剂为过氧化物、乙烯基硅氧烷和烯丙基硅氧烷的至少一种，优选为乙烯基三甲氧基硅烷和过氧化二异丙苯(DCP，过氧化物的一种，常用于聚乙烯的交联)中的至少一种；抗氧化剂为酚类、亚磷酸酯类或胺类抗氧化剂，优选为二芳基仲胺或特丁基对苯二酚；
步骤包括：
(1)将除了回收HDPE以外的原料干燥后在40～50℃下混匀，与回收HDPE一起加入挤出机；
(2)在110～140℃下用挤出机以80～150rpm速度将混合料挤出；
优选的，原料还包括0.1％～0.2％色母。挤出机优选同向双螺杆挤出机。
本发明将低温固相反应挤出在PET/PC合金中应用的原理应用于HDPE材料的改性中，通过选择合适的配方及工艺参数，使回收HDPE在加工的过程中产生合适的交联和接枝反应。尤其是使用同向双螺杆挤出机，在较低的加工温度下对材料进行改性，可以增加螺杆对物料的剪切作用，产生较多的分子自由基发生交联支化反应，可以控制回收HDPE材料的分子结构，将注塑级HDPE回收料改性为挤出级HDPE管道专用料。
本发明采用低温固相反应挤出方法改变传统回料再生利用的概念，物理改性与化学改性同时在挤出机内进行，使注塑级塑料改性为挤出级塑料，并可作为管道专用材料。
具体实施方式：
实施例1
a.按下列组分和组成配料(重量百分比)：回收HDPE(原料来自于洗发水瓶、水果篮等，纯度大于97％即为注塑级的HDPE回收料)98％；乙烯基三甲氧基硅烷0.6％；DCP0.4％；特丁基对苯二酚0.8％；黑色母0.2％。
b.将乙烯基三甲氧基硅烷、DCP(过氧化二异丙苯)、特丁基对苯二酚和色母在50℃下用搅拌机以200r/m的速度搅拌两个小时后与回收HDPE材料一起加入到同向双螺杆挤出机(一种挤出机，用来混合加工原料的机器)进料口中。
c.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：110、110、110、120、120、130、130和140℃，用造粒机切成一定大小的颗粒后干燥。结果如表1。
表1实施例1再生前和再生后HDPE材料的性能比较
  性能   再生前HDPE   再生后HDPE
  伸长率(％)   193±3.53   398±64.3
  拉伸强度(MPa)   15.4   22.1±0.18
  弯曲模量(MPa)   661±59.1   750±53.3
  比重   0.973   0.954
  熔融指数(190℃，5kg)   1.698   0.88
实施例2
a.按下列组分和组成配料(重量百分比)：回收HDPE(原料来自于洗发水瓶、水果篮等，纯度大于97％即为为注塑级的HDPE回收料)97.8％；乙烯基三乙氧基硅烷0.8％；DCP(过氧化二异丙苯)0.4％；特丁基对苯二酚0.8％；黑色母0.2％。
b.将乙烯基三甲氧基硅烷、DCP、特丁基对苯二酚和黑色母在50℃下用搅拌机以200r/m的速度搅拌两个小时后与回收HDPE材料一起加入到同向双螺杆挤出机(一种挤出机，用来混合加工原料的机器)进料口中。
c.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：110、110、110、120、120、130、130、140℃，用造粒机切成一定大小的颗粒后干燥。结果如表2。
表2实施例2再生前和再生后HDPE材料的性能比较
  性能   再生前HDPE   再生后HDPE
  伸长率(％)   193±3.53   295±56.6
  拉伸强度(MPa)   15.4   23.1±0.56
  弯曲模量(MPa)   661±59.1   728±42.6
  比重   0.973   0.957
  熔融指数(190℃，5kg)   1.698   0.67
实施例3
a.按下列组分和组成配料(重量百分比)：回收HDPE(原料来自于饮用水等瓶子的瓶盖，纯度大于97％即为为注塑级的HDPE回收料)97.8％；乙烯基三乙氧基硅烷0.8％；DCP0.4％；二芳基仲胺0.8％；黑色母0.2％。
b.将乙烯基三乙氧基硅烷、DCP、二芳基仲胺和色母在50℃下用搅拌机以200r/m的速度搅拌两个小时后与回收HDPE材料一起加入到同向双螺杆挤出机(一种挤出机，用来混合加工原料的机器)进料口中。
c.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：110、110、110、120、120、130、130、140℃，用造粒机切成一定大小的颗粒后干燥。
表3实施例3再生前和再生后HDPE材料的性能比较
  性能   再生前HDPE   再生后HDPE
  伸长率(％)   295   464±16.3
  拉伸强度(MPa)   20.4   21.2±1.46
  弯曲模量(MPa)   694.1±21.3   679±22.4
  比重   0.957   0.96
  熔融指数(190℃，5kg)   5.814   0.84
改性再生后的HDPE材料，由注塑级HDPE改性为挤出级的HDPE，伸长率有大幅度提高，拉伸强度和弯曲模量有改善，熔融指数明显降低，符合管道材料的使用要求。

Claims (5)

1.一种利用回收HDPE低温固相挤出反应制备管道材料的方法，其特征在于，原料包括以下质量百分比的物质：
回收HDPE    96.8％～99.7％
交联剂      0.1％～2％
抗氧化剂    0.1％～1.5％
步骤包括：
(1)将除了回收HDPE以外的原料干燥后在40～50℃下混匀，与回收HDPE一起加入挤出机；
(2)在110～140℃下用挤出机以80～150rpm速度将混合料挤出；
所述交联剂为过氧化物、乙烯基硅氧烷和烯丙基硅氧烷的至少一种；所述抗氧化剂为酚类、亚磷酸酯类或胺类抗氧化剂。
2.权利要求1所述利用回收HDPE低温固相挤出反应制备管道材料的方法，其特征在于，原料还包括0.1％～0.2％色母。
3.权利要求1所述利用回收HDPE低温固相挤出反应制备管道材料的方法，其特征在于，所述回收HDPE为注塑级的HDPE回收料，其中HDPE的纯度在97％以上。
4.权利要求1所述利用回收HDPE低温固相挤出反应制备管道材料的方法，其特征在于，所述交联剂为乙烯基三甲氧基硅烷和过氧化二异丙苯中的至少一种。
5.权利要求1所述利用回收HDPE低温固相挤出反应制备管道材料的方法，其特征在于，所述抗氧化剂为二芳基仲胺或特丁基对苯二酚。
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