CN103665718B - 利用废旧热塑性弹性体增韧高抗冲聚苯乙烯的方法 - Google Patents

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本发明属于高抗冲聚苯乙烯材料的制备领域，具体涉及利用废旧热塑性弹性体增韧高抗冲聚苯乙烯材料的方法。本发明要解决的技术问题是增韧高抗冲聚苯乙烯的成本高，废旧热塑性弹性体对环境会造成很大污染。本发明解决上述技术问题的方案是提供一种利用废旧热塑性弹性体增韧高抗冲聚苯乙烯的方法，包括以下步骤：按质量配比将80～95份废旧聚苯乙烯材料、5～15份TPR、0.1～0.3份热稳定剂、0.1～0.4份抗氧剂、0.1～0.3份紫外线吸收剂、1～3份增强填料和0.1～0.3份白油搅拌均匀，在170～210℃下熔融混炼，经挤出机挤出牵条后，冷却、切粒，得到高抗冲聚苯乙烯粒料。本发明为废旧热塑性弹性体找到合适的利用方法，同时为降低增韧高抗冲聚苯乙烯的成本提供了一种新方法。

Description

利用废旧热塑性弹性体增韧高抗冲聚苯乙烯的方法
技术领域
本发明属于高抗冲聚苯乙烯材料的制备领域，具体涉及利用废旧热塑性弹性体增韧高抗冲聚苯乙烯的方法。
技术背景
随着塑料原料价格的不断上涨，为了节约资源和能源，降低生产成本和减少环境污染，废旧高分子类产品的回收已经成为一个备受瞩目的项目。热塑性弹性体广泛应用于生产电线电缆、鞋底、玩具等产品，一般在使用后都废弃，其对环境造成很大污染。废旧热塑性弹性体需要找到一种新的利用方法。高抗冲聚苯乙烯广泛应用于生产家电产品，所以在回收家电（如电视、冰箱等）时会得到大量的废旧高抗冲聚苯乙烯。由于在家电使用过程中塑料不断的老化，使回收的高抗冲聚苯乙烯的悬臂梁缺口冲击强度普遍偏低，造成废旧高抗冲聚苯乙烯的使用受到限制。
《废旧聚苯乙烯的再生方法和利用该方法制得的再生产品》（申请号为200710112370.4）中公开了一种共混增韧改性废旧聚苯乙烯的再生方法和利用该方法制得的再生产品：将65～80wt%的熔融指数为10～25g/10min的聚苯乙烯、10～25wt%的弹性体、5～10wt%的熔融指数为0.05～6g/10min的聚乙烯和5wt%的增容剂搅拌混合，再在双螺杆挤出机上于150～210℃的温度下熔融共混从而得到增韧改性聚苯乙烯再生材料。此发明使用的弹性体为新的弹性体且添加量为10～25wt%，与本文所述发明相比成本较高。
《利用废旧聚苯乙烯塑料制备高抗冲改性材料的方法》（申请号为200810045554.8）中，是先将废旧聚苯乙烯60～80份、聚乙烯5～10份、弹性体10～30份和增容剂等搅拌混合均匀，然后放入螺杆挤出机，在温度150～210℃下熔融共混获得，其中所用的聚乙烯和聚苯乙烯的熔融指数比≤0.5。此发明中弹性体用量较多，且需要添加一定量的聚乙烯，使最终得到的材料的硬度较低、需要加入相容剂、制备成本较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是增韧高抗冲聚苯乙烯的成本较高，废旧热塑性弹性体对环境会造成很大污染。
本发明解决上述技术问题的方案是提供一种利用废旧热塑性弹性体增韧高抗冲聚苯乙烯材料的方法，包括以下步骤：按质量配比将80～95份废旧高抗冲聚苯乙烯材料、5～15份废旧热塑性弹性体（TPR）、0.1～0.3份热稳定剂、0.1～0.4份抗氧剂、0.1～0.3份紫外线吸收剂、1～3份增强填料和0.1～0.3份白油搅拌均匀，然后放入双螺杆挤出机，在170～210℃下熔融混炼，经挤出机挤出牵条后，冷却、切粒，得到高抗冲聚苯乙烯粒料。
其中，上述利用废旧热塑性弹性体增韧高抗冲聚苯乙烯材料的方法中，所述的废旧TPR和废旧高抗冲聚苯乙烯材料在搅拌前先粉碎至粒径≤10mm。
其中，上述利用废旧热塑性弹性体增韧高抗冲聚苯乙烯材料的方法中，所述的废旧TPR主要是从废旧鞋底、电线电缆、玩具等回收得来。其主要成分为苯乙烯—丁二烯—苯乙烯共聚物（SBS）、乙烯—醋酸乙烯共聚物（EVA）、聚氨酯热塑性弹性体（TPU）、苯乙烯—乙烯—丁二烯—苯乙烯（SEBS）、氯化聚乙烯（CPE）或三元乙丙橡胶（EPDM）中的至少一种。
其中，上述利用废旧热塑性弹性体增韧高抗冲聚苯乙烯材料的方法中，所述的废旧高抗冲聚苯乙烯塑料的熔融指数为4～15g/10min。
其中，上述利用废旧热塑性弹性体增韧高抗冲聚苯乙烯材料的方法中，所述的热稳定剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸铬中的至少一种。
其中，上述利用废旧热塑性弹性体增韧高抗冲聚苯乙烯材料的方法中，所述的抗氧剂可为市售抗氧剂1010（四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯）、抗氧剂1076（β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯）、抗氧剂300（4,4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)）、抗氧剂168（三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯）、抗氧剂136（5,7-二-(2,2-二甲基乙基)-3-(3,4-二甲基苯基)-2-3氢-苯并呋喃酮）或抗氧剂264（2,6-二叔丁基对甲苯酚）中的至少一种。
其中，上述利用废旧热塑性弹性体增韧高抗冲聚苯乙烯材料的方法中，所述的紫外线吸收剂为UV-531（2-羟基-4-正辛氧基二本甲酮）、UV-327（2-(2-羟基-3,5-二叔丁基苯基)5-氯代苯并三唑）或UV-326（2-(5-氯-2-苯并三唑)-6-叔丁基对甲苯酚）中的至少一种。
其中，上述利用废旧热塑性弹性体增韧高抗冲聚苯乙烯材料的方法中，所述的增强填料为碳酸钙粉、滑石粉、蒙脱土、纳米二氧化硅、硫酸钡中的至少一种。
其中，上述利用废旧热塑性弹性体增韧高抗冲聚苯乙烯材料的方法中，所述的白油为68、100或150号液压油中的至少一种。优选的，所述的白油为68号液压油。
本发明使废旧热塑性弹性体得到了新的应用，同时由于废旧热塑性弹性体价格便宜从而使增韧高抗冲聚苯乙烯的成本降低了。在增韧过程中不加入相容剂、聚乙烯等物质，使增韧的高抗冲聚苯乙烯其他机械力学性能得到保证。
具体实施方式
废旧热塑性弹性体增韧高抗冲聚苯乙烯材料的方法，包括以下步骤：按质量配比将80～95份废旧聚苯乙烯材料、5～15份TPR、0.1～0.3份热稳定剂、0.1～0.4份抗氧剂、0.1～0.3份紫外线吸收剂、1～3份增强填料和0.1～0.3份白油搅拌均匀，然后放入双螺杆挤出机，在170～210℃下熔融混炼，经挤出机挤出牵条后，冷却、切粒，得到高抗冲聚苯乙烯粒料。
其中，上述利用废旧热塑性弹性体增韧高抗冲聚苯乙烯材料的方法中，所述的废旧TPR和废旧高抗冲聚苯乙烯材料在搅拌前先粉碎至粒径≤10mm。
其中，上述利用废旧热塑性弹性体增韧高抗冲聚苯乙烯材料的方法中，所述的废旧TPR主要是从废旧鞋底、电线电缆、玩具等回收得来。其主要成分为SBS、EVA、TPU、SEBS、CPE或EPDM中的至少一种。这些热塑性弹性体对高抗冲聚苯乙烯起到增韧的作用。
其中，上述利用废旧热塑性弹性体增韧高抗冲聚苯乙烯材料的方法中，所述的废旧高抗冲聚苯乙烯塑料的熔融指数为4～15g/10min。通过控制原料的熔融指数来控制原料的质量。
其中，上述利用废旧热塑性弹性体增韧高抗冲聚苯乙烯材料的方法中，所述的热稳定剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸铬中的至少一种。
其中，上述利用废旧热塑性弹性体增韧高抗冲聚苯乙烯材料的方法中，所述的抗氧剂可为市售抗氧剂1010、1076、300、168、136或264中的至少一种。
由于废旧聚苯乙烯中有一些杂质，在熔融混炼挤出时会加速高抗冲聚苯乙烯的氧化分解，使高抗冲聚苯乙烯的力学性能降低，特别是Izod缺口冲击强度。加入抗氧剂和稳定剂后减少了高抗冲聚苯乙烯在加工过程中的分解情况。
其中，上述利用废旧热塑性弹性体增韧高抗冲聚苯乙烯材料的方法中，所述的紫外线吸收剂为UV-531、UV-327或UV-326中的至少一种。添加紫外线吸收剂后，高抗冲聚苯乙烯在以后的使用过程中可以抗光老化，从而延长其使用寿命。
其中，上述利用废旧热塑性弹性体增韧高抗冲聚苯乙烯材料的方法中，所述的增强填料为碳酸钙粉、滑石粉、蒙脱土、纳米二氧化硅、硫酸钡中的至少一种。由于废旧TPR的加入使高抗冲聚苯乙烯的硬度、弯曲强度、拉伸强度有所下降，所以加入增强填料来提升高抗冲聚苯乙烯的综合力学性能。
其中，上述利用废旧热塑性弹性体增韧高抗冲聚苯乙烯材料的方法中，所述的白油为68、100或150号液压油中的至少一种。优选的，所述的白油为68号液压油。高抗冲聚苯乙烯加工温度为170～210℃，在选择白油时其闪点必须高于加工温度，所以优选68号液压油。
实施例1
先按照如下质量配比精确称取各种物料：废旧高抗冲聚苯乙烯塑料为91.5份、废TPR（回收鞋底料，主要成分为70wt%SBS、30wt%EVA）为7份、硬脂酸锌为0.2份、抗氧剂1010为0.1份、紫外线吸收剂UV-327为0.1份、碳酸钙粉为1份、68号液压油为0.1份。
将废旧高抗冲聚苯乙烯和废旧TPR粉碎到粒径小于或者等于10mm。然后将粉碎得到的废旧高抗冲聚苯乙烯粉碎料、废旧TPR粉碎料和上述配方的其他组分一起放入高混机搅拌均匀。再将搅拌均匀的破碎料一起放入双螺杆挤出机(挤出机各区温度为170、175、175、175、175、175、175、180、180、200，主机螺杆转速为480rpm，喂料螺杆转速为33rpm）熔融混炼，所得材料经挤出机挤出牵条后在冷却槽中冷却，再将其引入到切粒机进行切粒操作得到高冲击强度的高抗冲聚苯乙烯粒料。
将上述得到的高抗冲聚苯乙烯材料经科学测量，其性能如表1所示。
表1实施例1所得高抗冲聚苯乙烯材料的性能
检测项目 单位 检测方法 测试条件 增韧后 增韧前
拉伸强度 MPa GB/T1040 50mm/min 45 46
悬臂梁缺口冲击强度 KJ/m2 GB/T1843 4mm，23℃ 9.2 6.5
弯曲强度 MPa GB/T9341 2mm/min 53 54
弯曲模量 MPa GB/T9341 5mm/min 2108 2122
熔体流动速率 g/10min GB/T3682 200℃，5Kg 5.8 6.1
断裂伸长率 % GB/T1040 50mm/min 22 19
从上表可以看出，增韧后拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、熔体流动速率相比增韧前略有下降，下降幅度对使用基本没有影响。断裂伸长率略有提高，缺口冲击强度提高为原来的141.54%，提高缺口冲击强度可以使高抗冲聚苯乙烯的使用更加广泛。
实施例2
先按照如下质量配比精确称取各种物料：废旧高抗冲聚苯乙烯塑料为87.35份、废TPR（回收鞋底料，主要成分为70wt%SBS、30wt%EVA）为10份、硬脂酸锌为0.15份、抗氧剂1010为0.2份、紫外线吸收剂UV-531为0.1份、滑石粉为2份、68号液压油为0.2份。
将废旧高抗冲聚苯乙烯和废旧TPR粉碎到粒径小于或者等于10mm。然后将粉碎得到的废旧高抗冲聚苯乙烯粉碎料、废旧TPR粉碎料和上述配方的其他组分一起放入高混机搅拌均匀。再将搅拌均匀的破碎料一起放入双螺杆挤出机(挤出机各区温度为170、175、175、175、175、175、175、180、180、200，主机螺杆转速为480rpm，喂料螺杆转速为33rpm）熔融混炼，所得材料经挤出机挤出牵条后在冷却槽中冷却，再将其引入到切粒机进行切粒操作得到高冲击强度的高抗冲聚苯乙烯材料。
将上述得到的高抗冲聚苯乙烯材料经科学测量，其性能如表2所示。
表2实施例2所得高抗冲聚苯乙烯材料的性能
检测项目 单位 检测方法 测试条件 增韧后 增韧前
拉伸强度 MPa GB/T1040 50mm/min 43 46
悬臂梁缺口冲击强度 KJ/m2 GB/T1843 4mm，23℃ 10.1 6.5
弯曲强度 MPa GB/T9341 2mm/min 52 54
弯曲模量 MPa GB/T9341 5mm/min 2066 2122
熔体流动速率 g/10min GB/T3682 200℃，5Kg 5.6 6.1
断裂伸长率 % GB/T1040 50mm/min 26 19
从上表可以看出，增韧后拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、熔体流动速率相比增韧前约有下降，下降幅度对使用基本没有影响。断裂伸长率约有提高，缺口冲击强度提高为原来的155.38%，提高缺口冲击强度可以使高抗冲聚苯乙烯的使用更加广泛。
实施例3
先按照如下质量配比精确称取各种物料：废旧高抗冲聚苯乙烯塑料为83.15份、废TPR（回收鞋底料，主要成分为70wt%SBS、30wt%EVA）为13份、硬脂酸锌为0.3份、抗氧剂1010为0.25份、紫外线吸收剂UV-531为0.1份、滑石粉为3份、68号液压油为0.3份。
将废旧高抗冲聚苯乙烯和废旧TPR粉碎到粒径小于或者等于10mm。然后将粉碎得到的废旧高抗冲聚苯乙烯粉碎料、废旧TPR粉碎料和上述配方的其他组分一起放入高混机搅拌均匀。再将搅拌均匀的破碎料一起放入双螺杆挤出机(挤出机各区温度为170、175、175、175、175、175、175、180、180、200，主机螺杆转速为480rpm，喂料螺杆转速为33rpm）熔融混炼，所得材料经挤出机挤出牵条后在冷却槽中冷却，再将其引入到切粒机进行切粒操作得到高冲击强度的高抗冲聚苯乙烯材料。
将上述得到的高抗冲聚苯乙烯材料经科学测量，其性能如表3所示。
表3实施例3所得高抗冲聚苯乙烯材料的性能
检测项目 单位 检测方法 测试条件 增韧后 增韧前
拉伸强度 MPa GB/T1040 50mm/min 42 46
悬臂梁缺口冲击强度 KJ/m2 GB/T1843 4mm，23℃ 10.8 6.5
弯曲强度 MPa GB/T9341 2mm/min 51.5 54
弯曲模量 MPa GB/T9341 5mm/min 2060 2122
熔体流动速率 g/10min GB/T3682 200℃，5Kg 5.5 6.1
断裂伸长率 % GB/T1040 50mm/min 28 19
从上表可以看出，增韧后拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、熔体流动速率相比增韧前约有下降，下降幅度对使用基本没有影响。断裂伸长率约有提高，缺口冲击强度提高为原来的166.15%，提高缺口冲击强度可以使高抗冲聚苯乙烯的使用更加广泛。
本发明提供的方法，在增韧过程中不加入相容剂、聚乙烯等物质，使增韧的高抗冲聚苯乙烯其他机械力学性能得到保证。

Claims (10)

1.利用废旧热塑性弹性体增韧高抗冲聚苯乙烯的方法，包括以下步骤：按质量配比将80～95份废旧高抗冲聚苯乙烯材料、5～15份废旧热塑性弹性体、0.1～0.3份热稳定剂、0.1～0.4份抗氧剂、0.1～0.3份紫外线吸收剂、1～3份增强填料和0.1～0.3份白油搅拌均匀，在170～210℃下熔融混炼，经挤出机挤出牵条后，冷却、切粒，得到高抗冲聚苯乙烯粒料。
2.根据权利要求1所述的利用废旧热塑性弹性体增韧高抗冲聚苯乙烯的方法，其特征在于：所述的废旧热塑性弹性体和废旧聚高抗冲苯乙烯材料在搅拌前先粉碎至粒径≤10mm。
3.根据权利要求1所述的利用废旧热塑性弹性体增韧高抗冲聚苯乙烯的方法，其特征在于：所述的废旧热塑性弹性体的成分为苯乙烯—丁二烯—苯乙烯共聚物、乙烯—醋酸乙烯共聚物、聚氨酯热塑性弹性体、苯乙烯—乙烯—丁二烯—苯乙烯、氯化聚乙烯或三元乙丙橡胶中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的利用废旧热塑性弹性体增韧高抗冲聚苯乙烯的方法，其特征在于：所述的废旧高抗冲聚苯乙烯塑料的熔融指数为4～15g/10min。
5.根据权利要求1所述的利用废旧热塑性弹性体增韧高抗冲聚苯乙烯的方法，其特征在于：所述的热稳定剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸铬中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的利用废旧热塑性弹性体增韧高抗冲聚苯乙烯的方法，其特征在于：所述的抗氧剂的为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂300、抗氧剂168、抗氧剂136或抗氧剂264中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的利用废旧热塑性弹性体增韧高抗冲聚苯乙烯的方法，其特征在于：所述的紫外线吸收剂为UV-531、UV-327或UV-326中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的利用废旧热塑性弹性体增韧高抗冲聚苯乙烯的方法，其特征在于：所述的增强填料为碳酸钙粉、滑石粉、蒙脱土、纳米二氧化硅、硫酸钡中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的利用废旧热塑性弹性体增韧高抗冲聚苯乙烯的方法，其特征在于：所述的白油为68、100或150号液压油中至少一种。
10.根据权利要求9所述的利用废旧热塑性弹性体增韧高抗冲聚苯乙烯的方法，其特征在于：所述的白油为68号液压油。
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