CN105218920A - 将回收聚乙烯再利用制备发泡材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种将回收聚乙烯再利用制备发泡材料的方法，首先制备发泡剂，交联剂，抗氧剂造粒；然后将回收聚乙烯和发泡剂粒料、交联剂粒料、抗氧剂粒料、阻燃剂粒料混合好经双螺杆挤出机挤出制备片材，将片材放入发泡炉中，经预热、交联和发泡过程后，得到泡沫材料。本发明简化了废弃聚乙烯再利用的过程，将来源广阔的回收聚乙烯进行简单的预处理后直接用于化学发泡。通过对配方和加工工艺的优化，使回收料制成品与新料制成品相比，各项性能下降不明显。

Description

将回收聚乙烯再利用制备发泡材料的方法
技术领域
本方法涉及一种将回收聚乙烯再利用制备发泡材料的方法，主要是用废旧聚乙烯来制备发泡产品。
背景技术
聚乙烯(简称PE)作为通用塑料，使用量巨大，但其废弃产品处理方式多为掩埋法或焚烧法。PE在自然条件下几乎不可降解，掩埋法势必造成严重的“白色污染”。若用焚烧法则势必会对环境造成较大污染。
目前对回收聚乙烯主要通过加入增韧剂、交联剂、无机填料及其他加工助剂，在挤出机中进行改性造粒，试图还原至新料的使用性能。例如：杨永兵、陈强发明了一种增强增韧回收聚乙烯材料及其制法(CN103059376A)，采用回收聚乙烯、交联母粒、增韧剂、抗氧剂等在高速搅拌机中混合均匀，然后在挤出机中熔融共混、挤出造粒。这种方法的缺点在于工艺流程较为复杂，且再生料力学性能不够稳定，应用范围有限。
发泡聚乙烯材料具有保温、防潮、防磨擦、耐腐蚀等一系列优越特性，近年来社会需求量逐步增加。但制备发泡产品对原料要求比较高，一直以来都必须用纯料进行生产，因为使用废旧PE容易导致生产断料且产品性能不稳定。
因此，寻找一种较简单的方法来实现废旧PE的再利用，尤其是应用到发泡产品中，既能变费为宝，又能降低成本。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的问题是针对现有技术的不足，提供一种将废旧聚乙烯塑料再利用的方法。本专利主要是选用废旧聚乙烯塑料作为基体材料进行化学发泡，在保证制品制成品各项性能保持良好的情况下替代PE纯料，以实现对回收聚乙烯更好地再利用。
本发明的目的是通过以下技术方案实现：
一种将回收聚乙烯再利用制备发泡材料的方法，包括如下步骤：
1)制备发泡剂，交联剂，抗氧剂造粒：将发泡剂、交联剂、抗氧剂和阻燃剂分别与低密度聚乙烯在密炼机中熔融共混，共混温度为100～140℃；然后在单螺杆挤出机中挤出造粒，挤出温度100～140℃为分别得到发泡剂粒料、交联剂粒料、抗氧剂粒料和阻燃剂粒料；
2)按照质量份数为：回收聚乙烯15～50份、发泡剂粒料5～50份、交联剂粒料0.1～20份、抗氧剂粒料1～15份和阻燃剂粒料1～8份混合好经双螺杆挤出机挤出制备片材，挤出机温度控制在100-150℃；
3)将片材放入发泡炉中，经预热、交联和发泡过程后，得到泡沫材料。
所述发泡剂与低密度聚乙烯质量份数比为1：3～3：1。所述交联剂与低密度聚乙烯质量份数比为1：100～10。所述抗氧剂与低密度聚乙烯质量份数比为1：30～10。所述阻燃剂与低密度聚乙烯质量份数比为1：6～8。
所述废旧聚乙烯为不同牌号的LDPE的混合物，或为LDPE和其他类型PE的混合物。
所述发泡剂为偶氮类发泡剂的偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、偶氮二甲酸二异丙酯、偶氮二甲酸二乙酯、二偶氮氨基苯或偶氮二甲酸钡；或亚硝基化合物和酰肼类化合物的如N，N’-二亚硝基五次甲基四胺、N，N’-二甲基-N，N’-二亚硝基对苯二甲酰胺、4，4’-二磺酰肼二苯醚、对苯磺酰肼、3，3’-二磺酰肼二苯砜、4，4’-二苯二磺酰肼、1，3-苯二磺酰肼或1，4-苯二磺酰肼。
所述交联剂为过氧类交联剂的过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物或过氧化氢二异丙苯。
所述抗氧剂为聚烯烃用抗氧剂，包括抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂CA、抗氧剂164、抗氧剂DNP或抗氧剂264；或与辅助剂抗氧剂168混合使用。
所述阻燃剂为十溴二苯乙烷与三氧化二锑的混合物，其质量份数比为1：2～2：1。
本发明的有益效果在于：
A)本发明简化了废弃PE再利用的过程，将来源广阔的回收聚乙烯进行简单的预处理后直接用于化学发泡。
B)本发明通过对配方和加工工艺的优化，使回收料制成品与新料制成品相比，各项性能下降不明显。
具体实施方式
具体说明如下：
本发明的废旧聚乙烯为从市场收购的垃圾塑料，经过分级复配、熔融共混造粒得到。废旧塑料可为不同牌号的LDPE的混合物，也可为LDPE和其他类型PE的混合物。
所述发泡剂粒料为化学发泡剂与新料低密度聚乙烯(LDPE)密炼挤出造粒所得。其中化学发泡剂为市售化学发泡剂，优选偶氮类发泡剂，如偶氮二甲酰胺(AC)、偶氮二异丁腈、偶氮二甲酸二异丙酯、偶氮二甲酸二乙酯、二偶氮氨基苯、偶氮二甲酸钡等；也可选择亚硝基化合物和酰肼类化合物，如N，N’-二亚硝基五次甲基四胺、N，N’-二甲基-N，N’-二亚硝基对苯二甲酰胺、4，4’-二磺酰肼二苯醚、对苯磺酰肼、3，3’-二磺酰肼二苯砜、4，4’-二苯二磺酰肼、1，3-苯二磺酰肼和1，4-苯二磺酰肼。
所述交联剂粒料为塑料用交联剂与新料低密度聚乙烯(LDPE)密炼挤出造粒所得。其中塑料用交联剂为市售塑料用交联剂，优选过氧类交联剂，如过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物和过氧化氢二异丙苯。
所述抗氧剂粒料为聚烯烃用抗氧剂与新料低密度聚乙烯(LDPE)密炼挤出造粒所得。其中聚烯烃用抗氧剂为市售聚烯烃用抗氧剂，如抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂CA、抗氧剂164、抗氧剂DNP和抗氧剂264，以及辅助剂如抗氧剂168。优选抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物，其质量份数比为1/3～3/1。
所述阻燃剂粒料为添加型阻燃剂与新料低密度聚乙烯(LDPE)密炼挤出造粒所得。其中添加型阻燃剂为市售添加型阻燃剂，优选十溴二苯乙烷与三氧化二锑的混合物，其质量份数比为1/2～2/1。
还可以添加其他成分以获得更好的发泡效果或实际使用效果。如：热塑性弹性体、稳定剂、色母和无机填料，可根据产品需求适量添加。
下面通过实施例对本发明进行具体描述。
所述废旧聚乙烯塑料为从市场收购的垃圾塑料，经过分级复配、熔融共混造粒得到，为LDPE与其他类型PE的混合物，熔融指数(190℃/2.16kg)为3(g/10min)，熔点为130℃。
实施例1
配方：废旧聚乙烯15g，发泡剂粒料50g(其中偶氮二甲酰胺17g,低密度聚乙烯33g)，交联剂粒料12g(其中过氧化二异丙苯0.6g，低密度聚乙烯11.4g)，抗氧剂粒料1g(其中抗氧剂10100.05g，抗氧剂1680.05g，低密度聚乙烯0.9g)，阻燃剂粒料1g(其中十溴二苯乙烷0.1g，三氧化二锑0.1g和低密度聚乙烯0.8g)。
制备工艺
1)将偶氮二甲酰胺17g与低密度聚乙烯33g在密炼机中熔融共混，混炼温度为100℃，随后将熔体投入单螺杆挤出机中造粒，挤出机温度为100℃，得到发泡剂粒料50g。将过氧化二异丙苯0.6g与低密度聚乙烯11.4g在密炼机中熔融共混，混炼温度为100℃，随后将熔体投入单螺杆挤出机中造粒，挤出机温度为100℃，得到交联剂粒料12g。将抗氧剂10100.3g，抗氧剂1680.1g与低密度聚乙烯7.6g在密炼机中熔融共混，混炼温度为100℃，随后将熔体投入单螺杆挤出机中造粒，挤出机温度为100℃，得到抗氧剂粒料8g。将十溴二苯乙烷0.1g，三氧化二锑0.1g和低密度聚乙烯0.8g在密炼机中熔融共混，混炼温度为100℃，随后将熔体投入单螺杆挤出机中造粒，挤出机温度为100℃，得到阻燃剂粒料1g。
2)将上述混炼后的造粒料与废旧聚乙烯15g投入双螺杆挤出机中，经塑化挤出，挤出机温度为100℃，得到PE发泡母片。
3)将母片投入发泡炉中，发泡温度为220℃，片材发泡完全后经切边，收卷可得产品。
该配方和工艺制备的回收聚乙烯发泡材料发泡倍率为30倍，密度为28kg/m3。产品表观平整、泡孔规则，无串孔和针眼，阻燃效果可达B级(参考GB/8410-2006)。
实施例2
配方：废旧聚乙烯30g，发泡剂粒料40g(其中偶氮二甲酰胺13g,低密度聚乙烯27g)，交联剂粒料12g(其中过氧化二异丙苯0.6g，低密度聚乙烯11.4g)，抗氧剂粒料8g(其中抗氧剂10100.3g，抗氧剂1680.1g，低密度聚乙烯7.6g)，阻燃剂粒料1g(其中十溴二苯乙烷0.1g，三氧化二锑0.1g和低密度聚乙烯0.8g)。
制备工艺
1)将偶氮二甲酰胺13g与低密度聚乙烯27g在密炼机中熔融共混，混炼温度为100℃，随后将熔体投入单螺杆挤出机中造粒，挤出机温度为100℃，得到发泡剂粒料40g。将过氧化二异丙苯0.6g与低密度聚乙烯11.4g在密炼机中熔融共混，混炼温度为100℃，随后将熔体投入单螺杆挤出机中造粒，挤出机温度为100℃，得到交联剂粒料12g。将抗氧剂10100.3g，抗氧剂1680.1g与低密度聚乙烯7.6g在密炼机中熔融共混，混炼温度为100℃，随后将熔体投入单螺杆挤出机中造粒，挤出机温度为100℃，得到抗氧剂粒料8g。将十溴二苯乙烷0.1g，三氧化二锑0.1g和低密度聚乙烯0.8g在密炼机中熔融共混，混炼温度为100℃，随后将熔体投入单螺杆挤出机中造粒，挤出机温度为100℃，得到阻燃剂粒料1g。
2)将上述混炼后的造粒料与废旧聚乙烯30g投入双螺杆挤出机中，经塑化挤出，挤出机温度为100℃，得到PE发泡母片。
3)将母片投入发泡炉中，发泡温度为220℃，片材发泡完全后经切边，收卷可得产品。
制备的回收聚乙烯发泡材料发泡倍率为30倍，密度为28kg/m3。产品表观平整、泡孔规则，无串孔和针眼，阻燃效果可达B级(参考GB/8410-2006)。
实施例3
配方为：废旧聚乙烯40g，发泡剂粒料28g(其中N，N’-二亚硝基五次甲基四胺10g,低密度聚乙烯18g)，交联剂粒料20g(其中过氧化苯甲酰0.2g，低密度聚乙烯19.8g)，抗氧剂粒料8g(其中抗氧剂10100.3g，抗氧剂1680.1g，低密度聚乙烯7.6g)，阻燃剂粒料8g(其中十溴二苯乙烷1g，三氧化二锑0.5g和低密度聚乙烯6.5g)。
制备工艺
1)将N，N’-二亚硝基五次甲基四胺10g,低密度聚乙烯18g在密炼机中熔融共混，混炼温度为140℃，随后将熔体投入单螺杆挤出机中造粒，挤出机温度为140℃，得到发泡剂粒料28g。将过氧化苯甲酰0.2g，低密度聚乙烯19.8g在密炼机中熔融共混，混炼温度为140℃，随后将熔体投入单螺杆挤出机中造粒，挤出机温度为140℃，得到交联剂粒料16g。将抗氧剂10100.3g，抗氧剂1680.1g与低密度聚乙烯7.6g在密炼机中熔融共混，混炼温度为140℃，随后将熔体投入单螺杆挤出机中造粒，挤出机温度为140℃，得到抗氧剂粒料8g。将十溴二苯乙烷1g，三氧化二锑0.5g和低密度聚乙烯6.5g在密炼机中熔融共混，混炼温度为140℃，随后将熔体投入单螺杆挤出机中造粒，挤出机温度为140℃，得到阻燃剂粒料8g。
2)将上述混炼后的造粒料与废旧聚乙烯投入双螺杆挤出机中，经塑化挤出，挤出机温度为150℃，得到PE发泡母片。
3)将母片投入发泡炉中，发泡温度为220℃，片材发泡完全后经切边，收卷可得产品。
制备的回收聚乙烯发泡材料发泡倍率为30倍，密度为28kg/m3。产品表观较为平整、泡孔较为规则，无串孔和针眼，阻燃效果可达B级(参考GB/8410-2006)。
实施例4
配方：废旧聚乙烯50g，发泡剂粒料20g(其中N，N’-二亚硝基五次甲基四胺7g,低密度聚乙烯13g)，交联剂粒料0.1g(其中过氧化苯甲酰0.01g，低密度聚乙烯0.09g)，抗氧剂粒料8g(其中抗氧剂10100.3g，抗氧剂1680.1g，低密度聚乙烯7.6g)，阻燃剂粒料8g(其中十溴二苯乙烷0.5g，三氧化二锑0.5g和低密度聚乙烯7g)。
制备工艺
1)将其中N，N’-二亚硝基五次甲基四胺7g,低密度聚乙烯13g在密炼机中熔融共混，混炼温度为140℃，随后将熔体投入单螺杆挤出机中造粒，挤出机温度为140℃，得到发泡剂粒料20g。将过氧化苯甲酰0.01g，低密度聚乙烯0.09g在密炼机中熔融共混，混炼温度为140℃，随后将熔体投入单螺杆挤出机中造粒，挤出机温度为140℃，得到交联剂粒料0.1g。将抗氧剂10100.3g，抗氧剂1680.1g与低密度聚乙烯7.6g在密炼机中熔融共混，混炼温度为140℃，随后将熔体投入单螺杆挤出机中造粒，挤出机温度为140℃，得到抗氧剂粒料8g。将十溴二苯乙烷0.5g，三氧化二锑0.5g和低密度聚乙烯7g在密炼机中熔融共混，混炼温度为140℃，随后将熔体投入单螺杆挤出机中造粒，挤出机温度为140℃，得到阻燃剂粒料8g。
2)将上述混炼后的造粒料与废旧聚乙烯投入双螺杆挤出机中，经塑化挤出，挤出机温度为150℃，得到PE发泡母片。
3)将母片投入发泡炉中，发泡温度为220℃，片材发泡完全后经切边，收卷可得产品。
制备的回收聚乙烯发泡材料发泡倍率为30倍，密度为28kg/m3。表观较为平整、泡孔较为规则，无串孔和针眼，阻燃效果可达B级(参考GB/8410-2006)。
实施例5
配方：废旧聚乙烯50g，发泡剂粒料5g(其中N，N’-二亚硝基五次甲基四胺7g,低密度聚乙烯13g)，交联剂粒料16g(其中过氧化苯甲酰0.8g，低密度聚乙烯15.2g)，抗氧剂粒料15g(其中抗氧剂10100.9g，抗氧剂1680.3g，低密度聚乙烯13.8g)，阻燃剂粒料8g(其中十溴二苯乙烷0.5g，三氧化二锑0.5g和低密度聚乙烯7g)。
制备工艺
1)将其中N，N’-二亚硝基五次甲基四胺2.5g,低密度聚乙烯2.5g在密炼机中熔融共混，混炼温度为110℃，随后将熔体投入单螺杆挤出机中造粒，挤出机温度为120℃，得到发泡剂粒料5g。将过氧化苯甲酰0.8g，低密度聚乙烯15.2g在密炼机中熔融共混，混炼温度为110℃，随后将熔体投入单螺杆挤出机中造粒，挤出机温度为120℃，得到交联剂粒料16g。将抗氧剂10100.9g，抗氧剂1680.3g与低密度聚乙烯13.8g在密炼机中熔融共混，混炼温度为110℃，随后将熔体投入单螺杆挤出机中造粒，挤出机温度为120℃，得到抗氧剂粒料15g。将十溴二苯乙烷0.5g，三氧化二锑0.5g和低密度聚乙烯7g在密炼机中熔融共混，混炼温度为110℃，随后将熔体投入单螺杆挤出机中造粒，挤出机温度为120℃，得到阻燃剂粒料8g。
2)将上述混炼后的造粒料与废旧聚乙烯投入双螺杆挤出机中，经塑化挤出，挤出机温度为130℃，得到PE发泡母片。
3)将母片投入发泡炉中，发泡温度为220℃，片材发泡完全后经切边，收卷可得产品。
制备的回收聚乙烯发泡材料发泡倍率为30倍，密度为28kg/m3。表观较为平整、泡孔较为规则，无串孔和针眼，阻燃效果可达B级(参考GB/8410-2006)。

Claims (10)

1.一种将回收聚乙烯再利用制备发泡材料的方法，其特征是包括如下步骤：
1)制备发泡剂，交联剂，抗氧剂造粒：将发泡剂、交联剂、抗氧剂和阻燃剂分别与低密度聚乙烯在密炼机中熔融共混，共混温度为100～140℃；然后在单螺杆挤出机中挤出造粒，分别得到发泡剂粒料、交联剂粒料、抗氧剂粒料和阻燃剂粒料；
2)按照质量份数为：回收聚乙烯15～50份、发泡剂粒料5～50份、交联剂粒料0.1～20份、抗氧剂粒料1～15份和阻燃剂粒料1～8份混合好经双螺杆挤出机挤出制备片材，挤出机温度控制在100-150℃；
3)将片材放入发泡炉中，经预热、交联和发泡过程后，得到泡沫材料。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是发泡剂与低密度聚乙烯质量份数比为1：3～3：1。
3.如权利要求1所述的方法，其特征是交联剂与低密度聚乙烯质量份数比为1：100～10。
4.如权利要求1所述的方法，其特征是抗氧剂与低密度聚乙烯质量份数比为1：30～10。
5.如权利要求1所述的方法，其特征是阻燃剂与低密度聚乙烯质量份数比为1：2～2：1。
6.如权利要求1所述的方法，其特征是所述废旧聚乙烯为不同牌号的LDPE的混合物，或为LDPE和其他类型PE的混合物。
7.如权利要求1所述的方法，其特征是所述发泡剂为偶氮类发泡剂的偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、偶氮二甲酸二异丙酯、偶氮二甲酸二乙酯、二偶氮氨基苯或偶氮二甲酸钡；或亚硝基化合物和酰肼类化合物的如N，N’-二亚硝基五次甲基四胺、N，N’-二甲基-N，N’-二亚硝基对苯二甲酰胺、4，4’-二磺酰肼二苯醚、对苯磺酰肼、3，3’-二磺酰肼二苯砜、4，4’-二苯二磺酰肼、1，3-苯二磺酰肼或1，4-苯二磺酰肼。
8.如权利要求1所述的方法，其特征是所述交联剂为过氧类交联剂的过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物或过氧化氢二异丙苯。
9.如权利要求1所述的方法，其特征是所述抗氧剂为聚烯烃用抗氧剂，包括抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂CA、抗氧剂164、抗氧剂DNP或抗氧剂264；或与辅助剂抗氧剂168混合使用。
10.如权利要求1所述的方法，其特征是所述阻燃剂为十溴二苯乙烷与三氧化二锑的混合物，其质量份数比为1：2～2：1。
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