CN105254978A - 一种添加新型交联剂的再生聚乙烯塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种添加新型交联剂的再生聚乙烯塑料及其制备方法，涉及一种高分子材料及其制备方法，本发明采用适度交联的改性技术手段，制备一种添加新型交联剂的再生聚乙烯塑料。本发明通过加入坡缕石黏土交联剂，硅烷交联剂在一定温度下分解产生自由基，引发再生聚乙烯塑料大分子之间发生化学交联反应，在大分子链之间形成化学键，形成网状体型结构，从而使得最终产品的强度、刚性、韧性、耐热性能均比较优异。本发明制备的复合交联剂配方应用于废旧聚乙烯的交联，不仅提高了废旧聚乙烯的力学性能和凝胶含量，同时提高了废旧聚乙烯材料的抗燃烧性能及热稳定性，降低了低密度聚乙烯材料成本，因此具有很好的应用前景。

Description

一种添加新型交联剂的再生聚乙烯塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高分子材料及其制备方法，特别是涉及一种添加新型交联剂的再生聚乙烯塑料及其制备方法。
背景技术
高分子材料领域的科技进步带动了世界塑料工业的迅速发展，近几年我国塑料产业发展迅速，品种多，产量大。同时，我国也进入塑料报废期，产生了大量废旧塑料，由于报废后塑料经过多年的使用，性能大幅度下降，无法直接再重复利用，导致大量的塑料的浪费。大量塑料废弃是一种极大的浪费和破坏环境的不良行为，而且对人体健康也有负面影响。自从塑料被发明出来以后，即被广泛的应用，在其所带来的巨大好处的同时，也产生这许多负面的影响，如废弃塑料对环境的日益污染就是一个巨大的威胁。
近年来，随着世界各国对环保投资力度的加大，鼓励废旧塑料的再生利用，我国废旧塑料的回收利用起步晚，而且发展缓慢，相关文献报道较少，极大限制了废旧PE塑料的回收利用，既造成环境污染，也损失了大量资源。鉴于此，本发明提供了一种利用坡缕石交联剂和废旧PE塑料制备塑料制品的方法，旨在为废旧PE塑料再生利用提供依据，同时采用改性等方案，使制备的产品具有优异的机械性能。
专利号为CN201410777083的专利介绍了一种简单的回收聚乙烯塑料的方法，而并未对其进行改性，由于塑料本身经过多年使用性能大幅度降低，二次加工后会造成聚乙烯分子链断裂，分子量降低，性能进一步下降，因此所得产品性能相对于聚乙烯新料有和大差距，应用范围小，实用性不高。
专利号为CN201310279948的专利介绍了坡缕石硅烷交联剂制备及其在低密度聚乙烯交联中的应用，由于交联度高严重影响了聚乙烯新料的可加工性，得不偿失。而且其使用水煮交联法，水解交联过程一般都需要在100℃的温水或蒸汽中进行数十小时才能完成。由于聚乙烯的非亲性水，水在聚乙烯中的扩散速度很慢，致使交联速度减慢，而且产品的厚度对交联速度也有直接影响。因此在制造交联聚乙烯中，不得不长时间将电缆料浸泡在温水或蒸汽中，这样使生产交联聚乙烯过程费时费力、耗能；此外还要面临浸泡过程中交联不均等问题，因此本专利将其坡缕石硅烷交联剂使用在废旧聚乙烯中，并且添加供水剂在聚乙烯内部发生反应，能够产生聚乙烯交联所需的水而不需在产品制成后进行水煮。
发明内容
本发明的目的在于提供一种添加新型交联剂的再生聚乙烯塑料及其制备方法，该方法以再生聚乙烯破碎料为主要原料，通过交联的技术手段，使制得的回收聚乙烯料具有拉伸强度好、弹性好、硬度高的机械性能。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种添加新型交联剂的再生聚乙烯塑料，由下列原料按照重量份配比制成：
废旧聚乙烯破碎料100份；引发剂0.1-0.5份；产水剂2-5份；交联剂2-7份；抗氧化剂0.1-1份；催化剂0.1-1份；润滑剂1-2份。
所述的一种添加新型交联剂的再生聚乙烯塑料，所述得废旧聚乙烯塑料为经破碎、清洗、漂洗、干燥后经双螺杆挤出机挤出的高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线形低密度聚乙烯制品中的一种；双螺杆下料口温度设定为170—190℃，中间挤出机温度设定为210—230℃，模口温度设定为210℃。
所述的一种添加新型交联剂的再生聚乙烯塑料，引发剂为BPO、DCP、DTBP和DBHP中的一种。
所述的一种添加新型交联剂的再生聚乙烯塑料，所述产水剂HCOONa·2H2O、NaH2PO3·2H2O、3-三聚氰胺、ZnO和硬脂酸复合产水剂中的一种。
所述的添加新型交联剂的再生聚乙烯塑料，所述交联剂为坡缕石硅烷交联剂。
所述的一种添加新型交联剂的再生聚乙烯塑料，所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂2246、抗氧剂264中的一种。
所述的一种添加新型交联剂的再生聚乙烯塑料，所述催化剂为二月桂酸二丁锡脂。
所述的一种添加新型交联剂的再生聚乙烯塑料，所述润滑剂为硬脂酸铅、硬脂酸钡、TAF和液体石蜡中的一种或多种。
一种添加新型交联剂的再生聚乙烯塑料制备方法，所述方法包括以下制备步骤：
将开炼机温度设置为135~140℃，将已干燥的回收料添加到开炼机双辊上，加入抗氧化剂，润滑剂，待其熔融包辊后，加入坡缕石黏土交联剂，引发剂，催化剂和产水剂，混炼14min，将复合材料放入平板硫化机，制得成品。
本发明的优点与效果是：
（1）本发明特别之处在于交联剂的优化选择。通过加入坡缕石黏土交联剂，硅烷交联剂在一定温度下分解产生自由基，引发再生聚乙烯塑料大分子之间发生化学交联反应，在大分子链之间形成化学键，形成网状体型结构，从而使得最终产品的强度、刚性、韧性、耐热性性能比较优异，扩大了再生塑料的使用范围。
（2）本发明中在坡缕石黏土交联剂配方中加入产水剂，加工时在聚乙烯内部发生反应，能够产生聚乙烯交联所需的水而不需在产品制成后进行水煮交联，避免了水煮交联法的能量损耗和性能降低。
（3）本发明制备方法简单，操作方便，组成原料配方合理，以废旧PE塑料为主要原料，成本低的同时提高了聚乙烯材料的抗燃烧性能及热稳定性，因此具有很好的应用前景。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。以下实例中未做特别说明的份数，均指质量份数。
表1
坡缕石硅烷交联剂的制备：
（1）硅烷交联剂的酸处理：取1mL硅烷交联剂加入到5mL无水乙醇中，然后用冰醋酸调节pH=3~3.5，常温搅拌1h。
（2）坡石的活化：取100g坡缕石黏土加入到质量分数为5%250mLNaOH溶液中，在45℃下磁力搅拌12h，然后用蒸馏水冲洗中性，离心，取滤饼干燥，即得活化的坡缕石，研磨待用。
（3）坡缕石硅烷交联剂的制备：将1g活化的坡缕石分散在10mL乙醇/水混合液中（乙醇15mL，水1mL)，超声分散15min，然后逐滴加入上述经处理的硅烷交联剂（其中硅烷交联剂净含量0.005g），并补加一定量的去离子水，常温下搅拌反应12h，离心，干燥，最后在二甲苯溶液中索氏提取24h，除去吸附于坡缕石黏土表面的硅烷交联剂，索氏提取完成后，干燥，研磨。
回收料的处理：
（1）将收集的聚乙烯制品破碎成碎片，然后将破碎的聚乙烯放入水池里清洗,水池里设置有用于清洗的水磨擦挤压冲洗机,送料采用滚动电机往洗料池赶料，进一步冲洗清洁碎片上的杂质和不纯的PE片料，在洗料池每隔3米设置一个滚动电机；
（2）将洗净的聚乙烯碎片用甩干机甩干，或者天晴时直接进行晒干；
（3）将干燥的聚乙烯碎片用专用挤出机造出的颗粒，下料口温度设低170—190℃，中间挤出机温度设定为220℃，模口温度设定为210℃，用80目的过滤网过滤；
（4）进行冷水切粒，再摊开放置50分钟后装袋封口。
实施例1
将开炼机温度设置为135~140℃，将100份已处理的回收料添加到开炼机双辊上，加入0.5份抗氧剂1010，液体石蜡5份，待其熔融包辊后，加入坡缕石黏土交联剂3份，引发剂（BPO）0.1份，过氧化二异丙苯(DCP)0.1份，催化剂二月桂酸二丁锡脂0.2份，产水剂（HCOONa·2H2O）2份混炼10min，将复合材料放入平板硫化机，制备各种性能测试样条。
实施例2
将开炼机温度设置为135~140℃，将100份已处理的回收料添加到开炼机双辊上，加入0.5份抗氧剂1010，液体石蜡5份，待其熔融包辊后，加入坡缕石黏土交联剂4份，引发剂（BPO）0.2份，过氧化二异丙苯(DCP)0.1份，催化剂二月桂酸二丁锡脂0.3份，产水剂（HCOONa·2H2O）3份混炼15min，将复合材料放入平板硫化机，制备各种性能测试样条。
实施例3
将开炼机温度设置为135~140℃，将100份已处理的回收料添加到开炼机双辊上，加入0.5份抗氧剂1010，液体石蜡5份，待其熔融包辊后，加入坡缕石黏土交联剂5份，引发剂（BPO）0.2份，过氧化二异丙苯(DCP)0.2份，催化剂二月桂酸二丁锡脂0.4份，产水剂（HCOONa·2H2O）4份混炼20min，将复合材料放入平板硫化机，制备各种性能测试样条。
实施例4
将开炼机温度设置为135~140℃，将100份已处理的回收料添加到开炼机双辊上，加入0.5份抗氧剂1010，液体石蜡5份，待其熔融包辊后，加入坡缕石黏土交联剂6份，引发剂（BPO）0.3份，过氧化二异丙苯(DCP)0.2份，催化剂二月桂酸二丁锡脂0.5份，产水剂（HCOONa·2H2O）5份混炼20min，将复合材料放入平板硫化机，制备各种性能测试样条
抗拉强度MPa 断裂伸长率% 弹性模量MPa
实施实例1 14.3 440.9 29.1
实施实例2 13.5 460.7 31.7
实施实例3 15.7 487.9 32.9
实施实例4 14.5 450.1 30.2
未交联聚乙烯 9.5 433.2 22.1
由以上实施例结果可以看出，所得到的再生聚乙烯具有良好的延展性，较好的刚性、韧性和强度。同时经过加工后扩大了再生料的应用范围。通过加入坡缕石黏土交联剂，硅烷交联剂在一定温度下分解产生自由基，引发再生聚乙烯塑料大分子之间发生化学交联反应，在大分子链之间形成化学键，形成网状体型结构，从而使得最终产品的强度、刚性、韧性、耐热性性能均比较优异。
本发明中在坡缕石黏土交联剂配方中加入产水剂，加工时在聚乙烯内部发生反应，能够产生聚乙烯交联所需的水而不需在产品制成后进行水煮交联，避免了水煮交联法的能量损耗和性能降低。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的。

Claims (9)

1.一种添加新型交联剂的再生聚乙烯塑料，其特征在于，它由下列原料按照重量份配比制成：
废旧聚乙烯破碎料100份；引发剂0.1-0.5份；产水剂2-5份；交联剂2-7份；抗氧化剂0.1-1份；催化剂0.1-1份；润滑剂1-2份。
2.根据权利要求1所述的一种添加新型交联剂的再生聚乙烯塑料，其特征在于：所述得废旧聚乙烯塑料为经破碎、清洗、漂洗、干燥后经双螺杆挤出机挤出的高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线形低密度聚乙烯制品中的一种；双螺杆下料口温度设定为170—190℃，中间挤出机温度设定为210—230℃，模口温度设定为210℃。
3.根据权利要求1所述的一种添加新型交联剂的再生聚乙烯塑料，其特征在于：引发剂为BPO、DCP、DTBP和DBHP中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种添加新型交联剂的再生聚乙烯塑料，其特征在于：所述产水剂HCOONa·2H2O、NaH2PO3·2H2O、3-三聚氰胺、ZnO和硬脂酸复合产水剂中的一种。
5.根据权利要求1所述的添加新型交联剂的再生聚乙烯塑料，其特征在于：所述交联剂为坡缕石硅烷交联剂。
6.根据权利要求1所述的一种添加新型交联剂的再生聚乙烯塑料，其特征在于：所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂2246、抗氧剂264中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种添加新型交联剂的再生聚乙烯塑料，其特征在于：所述催化剂为二月桂酸二丁锡脂。
8.根据权利要求1所述的一种添加新型交联剂的再生聚乙烯塑料，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸铅、硬脂酸钡、TAF和液体石蜡中的一种或多种。
9.一种添加新型交联剂的再生聚乙烯塑料制备方法，其特征在于：所述方法包括以下制备步骤：
将开炼机温度设置为135~140℃，将已干燥的回收料添加到开炼机双辊上，加入抗氧化剂，润滑剂，待其熔融包辊后，加入坡缕石黏土交联剂，引发剂，催化剂和产水剂，混炼14min，将复合材料放入平板硫化机，制得成品。
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