CN105255094A - 一种复合再生ps/abs/pp交联改性阻燃塑料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种复合再生PS/ABS/PP交联改性阻燃塑料及其制备方法，涉及一种高分子材料及其制备方法，本发明的配方选用了废旧ABS、PS、PP塑料，加入了环保材料改性石墨烯作为阻燃剂，提升材料的阻燃性能，对环境友好，将废旧丁腈橡胶作为增韧剂，提升材料的力学性能，且变废为宝，符合环保要求，大幅度降低了产品成本，并且制备简单，易于实现工业化生产，还有效地解决废旧塑料带来的环境污染、资源浪费的问题。通过本发明的制备方法具有得到的复合再生PS/ABS/PP交联改性环保阻燃塑料性能优异，制备工艺简便易操作，生产成本低，经济效益高。
Description
技术领域
本发明涉及涉及一种高分子材料及其制备方法，特别是涉及一种复合再生PS/ABS/PP交联改性阻燃塑料及其制备方法。
背景技术
日常生活中使用的大部分材料属于热塑性材料，常用的热塑塑料有聚乙烯（PE），聚丙烯(PP)，聚氯乙烯(PVC)，聚苯乙烯(PS)，聚酰胺(PA)，聚丙烯酸(PMA)，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等，热塑性弹性体有苯乙烯类（SBS、SIS、SEBS、SEPS）、烯烃类（TPO）、双烯类（TPB、TPI）、氨酯类（TPU）、酯类（TPEE）、酰胺类（TPAE）、有机氟类（TPF）等。
ABS树脂由于其优良的性质广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料。PP的耐热性优良，PP属于非极性聚合物，具有良好的电绝缘性，且PP吸水性极低，电绝缘性不会受到湿度的影响，被广泛应用于家电制品、化学建材、电子产品、医疗卫生、日用品、汽车行业、包装行业等。PS具有良好的透光性被广泛应用于光学工业中，抗冲击PS的力学性能较好用于只做机械零件和部件。ABS、PS两种塑料有时应用同一领域，例如汽车、电冰箱等，两者的废旧塑料容易混杂到一起，由于两者物理性质相近，很难较好的分离，所以将三种废旧塑料复合改性，将工艺简单化，减少资源浪费。
但是由于ABS废旧塑料性能下降严重，外观光泽度差，砂眼严重，其废旧塑料来源不稳定，性能差异巨大，所以仅能少部分回收使用在汽车专用料中，大部分仍然无法得到利用，造成资源的浪费。目前，我国废旧ABS塑料的利用量很少，而且方法简单，技术水平低，设备简陋、生产效率和经济效益低，其原因是回收再生产的质量差。
目前PP材料在使用后，通常无法直接进行二次利用，并且丢弃后无法降解腐烂，造成污染和资源浪费。因此，有必要提供一些技术方案，对这些废弃的PP材料进行回收再利用，实现废弃资源的整合利用，避免环境污染。现有技术的再生PP还只能是寻常塑料的性质，甚至还不如。
公开号为CN1373793A的专利公开了一种硅橡胶增韧的热塑性树脂，其使二有机聚硅氧烷树胶，煅制二氧化硅填料，有机氢化硅化合物在聚酯中动态硫化，得到的热塑性材料提升了抗冲击强度。但是为了得到最好的改性效果，使用了高分子量的硅氧烷胶料，且用煅制二氧化硅作补强，体系粘度急剧升高，混炼设备温度升高明显，对生产设备及操作要求高，无法得到透明的制品材料。
由于塑料的大量生产、消费与较短的使用周期使得塑料废弃物的数量急剧增加。塑料的大量废弃不仅造成资源的巨大浪费，也给环境带来极大危害：污染土壤和海洋、焚烧处理产生大量有害物质。在能源问题日益突出、环境问题日益严峻的新形势下，加强废旧塑料回收利用的研究引起了各国政府的高度重视。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合再生PS/ABS/PP交联改性阻燃塑料及其制备方法，配方加入了环保材料改性石墨烯作为阻燃剂，提升材料的阻燃性能，对环境友好，将废旧丁腈橡胶作为增韧剂，提升材料的力学性能，且变废为宝，符合环保要求，大幅度降低了产品成本，并且制备简单，易于实现工业化生产，还有效地解决废旧塑料带来的环境污染、资源浪费的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种复合再生PS/ABS/PP交联改性环保阻燃塑料，由下列原料按照重量份配比制成：废旧聚苯乙烯塑料30-50份；废旧ABS塑料40-65份；废旧聚丙烯20-35份；引发剂2-4份；产水剂1-3份；偶联剂6-8份；抗氧化剂0.1-0.8份；复合抗老化剂0.5-1份；阻燃增效剂20-25份。
所述的一种复合再生PS/ABS/PP交联改性阻燃塑料，所述废旧塑料为经过分拣、破碎、清洗、漂洗、干燥、吸标后所得的热塑性聚丙烯废旧塑料、ABS废旧塑料、PS废旧塑料、ABS/PP混合废旧塑料、ABS/PS混合废旧塑料中的一种。
所述的一种复合再生PS/ABS/PP交联改性阻燃塑料，所述引发剂为BPO、DCP、DTBP和二月桂酸二丁基锡中的一种。
所述的一种复合再生PS/ABS/PP交联改性阻燃塑料，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。
所述的一种复合再生PS/ABS/PP交联改性阻燃塑料，所述偶联剂为KH570、KH171、KU550、钛酸酯偶联剂中的一种。
所述的一种复合再生PS/ABS/PP交联改性阻燃塑料，所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂264中的一种。
所述的一种复合再生PS/ABS/PP交联改性阻燃塑料，所述抗老化剂为由二氧化钛和受阻胺光稳定剂复合而成。
所述的一种复合再生PS/ABS/PP交联改性阻燃塑料，所述润滑剂为硬脂酸铅、硬脂酸钡中的一种。
所述的一种复合再生PS/ABS/PP交联改性阻燃塑料，所述阻燃增韧剂硫酸镁晶须无卤阻燃剂、石墨烯和废旧丁腈橡胶复合而成。
一种复合再生PS/ABS/PP交联改性阻燃塑料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
（1）将废旧ABS、PS、PP破碎料、硬脂酸锌、抗氧剂1010、阻燃增韧剂加入高混机内，在中速条件下混合3-5min；
（2）向高混机中加入引发剂、产水剂、偶联剂，在中速条件下混合2min，即得预混料；
（3）将预混料放入双螺杆挤出机内加热熔融挤出塑化，即得半成品；
（4）将半成品进行拉条、冷却、干燥、造粒、包装，即得一种复合再生PS/ABS/PP交联改性阻燃塑料；
其工作条件为：其中螺杆第一区温度250℃，第二区温度210℃，第三区温度220℃，第四区温度220℃，第五区温度210℃，第六区温度220℃，挤出机头温度205℃，螺杆转速为400转/分，冷却过程中冷却水的温度保持在45～55℃。
本发明的优点与效果是：
1)本发明中的微交联用交联剂在一定温度下分解产生自由基，引发再生塑料原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)本发明的配方选用了废旧ABS、PS、PP塑料，大幅度降低了产品成本，并且制备简单，易于实现工业化生产，还有效地解决废旧塑料带来的环境污染、资源浪费的问题。
3)本发明采用双螺杆挤出机，具有摩擦产生的热量较少、物料所受到的剪切比较均匀、螺杆的输送能力较大、挤出量比较稳定、物料在机筒内停留时间长从而是所有组分混合更加均匀的优点，进而有效的保证生产的效率和质量，最大化的满足使用者需求。
4)本发明所制备的再生阻燃改性材料，添加环保无污染型的石墨烯作为阻燃剂，复配硫酸镁晶须作为阻燃增效，大大提升再生材料的阻燃性能，通过加入复合抗老化剂，抗老化性强，增韧剂的添加提高了拉伸强度和弯曲强度，且抗冲击强度高，加工流动性好，成品的光泽度高，热变形性能稳定。
具体实施方式
以下结合实例对本发明进一步说明。
以下实例中未做特别说明的份数，均指质量份数。
表1
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | |
| ABS废旧塑料 | 70 | 50 | 30 | 100 | / | / |
| PS废旧塑料 | 10 | 20 | 30 | / | 100 | / |
| PP废旧塑料 | 20 | 30 | 40 | / | / | 100 |
| KH570 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| BPO | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| DCP | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 二月桂酸二丁基锡 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 二氧化钛 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 废旧丁腈橡胶粉 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 |
| 产水剂 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| 抗氧剂1010 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 硬脂酸钡 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 石墨烯 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 |
| 硫酸镁晶须阻燃剂 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
实施例1
（1）按表1实施例1中数据称量原料。将废旧ABS、PS、PP破碎料、废旧丁腈橡胶粉、硬脂酸锌、抗氧剂1010、石墨烯、硫酸镁晶须阻燃剂加入高混机内，在中速条件下混合3-5min；
（2）向高混机中加入二月桂酸二丁基锡、偶联剂KH570与引发剂BPO、DCP加入高混机中，在中速条件下混合2min，即得预混料；
（3）将预混料放入双螺杆挤出机内加热熔融挤出塑化，即得半成品；
（4）将半成品进行拉条、冷却、干燥、造粒、包装，即得一种复合再生PS/ABS/PP交联改性环保阻燃塑料。
其工作条件为：其中螺杆第一区温度250℃，第二区温度210℃，第三区温度220℃，第四区温度220℃，第五区温度210℃，第六区温度220℃，挤出机头温度205℃，螺杆转速为400转/分，冷却过程中冷却水的温度保持在35～50℃。
实施例2
（1）按表1实施例2中数据称量原料。将废旧ABS、PS、PP破碎料、废旧丁腈橡胶粉、硬脂酸锌、抗氧剂1010、石墨烯、硫酸镁晶须阻燃剂加入高混机内，在中速条件下混合3-5min；
（2）向高混机中加入二月桂酸二丁基锡、偶联剂KH570与引发剂BPO、DCP加入高混机中，在中速条件下混合2min，即得预混料；
（3）将预混料放入双螺杆挤出机内加热熔融挤出塑化，即得半成品；
（4）将半成品进行拉条、冷却、干燥、造粒、包装，即得一种复合再生PS/ABS/PP交联改性环保阻燃塑料。
其工作条件为：其中螺杆第一区温度250℃，第二区温度210℃，第三区温度220℃，第四区温度220℃，第五区温度210℃，第六区温度220℃，挤出机头温度205℃，螺杆转速为400转/分，冷却过程中冷却水的温度保持在35～50℃。
实施例3
（1）按表1实施例3中数据称量原料。将废旧ABS、PS、PP破碎料、废旧丁腈橡胶粉、硬脂酸锌、抗氧剂1010、石墨烯、硫酸镁晶须阻燃剂加入高混机内，在中速条件下混合3-5min；
（2）向高混机中加入二月桂酸二丁基锡、偶联剂KH570与引发剂BPO、DCP加入高混机中，在中速条件下混合2min，即得预混料；
（3）将预混料放入双螺杆挤出机内加热熔融挤出塑化，即得半成品；
（4）将半成品进行拉条、冷却、干燥、造粒、包装，即得一种复合再生PS/ABS/PP交联改性环保阻燃塑料。
其工作条件为：其中螺杆第一区温度250℃，第二区温度210℃，第三区温度220℃，第四区温度220℃，第五区温度210℃，第六区温度220℃，挤出机头温度205℃，螺杆转速为400转/分，冷却过程中冷却水的温度保持在35～50℃。
对比例1
（1）按表1对比例1中数据称量原料。将废旧ABS破碎料、废旧丁腈橡胶粉、硬脂酸锌、抗氧剂1010、石墨烯、硫酸镁晶须阻燃剂加入高混机内，在中速条件下混合3-5min；
（2）向高混机中加入二月桂酸二丁基锡、偶联剂KH570与引发剂BPO、DCP加入高混机中，在中速条件下混合2min，即得预混料；
（3）将预混料放入双螺杆挤出机内加热熔融挤出塑化，即得半成品；
（4）将半成品进行拉条、冷却、干燥、造粒、包装，即得一种复合再生PS/ABS/PP交联改性环保阻燃塑料。
其工作条件为：其中螺杆第一区温度250℃，第二区温度210℃，第三区温度220℃，第四区温度220℃，第五区温度210℃，第六区温度220℃，挤出机头温度205℃，螺杆转速为400转/分，冷却过程中冷却水的温度保持在35～50℃。
对比例2
（1）按表1对比例2中数据称量原料。将废旧PS破碎料、废旧丁腈橡胶粉、硬脂酸锌、抗氧剂1010、石墨烯、硫酸镁晶须阻燃剂加入高混机内，在中速条件下混合3-5min；
（2）向高混机中加入二月桂酸二丁基锡、偶联剂KH570与引发剂BPO、DCP加入高混机中，在中速条件下混合2min，即得预混料；
（3）将预混料放入双螺杆挤出机内加热熔融挤出塑化，即得半成品；
（4）将半成品进行拉条、冷却、干燥、造粒、包装，即得一种复合再生PS/ABS/PP交联改性环保阻燃塑料。
其工作条件为：其中螺杆第一区温度250℃，第二区温度210℃，第三区温度220℃，第四区温度220℃，第五区温度210℃，第六区温度220℃，挤出机头温度205℃，螺杆转速为400转/分，冷却过程中冷却水的温度保持在35～50℃。
对比例3
（1）按表1对比例3中数据称量原料。将废旧PP破碎料、废旧丁腈橡胶粉、硬脂酸锌、抗氧剂1010、石墨烯、硫酸镁晶须阻燃剂加入高混机内，在中速条件下混合3-5min；
（2）向高混机中加入二月桂酸二丁基锡、偶联剂KH570与引发剂BPO、DCP加入高混机中，在中速条件下混合2min，即得预混料；
（3）将预混料放入双螺杆挤出机内加热熔融挤出塑化，即得半成品；
（4）将半成品进行拉条、冷却、干燥、造粒、包装，即得一种复合再生PS/ABS/PP交联改性环保阻燃塑料。
其工作条件为：其中螺杆第一区温度250℃，第二区温度210℃，第三区温度220℃，第四区温度220℃，第五区温度210℃，第六区温度220℃，挤出机头温度205℃，螺杆转速为400转/分，冷却过程中冷却水的温度保持在35～50℃。
将上述实施例和对比例的增韧改性的一种复合再生PS/ABS/PP交联改性环保阻燃塑料经过注塑机注塑成型，制备标准样条按相同测试条件测试各项性能和熔融指数；得到的性能测试结果如下：
表2
| 拉伸强度(MPa) | 冲击强度J/m2 | 熔融指数g*（10min-1） | 热变形温度℃ | |
| 实施例1 | 40.7 | 14.1 | 2.1 | 97 |
| 实施例2 | 42.1 | 15.2 | 2.3 | 104 |
| 实施例3 | 39.8 | 13.4 | 2.4 | 108 |
| 对比例1 | 43.9 | 13.9 | 2.2 | 93 |
| 对比例2 | 39 | 15.1 | 3.2 | 165 |
| 对比例3 | 21 | 16.5 | 2.8 | 106 |
由上表看出，本发明的一种复合再生PS/ABS/PP交联改性环保阻燃塑料，采用配方科学，增韧效果高，抗低温冲击和抗撕裂强度能力高，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。
上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好地使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。
Claims (10)
1.一种复合再生PS/ABS/PP交联改性环保阻燃塑料，其特征在于，由下列原料按照重量份配比制成：废旧聚苯乙烯塑料30-50份；废旧ABS塑料40-65份；废旧聚丙烯20-35份；引发剂2-4份；产水剂1-3份；偶联剂6-8份；抗氧化剂0.1-0.8份；复合抗老化剂0.5-1份；阻燃增效剂20-25份。
2.根据权利要求1所述的一种复合再生PS/ABS/PP交联改性阻燃塑料，其特征在于：所述废旧塑料为经过分拣、破碎、清洗、漂洗、干燥、吸标后所得的热塑性聚丙烯废旧塑料、ABS废旧塑料、PS废旧塑料、ABS/PP混合废旧塑料、ABS/PS混合废旧塑料中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种复合再生PS/ABS/PP交联改性阻燃塑料，其特征在于：所述引发剂为BPO、DCP、DTBP和二月桂酸二丁基锡中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种复合再生PS/ABS/PP交联改性阻燃塑料，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所述的一种复合再生PS/ABS/PP交联改性阻燃塑料，其特征在于：所述偶联剂为KH570、KH171、KU550、钛酸酯偶联剂中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种复合再生PS/ABS/PP交联改性阻燃塑料，其特征在于：所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂264中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种复合再生PS/ABS/PP交联改性阻燃塑料，其特征在于：所述抗老化剂为由二氧化钛和受阻胺光稳定剂复合而成。
8.根据权利要求1所述的一种复合再生PS/ABS/PP交联改性阻燃塑料，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸铅、硬脂酸钡中的一种。
9.根据权利要求1所述的一种复合再生PS/ABS/PP交联改性阻燃塑料，其特征在于：所述阻燃增韧剂硫酸镁晶须无卤阻燃剂、石墨烯和废旧丁腈橡胶复合而成。
10.一种复合再生PS/ABS/PP交联改性阻燃塑料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
（1）将废旧ABS、PS、PP破碎料、硬脂酸锌、抗氧剂1010、阻燃增韧剂加入高混机内，在中速条件下混合3-5min；
（2）向高混机中加入引发剂、产水剂、偶联剂，在中速条件下混合2min，即得预混料；
（3）将预混料放入双螺杆挤出机内加热熔融挤出塑化，即得半成品；
（4）将半成品进行拉条、冷却、干燥、造粒、包装，即得一种复合再生PS/ABS/PP交联改性阻燃塑料；
其工作条件为：其中螺杆第一区温度250℃，第二区温度210℃，第三区温度220℃，第四区温度220℃，第五区温度210℃，第六区温度220℃，挤出机头温度205℃，螺杆转速为400转/分，冷却过程中冷却水的温度保持在45～55℃。
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