CN105646983A - 一种基于废弃塑料制备印制合成纸的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于废弃塑料制备印制合成纸的方法，包括：将废弃塑料进行分类、剪切、清洗、烘干，得到处理后母料；将上述处理后母料、抗氧化剂、填充剂、稀释剂进行预混，得到预混料，然后熔融共混、剪切造粒，得到基础母粒；将上述基础母粒平铺于模具上，熔融热压成型，然后冷压，萃取，干燥，即得合成纸。本发明推进废弃塑料回收再利用技术，实现合成材料的绿色循环及废料资源化的低碳过程。

Description

一种基于废弃塑料制备印制合成纸的方法
技术领域
本发明属于合成纸的制备领域，特别涉及一种基于废弃塑料制备印制合成纸的方法。
背景技术
近年来，我国合成树脂类塑料原料及制品的生产量和消费量迅速增长。据统计，至2011年底我国合成树脂的产能达5.5×1010kg，表观消费量为7.4×1010kg，比2010年同比增长5.41％；2012年我国塑料总产量6.9×1010kg，保持较快的扩能速度；2013年1-10月中国塑料制品总产量达5.02×1010kg；2014年1-11月塑料制品产量达6.67×1010kg，比上年同期增长7.4％。鉴此，我国已成为世界合成树脂生产大国，塑料产量位居世界前列。
但如此巨大的塑料品消费量面临着严峻的废弃物回收难题。在我国，废弃塑料的主要来源有以下三方面：一是生产过程中产生的边角料、下脚料、残次品等；二是经过民间渠道或政府法规强制收集的塑料废物，如塑料薄膜(袋)、塑料瓶等；三是家庭和商业废弃物分类清理出来的塑料废物，如包装容器、编织袋等。目前，废弃塑料的处理技术主要有卫生填埋、焚烧处置、物理机械回收利用及化学回收利用等。随着“一带一路”战略的再度热化，废弃塑料作为循环经济的主要组成部分，也积极做出了调整，以实现废弃塑料行业的深层变革。积极创建与环境协调、可持续发展的绿色塑料工业，已成为关乎社会与生态的重要问题。
另一方面，目前世界各国的纸张需求量急剧增长，传统的纸浆制造业不仅消耗大量的木材资源，还会造成一定的污水排放。并且普通纸张存在强度、韧性、耐化学腐蚀性和耐湿性等方面的功能缺陷，已远不能满足特殊环境下的应用需求。因此，合成纸的研发越来越受到重视。
合成纸，又称聚合物纸或薄膜纸，一般以聚乙烯、聚丙烯及聚苯乙烯等高分子树脂为原料，经纸化处理或抄造，制成外观与普通纤维素纸相似但性能更为优越的新型纸张产品。相较于普通纤维素纸，合成纸既有吸附油墨和水的能力，同时兼具塑料的特性，因此更加坚固、柔韧、耐腐蚀。自20世纪60年代中期，美国杜邦(DUPONT)公司研制出第一代合成纸后，日本王子油化、日清纺织等国际知名企业也先后建立起合成纸的生产线。但目前我国的合成纸技术水平相对较为落后。
综上，合成纸有望在众多应用领域替代普通纤维素纸，引发造纸行业的大变革。但由于其设备昂贵、工艺配方复杂等原因，合成纸的推广依然存在一定限制。因此，降低生产成本显得尤为重要。若将回收后废弃塑料分类整理，剪切后清洗烘干，作为生产原料，并加入助剂、填充剂等进行加工制备合成纸产品，既可降低成本，又不失为缓解塑料污染，进行废物资源化的一条新途径。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于废弃塑料制备印制合成纸的方法，本发明针对废弃塑料污染严重、回收处理困难等问题，提出以回收废弃塑料作为生产原料，制备合成纸产品，本发明将废弃物资源化，并将其制备成具有一定机械性能、密度小、耐溶剂作用、多孔的高印制性合成纸，采用本发明可有效缓解目前由于废弃塑料降解难度大而导致的环境污染问题。
本发明的一种基于废弃塑料制备印制合成纸的方法，包括：
(1)将废弃塑料进行分类、剪切、清洗、烘干，得到处理后母料；
(2)将上述处理后母料、抗氧化剂、填充剂、稀释剂预混，得到预混料，然后熔融共混、剪切造粒，得到基础母粒；
(3)将上述基础母粒平铺于模具上，熔融热压成型，然后冷压，萃取，干燥，即得合成纸。回收废弃塑料为下脚料及废弃塑料制品，如：化学试剂塑料容器、饮料瓶、一次性塑料饭盒、保鲜膜等。
所述步骤(1)中废弃塑料为PP、UHMWPE、HDPE、LDPE、LLDPE中的一种或几种。
所述步骤(2)中抗氧化剂为{四[甲基-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯}、抗氧化剂1076{β-(4-羟基-3,5-二叔丁基苯基)丙酸十八酯}、抗氧化剂168[亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯)]、抗氧化剂TPPI(亚磷酸三苯基酯)中的一种或几种；抗氧化剂用量为处理后母料的0.1wt％-2.0wt％。
所述步骤(2)中的预混料中含有无机填料，其中无机填料为纳米或微米级SiO2、纳米或微米级TiO2、CaCO3、蒙脱土、碳黑、石墨、碳纳米管、二硫化钼、云母、高岭土、滑石粉、氢氧化铝、水合氧化铝、石膏、无定形硅酸盐中的一种或几种；无机填料用量为处理后母料的0wt％-100wt％。
所述步骤(2)中稀释剂为液体石蜡、白油、十氢萘、石蜡油其中的一种或几种，稀释剂用量为处理后母料质量的1-50倍。
所述步骤(2)中预混料中含有助剂，其中助剂为硬脂酸钠、硬脂酸钙、硬脂酸镁中的一种或几种；助剂含量为处理后母粒质量的0wt％-5.0wt％。
所述步骤(2)中预混为通过球磨、高速混合机、超声中的一种或几种方法进行预混。
所述步骤(2)中熔融共混为单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、多螺杆挤出机或密炼机进行熔融共混。
所述步骤(3)中模具为0.5-0.8mm厚的中空模具；熔融热压成型为通过热压机或平板硫化机进行，温度为160℃-220℃、压力为6-10MPa、成型时间为120-180s；冷压为6-10MPa压力下冷压1-5min。
所述步骤(3)中萃取过程为浸泡在无水乙醇、二氯甲烷、二甲苯、丙酮中的一种或几种，浸泡时间为12-24h。
所述步骤(3)中干燥过程为真空烘箱干燥或冷冻干燥。
有益效果
本发明涉及一种废弃塑料回收的新途径，将饮料瓶、保鲜膜、化学溶剂瓶等常见废弃物资源化，可有效缓解目前由于废弃塑料降解难度大而导致的环境污染问题；且在现有技术基础上，将其制备成具有一定机械性能、密度小、耐溶剂作用、多孔的高印制性合成纸，既扩大了合成纸制备原料种类，又可有效降低生产成本，具备社会及经济的双重效益。
附图说明
图1为实施例1制备废弃UHMWPE塑料合成纸表面SEM照片及其书写效果；其中a为SEM照片，b为SEM照片，c为油性笔书写效果图，d为水性笔书写效果图；
图2为实施例2中废弃UHMWPE塑料合成纸表面SEM照片及其书写效果；其中a为SEM照片，b为SEM照片，c为油性笔书写效果图，d为水性笔书写效果图；
图3为实施例3中废弃UHMWPE塑料合成纸表面SEM照片及其书写效果；其中a为SEM照片，b为SEM照片，c为油性笔书写效果图，d为水性笔书写效果图；
图4为实施例4中废弃HDPE塑料合成纸书写印制效果；其中a-油性笔书写效果图，b-水性笔书写效果图；
图5为废弃塑料制备印制合成纸的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
(1)原料处理：将回收的使用后废弃UHMWPE薄膜及下脚料，剪切得片状物；用水清洗、烘干备用。
(2)母粒制备：15g废弃UHMWPE、45g白油、0.1g抗氧化剂1010搅拌预混均匀后，经双螺杆挤出机(四温度设置区温度分别设置为120℃、160℃、180℃、200℃)挤出，剪切造粒。
(3)合成纸成型：适量上述母粒平铺于0.5mm厚的中空模具上，使用平板硫化机熔融热压成膜状，温度为210℃，压力为10MPa，成型时间为180s。10MPa压力下冷压3min，将膜取出浸泡于无水乙醇中24h，真空烘箱60℃干燥4h得到1号废弃UHMWPE基合成纸。
(4)产品性能：表1为上述同等条件制备标准UHMWPE合成纸和废弃UHMWPE塑料合成纸进行性能比较的相关数据。
表1标准UHMWPE合成纸与废弃UHMWPE塑料合成纸性能对比
技术指标 标准UHMWPE合成纸 废弃UHMWPE塑料合成纸
定量/g·m-2 330 342
厚度/mm 0.376 0.483
密度/g·cm-3 ≤0.93 0.71
白度/％ ≥70 66.15
拉伸强度/MPa 4.5-8.0 2.5
使用SEM在不同放大倍数下观察废弃UHMWPE塑料合成纸表面，并对其进行书写性能测试，结果如图1所示。
由SEM照片可看出废弃UHMWPE塑料合成纸表面呈多微孔状，有利于油墨的吸收和附着，适于印制；使用油性墨水书写时，字迹干净清晰，使用水性墨水书写时字迹颜色稍淡。
综上，相较于330g/m2的标准UHMWPE合成纸，废弃UHMWPE塑料合成纸的白度及拉伸强度虽有所下降，但依然具备书写印制的生产应用价值。
实施例2
(1)原料处理：将回收的使用后废弃UHMWPE薄膜及下脚料，剪切得片状物；后用水清洗、烘干备用。
(2)母粒制备：13g废弃UHMWPE、45g白油、2gOK500型SiO2、0.1g抗氧化剂1010搅拌预混均匀后，经双螺杆挤出机(四温度设置区温度分别设置为120℃、160℃、180℃、200℃)挤出，剪切造粒。
(3)合成纸成型：适量上述母粒平铺在0.5mm厚的中空模具上，使用平板硫化机熔融热压成膜状，温度为210℃，压力为10MPa，成型时间为180s。10MPa压力下冷压3min，将膜取出浸泡于无水乙醇中24h，真空烘箱60℃干燥4h得到2号废弃UHMWPE基合成纸。
(4)产品性能：表2为上述同等条件制备标准UHMWPE合成纸和废弃UHMWPE塑料合成纸进行性能比较的相关数据。
表2标准UHMWPE合成纸与废弃UHMWPE塑料合成纸性能对比
技术指标 标准UHMWPE合成纸 废弃UHMWPE塑料合成纸
定量/g·m-2 330 298
厚度/mm 0.376 0.429
密度/g·cm-3 ≤0.93 0.69
白度/％ ≥70 51.50
拉伸强度/MPa 4.5-8.0 3.11
使用SEM在不同放大倍数下观察废弃UHMWPE塑料合成纸表面，并对其进行书写性能测试，结果如图2所示。
由SEM照片可看出废弃UHMWPE塑料合成纸表面呈多微孔状，有利于油墨的吸收和附着，适于印制；使用油性墨水书写时，字迹干净清晰，使用水性墨水书写时字迹颜色稍淡。
综上，相较于330g/m2的UHMWPE合成纸，废弃UHMWPE塑料合成纸的白度及拉伸强度虽有所下降，但依然具备书写印制的生产应用价值；且随无机填料的加入，废弃UHMWPE基合成纸强度提高。
实施例3
(1)原料处理：将回收的使用后废弃UHMWPE薄膜及下脚料，剪切得片状物；后用水清洗、烘干备用。
(2)母粒制备：11g废弃UHMWPE、45g白油、4gOK500型SiO2、0.1g抗氧化剂1010经过搅拌预混均匀后，经双螺杆挤出机(四温度设置区温度分别设置为120℃、160℃、180℃、200℃)挤出，剪切造粒。
(3)合成纸成型：适量上述母粒平铺在0.5mm厚的中空模具上，使用平板硫化机熔融热压成膜状，温度为210℃，压力为10MPa，成型时间为180s。10MPa压力下冷压3min，将膜取出浸泡于无水乙醇中24h，真空烘箱60℃干燥4h得到3号废弃UHMWPE基合成纸。
(4)产品性能：表3为上述同等条件制备标准UHMWPE合成纸和废弃UHMWPE塑料合成纸进行性能比较的相关数据。
表3标准UHMWPE合成纸与废弃UHMWPE塑料合成纸性能对比
使用SEM在不同放大倍数下观察废弃UHMWPE塑料合成纸表面，并对其进行书写性能测试，结果如图3所示。
由SEM照片可看出废弃UHMWPE塑料合成纸表面呈多微孔状，有利于油墨的吸收和附着，适于印制；使用油性墨水书写时，字迹干净清晰，使用水性墨水书写时字迹颜色稍淡。
综上，相较于330g/m2的UHMWPE合成纸，废弃UHMWPE塑料合成纸的白度及拉伸强度虽有所下降，但依然具备书写印制的生产应用价值。
实施例4
(1)原料处理：将回收的使用后HDPE无水乙醇试剂瓶，剪切得片状物；后用水清洗、烘干备用。
(2)母粒制备：16g废弃HDPE、40g白油、4gA-200型SiO2、0.1g抗氧化剂1010经过搅拌预混均匀后，密炼机160℃条件下混炼5-10min，得共混物，后剪切造粒。
(3)合成纸成型：适量上述母粒平铺在0.5mm厚的中空模具上，使用平板硫化机熔融热压成膜状，温度为180℃，压力为8MPa，成型时间为180s。8MPa压力下冷压3min，将膜取出浸泡于无水乙醇中24h，真空烘箱60℃干燥4h得到废弃HDPE基合成纸。
(4)产品书写印制性能：对废弃HDPE基合成纸进行书写性能测试，效果如图4所示。废弃HDPE塑料合成纸表面平整细腻，书写对比度适当。使用油性墨水书写时，字迹干净清晰，使用水性墨水书写时字迹颜色稍淡；具备印制的生产应用价值。

Claims (10)

1.一种基于废弃塑料制备印制合成纸的方法，包括：
(1)将废弃塑料进行分类、剪切、清洗、烘干，得到处理后母料；
(2)将上述处理后母料、抗氧化剂、填充剂、稀释剂预混，得到预混料，然后熔融共混、剪切造粒，得到基础母粒；
(3)将上述基础母粒平铺于模具上，熔融热压成型，然后冷压，萃取，干燥，即得合成纸。
2.根据权利要求1所述的一种基于废弃塑料制备印制合成纸的方法，其特征在于：所述步骤(1)中废弃塑料为聚丙烯PP、超高分子量聚乙烯UHMWPE、高密度聚乙烯HDPE、低密度聚乙烯LDPE、线性低密度聚乙烯LLDPE中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种基于废弃塑料制备印制合成纸的方法，其特征在于：所述步骤(2)中抗氧化剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂1076、抗氧化剂168、抗氧化剂TPPI中的一种或几种；抗氧化剂用量为处理后母料的0.1wt％-2.0wt％。
4.根据权利要求1所述的一种基于废弃塑料制备印制合成纸的方法，其特征在于：所述步骤(2)中的预混料中含有无机填料，其中无机填料为纳米或微米级SiO2、纳米或微米级TiO2、CaCO3、蒙脱土、碳黑、石墨、碳纳米管、二硫化钼、云母、高岭土、滑石粉、氢氧化铝、水合氧化铝、石膏、无定形硅酸盐中的一种或几种；无机填料用量为处理后母料的0wt％-100wt％。
5.根据权利要求1所述的一种基于废弃塑料制备印制合成纸的方法，其特征在于：所述步骤(2)中稀释剂为液体石蜡、白油、十氢萘、石蜡油其中的一种或几种，稀释剂用量为处理后母料质量的1-50倍。
6.根据权利要求1所述的一种基于废弃塑料制备印制合成纸的方法，其特征在于：所述步骤(2)中预混料中含有助剂，其中助剂为硬脂酸钠、硬脂酸钙、硬脂酸镁中的一种或几种；助剂含量为处理后母粒质量的0wt％-5.0wt％。
7.根据权利要求1所述的一种基于废弃塑料制备印制合成纸的方法，其特征在于：所述步骤(2)中预混为通过球磨、高速混合机、超声中的一种或几种方法进行预混；熔融共混为单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、多螺杆挤出机或密炼机进行熔融共混。
8.根据权利要求1所述的一种基于废弃塑料制备印制合成纸的方法，其特征在于：所述步骤(3)中模具为0.5-0.8mm厚的中空模具；熔融热压成型为通过热压机或平板硫化机进行，温度为160℃-220℃、压力为6-10MPa、成型时间为120-180s；冷压为6-10MPa压力下冷压1-5min。
9.根据权利要求1所述的一种基于废弃塑料制备印制合成纸的方法，其特征在于：所述步骤(3)中萃取过程为浸泡在无水乙醇、二氯甲烷、二甲苯、丙酮中的一种或几种，浸泡时间为12-24h。
10.根据权利要求1所述的一种基于废弃塑料制备印制合成纸的方法，其特征在于：所述步骤(3)中干燥过程为通过真空烘箱干燥或冷冻干燥进行。
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