CN105778459A - 一种壳体材料用pc/abs功能化再生合金及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于塑料回收领域，一种壳体材料用PC/ABS功能化再生合金，其组分及重量份数如下：PC/ABS回收料：50～90份；阻燃剂：0～15份；增容剂：2～12份；甲基丙烯酸甲酯‑丁二烯‑苯乙烯三元接枝共聚物：5～10份；扩链剂：0.5～2份；聚四氟乙烯粉：0～1份；抗静电剂：2～10份；抗氧剂：0.1～0.5份。有益效果：本申请对家电、计算机等电子器件外壳、电器设备壳体、旅行箱壳体、矿工安全帽等PC/ABS塑料的回收料进行均化除杂提纯，再经双螺杆挤出机熔融共混改性PC/ABS回收料，最终实现PC/ABS回收料的循环再利用，达到节约资源、降低成本、保护环境等目的。

Description

一种壳体材料用PC/ABS功能化再生合金及其制备工艺
技术领域
本发明属于塑料回收领域，尤其涉及一种壳体材料用PC/ABS功能化再生合金及其制备工艺。
背景技术
PC/ABS是一种性能优良的塑料合金材料，集合了PC与ABS的性能优点，如熔体粘度低，加工流动性好，力学性能优良等。PC/ABS合金材料广泛应用于小家电、电器外壳、计算机和商业机器壳体、电器设备、草坪园艺机器、汽车零件仪表板、内部装修、车轮盖、矿工安全帽等场合。
但是随着科技高速发展及市场膨胀，电子电器设备更新换代速度越来越快，其中尤其以电脑、手机等新型电子消费品的需求激增，且使用年限越来越短，这就促成了电子废弃物的迅速增长；塑料新料价格受国际石油价格的影响在2015年下半年出现新料价格的小幅下降，原因是再生塑料正在抢占新料市场份额，迫使新料采取降价抢回市场，这使得新料价格与再生料价格差减小，但是资源紧迫的当下，塑料再生料的利用在塑料加工企业中仍然是重中之重，塑料回收技术仍然是各国研究的热点。因此，废旧回收料在塑料加工企业中的应用是大势所趋。
中国专利申请号201310546535.4公开了一种高强增韧功能化的PC/ABS合金材料，以新料PC、ABS为主，辅以纳米碳纤维、纳米高岭土及其他加工助剂经双螺杆挤出造粒制得。且不论所用是否为新料，其填充材料用到的纳米碳纤维为气相法制得的纳米及碳纤维，在一定程度上增加了成本，且颜色上也受到了限制，不宜大规模生产。中国专利申请号为201410696864.1公开了一种废旧PC/ABS合金改性材料及其制备方法，以废旧PC/ABS为基体材料，只添加了一种扩链剂作为助剂改性废旧材料，应用、功能性受到限制，仅仅只是简单再生，创新性不足。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在只用扩链剂作为助剂改性废旧材料的缺陷，提供一种壳体材料用PC/ABS功能化再生合金及其制备工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种壳体材料用PC/ABS功能化再生合金，其组分及重量份数如下：
PC/ABS回收料：50～90份；
阻燃剂：0～15份；
增容剂：2～12份；
甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接枝共聚物：5～10份；
扩链剂：0.5～2份；
聚四氟乙烯粉：0～1份；
抗静电剂：2～10份；
抗氧剂：0.1～0.5份。
作为优选，所述的PC/ABS回收料性能指标至少应满足：悬臂梁缺口冲击强度≥6KJ/m2，拉伸强度≥30Mpa，断裂伸长率≥13％。
作为优选，所述阻燃剂为间苯二酚型磷酸酯齐聚物(RDP)、双酚A型磷酸酯齐聚物(BDP)中的一种。
作为优选，所述增容剂为聚乙烯接枝马来酸酐、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物接枝马来酸酐、聚丙烯接枝马来酸酐、苯乙烯-丁二烯共聚物接枝马来酸酐中的一种。
作为优选，所述扩链剂为接枝恶唑啉型扩链剂(RPS-1005)、环氧-甲基丙烯酸甲酯型扩链剂(ADR-4368)中的一种。
作为优选，所述聚四氟乙烯粉为低分子量聚四氟乙烯粉(分子量30万)、高分子量聚四氟乙烯粉(分子量400～500万)中的至少一种，其中低分子量聚四氟乙烯可作耐磨润滑剂，高分子量聚四氟乙烯可作防滴落剂。
进一步地，所述的抗静电剂为纳米级掺铝氧化锌，且经过表面偶联处理，Al掺杂质量为1％，粒径为50nm～200nm，体积电阻率≤40KΩ·cm。一方面起到抗静电作用，另一方面纳米粒子起到增强增韧的作用，且由于锌矿铝矿资源丰富使制造掺铝氧化锌粉体价格较其他纳米粒子便宜。
上述的壳体材料用PC/ABS功能化再生合金的制备工艺，步骤如下：
(1)、破碎PC/ABS回收料的均化除杂提纯：将破碎PC/ABS回收料及良溶剂以1:2的质量比置于反应釜中，60℃～100℃加热条件下搅拌30min～60min，待破碎PC/ABS回收料溶解后，过滤，去掉滤渣(滤渣中的成分为杂质及极少部分未溶解的合金材料)，留下滤液；向滤液中加入3倍体积的不良溶剂，搅拌20min～60min，静置等待分层，过滤，回收滤液循环利用，留下重新沉淀出的PC/ABS回收料，水洗、90℃温度以上烘干5小时，控制湿度应小于0.04％，得到除杂提纯的PC/ABS回收粒料，回收率在88％以上；
(2)、原材料的准备：按上述重量份数称取相应的原材料备用；将称好的除杂提纯的PC/ABS回收料、增容剂、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接枝共聚物、扩链剂置于高速混合设备中，先低速预混3min后高速混合5～15min得到物料一；将称好的其他剩余原材料置于卧式粉体混合设备混合5～10min得到物料二；
(3)、功能性再生PC/ABS的制备：将物料一倒入双螺杆挤出机主喂料口，物料二倒入侧喂料口，侧喂料口置于熔融初始段并控制强制喂料速率适中，经双螺杆挤出机熔融共混、冷却、造粒，制得功能性再生PC/ABS粒料。
作为优选，步骤(1)所述的良溶剂为四氯乙烷、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、二氧六环中的一种与丙酮以7:3质量比的混合溶液；所述不良溶剂为饱和氯化钠水溶液。重新沉淀反应完成后，静置分层，溶液分为三层，最上层为丙酮溶液，中间层为饱和氯化钠溶液，下层为氯代烃溶液，回收后可在循环利用。
进一步地，步骤(3)所述双螺杆挤出机的工艺参数为一区至四区温度控制在210～230℃，五区至九区温度控制在220～250℃，机头温度控制在250～260℃，微量转速控制25～45r/min，螺杆转速控制在160～230r/min。
有益效果：本申请对家电、计算机等电子器件外壳、电器设备壳体、旅行箱壳体、矿工安全帽等PC/ABS塑料的回收料进行均化除杂提纯，再经双螺杆挤出机熔融共混改性PC/ABS回收料，最终实现PC/ABS回收料的循环再利用，达到节约资源、降低成本、保护环境等目的。
具体实施方式
实施例1
旅行箱壳体材料：
破碎PC/ABS回收料：80份、阻燃剂：0份、增容剂：6.5份(聚乙烯接枝马来酸酐)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接枝共聚物：5份、扩链剂：0.8份(接枝恶唑啉型扩链剂(RPS-1005))、高分子量聚四氟乙烯粉：0份、低分子量聚四氟乙烯粉：0.4份(分子量约30万)、抗静电剂：5份(经表面偶联处理的纳米级掺铝氧化锌)、抗氧剂(1010)：0.5份。
性能测试：悬臂梁冲击强度按GB/T 1843-2008测试、拉伸性能按GB/T1040-2008测试、弯曲性能按GB/T9341-2000测试、表面电阻按照GB/T 1410-2006测试。具体结果如下：
悬臂梁冲击强度：37.8KJ/m2；
拉伸强度：61.9MPa；
断裂伸长率：31.7％；
弯曲强度：71.3MPa；
表面电阻：7.39×1011Ω。
实施例2
家电、计算机等电子器件外壳材料：
破碎PC/ABS回收料：70份、阻燃剂：10份(间苯二酚型磷酸酯齐聚物(RDP))、增容剂：2份(聚丙烯接枝马来酸酐)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接枝共聚物：8份、扩链剂：0.6份(环氧-甲基丙烯酸甲酯型扩链剂(ADR-4368))、高分子量聚四氟乙烯粉：0.1份(分子量约400～500万)、低分子量聚四氟乙烯粉：0.3份(分子量约30万)、抗静电剂：6份(经表面偶联处理的纳米级掺铝氧化锌)、抗氧剂(1076)：0.2份。
性能测试：悬臂梁冲击强度按GB/T 1843-2008测试、拉伸性能按GB/T1040-2008测试、弯曲性能按GB/T9341-2000测试、表面电阻按照GB/T 1410-2006测试。具体结果如下：
悬臂梁冲击强度：34.6KJ/m2；
拉伸强度：62.8MPa；
断裂伸长率：29.3％；
弯曲强度：73.2MPa；
阻燃等级：V-0级
表面电阻：1.25×1011Ω。
实施例3
电器设备壳体材料：
破碎PC/ABS回收料：50份、阻燃剂：15份(双酚A型磷酸酯齐聚物(BDP))、增容剂：9份(苯乙烯-丁二烯共聚物接枝马来酸酐)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接枝共聚物：9.5份、扩链剂：0.5份(环氧-甲基丙烯酸甲酯型扩链剂(ADR-4368))、高分子量聚四氟乙烯粉：0.3份(分子量约400～500万)、低分子量聚四氟乙烯粉：0.7份((分子量约30万))、抗静电剂：10份(经表面偶联处理的纳米级掺铝氧化锌)、抗氧剂(1010)：0.1份。
性能测试：悬臂梁冲击强度按GB/T 1843-2008测试、拉伸性能按GB/T1040-2008测试、弯曲性能按GB/T9341-2000测试、表面电阻按照GB/T 1410-2006测试。具体结果如下：
悬臂梁冲击强度：38.5KJ/m2；
拉伸强度：66.7MPa；
断裂伸长率：32.5％；
弯曲强度：79.8MPa；
阻燃等级：V-0级
表面电阻率：5.31×1010Ω。
实施例4
矿工安全帽壳体材料：
破碎PC/ABS回收料：90份、阻燃剂：0份、增容剂：12份(丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物接枝马来酸酐)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接枝共聚物：10份、扩链剂：2份(环氧-甲基丙烯酸甲酯型扩链剂(ADR-4368))、高分子量聚四氟乙烯粉：0份、低分子量聚四氟乙烯粉：0.5份(分子量约30万)、抗静电剂：2份(经表面偶联处理的纳米级掺铝氧化锌)、抗氧剂(1076)：0.3份。
性能测试：悬臂梁冲击强度按GB/T 1843-2008测试、拉伸性能按GB/T1040-2008测试、弯曲性能按GB/T9341-2000测试。具体结果如下：
悬臂梁冲击强度：40.1KJ/m2；
拉伸强度：60.4MPa；
断裂伸长率：35.4％；
弯曲强度：67.3MPa。
其中上述各实施例中破碎PC/ABS回收料性能指标至少应满足：悬臂梁缺口冲击强度≥6KJ/m2，拉伸强度≥30MPa，断裂伸长率≥13％；经表面偶联处理的纳米级掺铝氧化锌中Al掺杂质量为1％，粒径为50nm～200nm，体积电阻率≤40KΩ·cm。
上述各实施例的材料制备方法，具体步骤如下：
(1)、破碎PC/ABS回收料的均化除杂提纯：将破碎PC/ABS回收料及良溶剂以1:2的质量比置于反应釜中，60℃～100℃加热条件下搅拌30min～60min，待破碎PC/ABS回收料溶解后，过滤，去掉滤渣(滤渣中的成分为杂质及极少部分未溶解的合金材料)，留下滤液；向滤液中加入3倍体积的不良溶剂，搅拌20min～60min，静置等待分层，过滤，回收滤液循环利用，留下重新沉淀出的PC/ABS回收料，水洗、90℃温度以上烘干5小时，控制湿度应小于0.04％，得到除杂提纯的PC/ABS回收粒料，回收率在88％以上；
(2)、原材料的准备：按上述重量份数称取相应的原材料备用；将称好的除杂提纯的PC/ABS回收料、增容剂、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接枝共聚物、扩链剂置于高速混合设备中，先低速预混3min后高速混合5～15min得到物料一；将称好的其他剩余原材料置于卧式粉体混合设备混合5～10min得到物料二；
(3)、功能性再生PC/ABS的制备：将物料一倒入双螺杆挤出机主喂料口，物料二倒入侧喂料口，侧喂料口置于熔融初始段并控制强制喂料速率适中，经双螺杆挤出机熔融共混、冷却、造粒，制得功能性再生PC/ABS粒料。
步骤(1)所述的良溶剂为四氯乙烷、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、二氧六环中的一种与丙酮以7:3质量比的混合溶液；所述不良溶剂为饱和氯化钠水溶液。重新沉淀反应完成后，静置分层，溶液分为三层，最上层为丙酮溶液，中间层为饱和氯化钠溶液，下层为氯代烃溶液，回收后可在循环利用。
步骤(3)所述双螺杆挤出机的工艺参数为一区至四区温度控制在210～230℃，五区至九区温度控制在220～250℃，机头温度控制在250～260℃，微量转速控制25～45r/min，螺杆转速控制在160～230r/min。
对比例1
将实施例1材料的制备方法的步骤(1)破碎PC/AB回收料的均化除杂提纯步骤省略，直接将破碎的PC/ABS回收料进行烘干作为原料，再按照实施例1中材料制备方法的步骤(2)～(3)进行制备，最终制得功能性再生PC/ABS粒料。
性能测试：悬臂梁冲击强度按GB/T 1843-2008测试、拉伸性能按GB/T1040-2008测试、弯曲性能按GB/T9341-2000测试、表面电阻按照GB/T 1410-2006测试。具体结果如下：
悬臂梁冲击强度：15.2KJ/m2；
拉伸强度：45.8MPa；
断裂伸长率：18.2％；
弯曲强度：35.6MPa；
表面电阻：4.63×108Ω。
对比例2
将实施例4中甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接枝共聚物添加量替换为12份，其他条件同实施例4。
性能测试：悬臂梁冲击强度按GB/T 1843-2008测试、拉伸性能按GB/T1040-2008测试、弯曲性能按GB/T9341-2000测试。具体结果如下：
悬臂梁冲击强度：22.6KJ/m2；
拉伸强度：51.3MPa；
断裂伸长率：22.8％；
弯曲强度：48.9MPa。
应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种壳体材料用PC/ABS功能化再生合金，其特征在于：其组分及重量份数如下：
PC/ABS回收料：50～90份；
阻燃剂：0～15份；
增容剂：2～12份；
甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接枝共聚物：5～10份；
扩链剂：0.5～2份；
聚四氟乙烯粉：0～1份；
抗静电剂：2～10份；
抗氧剂：0.1～0.5份。
2.根据权利要求1所述的壳体材料用PC/ABS功能化再生合金，其特征在于：所述的PC/ABS回收料性能指标至少应满足：悬臂梁缺口冲击强度≥6KJ/m2，拉伸强度≥30Mpa，断裂伸长率≥13％。
3.根据权利要求1所述的壳体材料用PC/ABS功能化再生合金，其特征在于：所述阻燃剂为间苯二酚型磷酸酯齐聚物(RDP)、双酚A型磷酸酯齐聚物(BDP)中的一种。
4.根据权利要求1所述的壳体材料用PC/ABS功能化再生合金，其特征在于：所述增容剂为聚乙烯接枝马来酸酐、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物接枝马来酸酐、聚丙烯接枝马来酸酐、苯乙烯-丁二烯共聚物接枝马来酸酐中的一种。
5.根据权利要求1所述的壳体材料用PC/ABS功能化再生合金，其特征在于：所述扩链剂为接枝恶唑啉型扩链剂(RPS-1005)、环氧-甲基丙烯酸甲酯型扩链剂(ADR-4368)中的一种。
6.根据权利要求1所述的壳体材料用PC/ABS功能化再生合金，其特征在于：所述聚四氟乙烯粉为低分子量聚四氟乙烯粉(分子量30万)、高分子量聚四氟乙烯粉(分子量400～500万)中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的壳体材料用PC/ABS功能化再生合金，其特征在于：所述的抗静电剂为纳米级掺铝氧化锌，且经过表面偶联处理，Al掺杂质量为1％，粒径为50nm～200nm，体积电阻率≤40KΩ·cm。
8.根据权利要求1～7任一项所述的壳体材料用PC/ABS功能化再生合金的制备工艺，其特征在于：步骤如下：
(1)、破碎PC/ABS回收料的均化除杂提纯：将破碎PC/ABS回收料及良溶剂以1:2的质量比置于反应釜中，60℃～100℃加热条件下搅拌30min～60min，待破碎PC/ABS回收料溶解后，过滤，去掉滤渣，留下滤液；向滤液中加入3倍体积的不良溶剂，搅拌20min～60min，静置等待分层，过滤，回收滤液循环利用，留下重新沉淀出的PC/ABS回收料，水洗、90℃温度以上烘干，控制湿度应小于0.04％，得到除杂提纯的PC/ABS回收粒料，回收率在88％以上；
(2)、原材料的准备：按上述重量份数称取相应的原材料备用；将称好的除杂提纯的PC/ABS回收料、增容剂、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接枝共聚物、扩链剂置于高速混合设备中，先低速预混3min后高速混合5～15min得到物料一；将称好的其他剩余原材料置于卧式粉体混合设备混合5～10min得到物料二；
(3)、功能性再生PC/ABS的制备：将物料一倒入双螺杆挤出机主喂料口，物料二倒入侧喂料口，侧喂料口置于熔融初始段并控制强制喂料速率适中，经双螺杆挤出机熔融共混、冷却、造粒，制得功能性再生PC/ABS粒料。
9.根据权利要求8所述的制备工艺，其特征在于：步骤(1)所述的良溶剂为四氯乙烷、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、二氧六环中的一种与丙酮以7:3质量比的混合溶液；所述不良溶剂为饱和氯化钠水溶液。
10.根据权利要求8所述的制备工艺，其特征在于：步骤(3)所述双螺杆挤出机的工艺参数为一区至四区温度控制在210～230℃，五区至九区温度控制在220～250℃，机头温度控制在250～260℃，微量转速控制25～45r/min，螺杆转速控制在160～230r/min。
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