CN106009472A - 一种双噁唑啉化合物和酸酐类化合物联用改性废旧abs材料 - Google Patents

一种双噁唑啉化合物和酸酐类化合物联用改性废旧abs材料 Download PDF

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Abstract

本发明属于废旧塑料改性处理领域，具体是一种双噁唑啉化合物和酸酐类化合物联用改性废旧ABS材料及其制备方法。是由下列重量份的各原料经熔融共混制成的，废旧ABS 100份；双噁唑啉化合物0.2~1.5份；酸酐类化合物0.3~2份；所述废旧ABS为经破碎均化后得到的片状料。本发明通过将废旧ABS、双噁唑啉化合物以及酸酐类化合物熔融共混，制得机械性能优异的改性废旧ABS材料，使废旧ABS塑料得到有效回收利用，大大减小了其对环境的影响。

Description

一种双噁唑啉化合物和酸酐类化合物联用改性废旧ABS材料
技术领域
本发明属于废旧塑料改性处理领域，具体是一种双噁唑啉化合物和酸酐类化合物联用改性废旧ABS材料及其制备方法。
背景技术
随着科学技术的发展，电子电器行业取得了快速发展。一方面，随着技术创新的不断加速与市场需求的不断扩大，电子电器更新换代的速度越来越快；但另一方面，电子电器较短的使用周期使其废弃物的数量急剧增加，世界各地都产生了大量的废旧电子电器外壳塑料，并引起了日益严重的环境问题。
这其中，ABS塑料由于其出色的力学性能和易加工的条件被广泛应用于电子电器外壳上。大量的含ABS的报废产品不仅造成了环境的污染，还造成了资源的无效堆砌。
对于ABS废弃塑料的处置，最理想的方式就是对废弃物中的ABS进行回收再利用，但是由于废旧ABS的机械性能尤其是冲击强度普遍较差，导致其回收后难以二次利用。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提供一种双噁唑啉化合物和酸酐类化合物联用改性废旧ABS材料及其制备方法，所得的改性材料机械性能优异。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种双噁唑啉化合物和酸酐类化合物联用改性废旧ABS材料，是由下列重量份的各原料经熔融共混制成的，
废旧ABS 100份；
双噁唑啉化合物 0.2～1.5份；
酸酐类化合物 0.3～2份。
本发明通过将废旧ABS、双噁唑啉化合物以及酸酐类化合物熔融共混，制得机械性能优异的改性废旧ABS材料，使废旧ABS塑料得到有效回收利用，大大减小了其对环境的影响。以普通废旧ABS为例，熔融共混前废旧ABS的缺口冲击强度为6.8KJ/m2，拉伸强度为39MPa，弯曲强度为58MPa，断裂伸长率为37.2％；熔融共混后改性废旧ABS材料的缺口冲击强度可达到14KJ/m2，拉伸强度高于50MPa，弯曲强度高于60MPa，断裂伸长率高于50％。
优选的，所述双噁唑啉化合物为1,3-双(2-噁唑啉基)苯、2,2'-双-(2-噁唑啉)和1,4-双(2-噁唑啉基)苯中的一种或多种以任意比例混合的混合物。
优选的，所述的酸酐类化学物为马来酸酐、邻苯二甲酸酐、均苯四甲酸酐中的一种或多种以任意比例混合的混合物。
为了更进一步的说明本发明的技术方案，本发明提供了一种双噁唑啉化合物和酸酐类化合物联用改性废旧ABS材料的制备方法，采用的是上述原料，其是通过以下步骤实现的：
(a1)废旧ABS和酸酐类化合物熔融共混，得到酸酐类化合物初步改性的废旧ABS；
(a2)所述酸酐类化合物初步改性的废旧ABS和双噁唑啉化合物熔融共混，得到最终改性的废旧ABS材料。
本领域技术人员在实现改性废旧ABS时可采用一步熔融共混法，也可采用本发明的两步法。本发明先将废旧ABS与酸酐类化合物熔融共混之后再与双噁唑啉化合物共混的原因在于：酸酐类化合物和双噁唑啉化合物的熔点不同，为了得到最佳实验效果，所以熔融共混时设定的温度不同。具体实施时，所述步骤(a1)中熔融共混的温度为210～230℃；步骤(a2)中熔融共混的温度为190～210℃。但是采用该熔融共混温度，熔融共混后改性废旧ABS材料的缺口冲击强度可达到16.3KJ/m2，拉伸强度高于53MPa，弯曲强度高于66MPa，断裂伸长率高于56％。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明提供的一个实施例中，所述废旧ABS的缺口冲击强度低于8kJ/m2；在本发明提供的另一个实施例中，所述废旧ABS的缺口冲击强度小于等于6.2kJ/m2。
在本发明提供的一个实施例中，所述废旧ABS的拉伸强度低于39MPa；在本发明提供的另一个实施例中，所述废旧ABS的拉伸强度低于37.5MPa；在本发明提供的其他实施例中，所述废旧ABS的拉伸强度都小于等于37MPa。
在本发明提供的一个实施例中，所述废旧ABS的弯曲强度低于58MPa；在本发明提供的另一个实施例中，所述废旧ABS的弯曲强度低于56.3MPa；在本发明提供的其他实施例中，所述废旧ABS的弯曲强度小于等于56MPa。
在本发明提供的一个实施例中，所述废旧ABS的断裂伸长率低于37％；在本发明提供的另一个实施例中，所述废旧ABS的断裂伸长率低于34.5％；在本发明提供的其他实施例中，所述废旧ABS的断裂伸长率小于等于33.8％。
本发明对所述废旧ABS的来源没有特别限定，可以是从ABS材料制品废弃物中回收得到的废旧ABS回收料。
在本发明中，所述的双噁唑啉化合物为1,3-双(2-噁唑啉基)苯、2,2'-双-(2-噁唑啉)和1,4-双(2-噁唑啉基)苯中的一种或多种以任意比例混合的混合物。所述酸酐类化合物优选马来酸酐、邻苯二甲酸酐、均苯四甲酸酐中的一种或多种以任意比例混合的混合物。在所述物料中，以废旧ABS的含量为100重量份计，所述酸酐类化合物的含量为0.3～2重量份，优选为0.6～1.2重量份。双噁唑啉化合物的含量为0.2～1.5重量份，优选为0.3～0.6重量份。
本发明提供的废旧ABS改性材料由废旧ABS塑料、双噁唑啉化合物、酸酐类化合物熔融共混制成，具有良好的机械性能。实验结果表明，本发明提供的废旧ABS改性材料的缺口冲击强度可高于16.3KJ/m2，拉伸强度高于53KJ/m2，弯曲强度高于66KJ/m2，断裂伸长率高于56％。
在本发明所提供的优选技术方案中，所述废旧ABS、双噁唑啉化合物、酸酐类化合物熔融共混，得到废旧ABS改性材料的具体过程为：
(a1)废旧ABS和酸酐类化合物熔融共混，得到酸酐类化合物初步改性的废旧ABS。
(a2)所述酸酐类化合物初步改性的废旧ABS和双噁唑啉化合物熔融共混，得到最终改性的废旧ABS。
在上述技术方案中，首先将废旧ABS和酸酐类化合物进行熔融共混。所述熔融共混的温度为190～240℃，优选为210～230℃。本发明对所述废旧ABS和酸酐类化合物熔融共混时所用的设备没有特别限定，优选为本领域技术人员熟知的双螺杆挤出机。在本发明中，所述双螺杆挤出机运行过程中，从料斗到机头各段温度分别优选为210℃、215℃、220℃、225℃、230℃、225℃、220℃、215℃、210℃；所述双螺杆挤出机的螺杆转速优选为75r/min。
在本发明中，优选在所述废旧ABS和酸酐类化合物进行熔融共混之前，对废旧ABS进行干燥。所述干燥温度优选为60～110℃，更优选为70～90℃。所述干燥时间优选为6～20h，更优选为8～10h。本发明对所述废旧ABS干燥设备没有特别限定，优选为本领域技术人员熟知的鼓风干燥箱。在本发明提供的一个实施例中，优选将干燥后的废旧ABS和酸酐类化合物混合均匀后，再进行熔融共混。本发明中，在原料熔融共混之前，对其进行干燥，可以有效防止废旧ABS中含有的水份在熔融共混过程中挥发，从而避免原料在熔融共混过程中由于水份挥发引起的热降解和水解。在本发明中，优选在废旧ABS和酸酐类化合物进行干燥之前，对所述废旧ABS进行粉碎，得到废旧ABS片状料。
熔融共混结束后，得到酸酐类化合物初步改性的ABS熔体。所述熔体依次进行冷却和造粒，得到酸酐类化合物初步改性的ABS。
制得酸酐类化合物初步改性的废旧ABS后，将所述酸酐类化合物初步改性的废旧ABS和双噁唑啉化合物熔融共混。所述熔融共混的温度为180～220℃，优选为190～210℃。本发明对所述酸酐类化合物初步改性的废旧ABS和双噁唑啉化合物熔融共混时所用的设备没有特别限定，优选为本领域技术人员熟知的双螺杆挤出机。在本发明中，所述双螺杆挤出机运行过程中，从料斗到机头各段温度分别优选为190℃、195℃、200℃、205℃、210℃、205℃、200℃、195℃、190℃；所述双螺杆挤出机的螺杆转速优选为75r/min。
在本发明中，优选在所述酸酐类化合物初步改性的废旧ABS和双噁唑啉化合物进行熔融共混之前，对酸酐类化合物初步改性的废旧ABS进行干燥。所述干燥温度优选为60～110℃，更优选为70～90℃。所述干燥时间优选为6～20h，更优选为8～10h。本发明对所述初步改性的废旧ABS干燥设备没有特别限定，优选为本领域技术人员熟知的鼓风干燥箱。在本发明提供的一个实施例中，优选将干燥后的酸酐类化合物初步改性的废旧ABS和双噁唑啉化合物混合均匀后，再进行熔融共混。本发明中，在原料熔融共混之前，对其进行干燥，可以有效防止初步改性的废旧ABS中含有的水份在熔融共混过程中挥发，从而避免原料在熔融共混过程中由于水份挥发引起的热降解和水解。
熔融共混结束后，得到酸酐类化合物和双噁唑啉化合物最终改性的ABS熔体。所述熔体依次进行冷却和造粒，得到酸酐类化合物和双噁唑啉化合物最终改性的ABS材料。
本发明提供的制备方法可以得到机械性能优良的废旧ABS改性材料，使废旧ABS得到了有效的回收利用，大大减小了其对环境的影响，带来了经济效益和社会效益。
为了更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明：
实施例1
(1)将ABS废旧料破碎之后得到的片状料放置在鼓风干燥箱中，在80℃下干燥8h。
(2)将500g废旧ABS和6g马来酸酐混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中，设置挤出温度为210～230℃(参见上述料斗到机头各段温度的设置)，挤出机螺杆转速为75r/min。熔融共混结束后，得到酸酐类化合物初步改性的ABS熔体。所述熔体依次进行冷却和造粒，得到酸酐类化合物初步改性的ABS。
(3)将上述酸酐类化合物初步改性的ABS放置在鼓风干燥箱中，在80℃下干燥8h。
(4)将上述干燥后的酸酐类化合物初步改性的ABS和1.5g的1,3-双(2-噁唑啉基)苯混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中，设置挤出温度为190～210℃(参见上述料斗到机头各段温度的设置)，挤出机螺杆转速为75r/min。熔融共混结束后，得到酸酐类化合物和双噁唑啉化合物最终改性的ABS熔体。所述熔体依次进行冷却和造粒，得到酸酐类化合物和双噁唑啉化合物最终改性的ABS材料。
在本实施例中，所使用的废旧ABS回收料由顺德鑫还宝资源利用有限公司提供，所述废旧ABS回收料的缺口冲击强度为6.8kJ/m2，拉伸强度为39MPa，弯曲强度为58MPa，断裂伸长率为37％。
实施例2
(1)将ABS废旧料破碎之后得到的片状料放置在鼓风干燥箱中，在60℃下干燥20h。
(2)将500g废旧ABS和4g邻苯二甲酸酐混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中，设置挤出温度为210～230℃，挤出机螺杆转速为75r/min。熔融共混结束后，得到酸酐类化合物初步改性的ABS熔体。所述熔体依次进行冷却和造粒，得到酸酐类化合物初步改性的ABS。
(3)将上述酸酐类化合物初步改性的ABS放置在鼓风干燥箱中，在60℃下干燥20h。
(4)将上述干燥后的酸酐类化合物初步改性的ABS和3g的2,2'-双-(2-噁唑啉)混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中，设置挤出温度为190～210℃，挤出机螺杆转速为75r/min。熔融共混结束后，得到酸酐类化合物和双噁唑啉化合物最终改性的ABS熔体。所述熔体依次进行冷却和造粒，得到酸酐类化合物和双噁唑啉化合物最终改性的ABS材料。
在本实施例中，所使用的废旧ABS回收料与实施例1相同。
实施例3
(1)将ABS废旧料破碎之后得到的片状料放置在鼓风干燥箱中，在70℃下干燥10h。
(2)将500g废旧ABS和3g均苯四甲酸酐混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中，设置挤出温度为210～230℃，挤出机螺杆转速为75r/min。熔融共混结束后，得到酸酐类化合物初步改性的ABS熔体。所述熔体依次进行冷却和造粒，得到酸酐类化合物初步改性的ABS。
(3)将上述酸酐类化合物初步改性的ABS放置在鼓风干燥箱中，在70℃下干燥10h。
(4)将上述干燥后的酸酐类化合物初步改性的ABS和4.5g的1,4-双(2-噁唑啉基)苯混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中，设置挤出温度为190～210℃，挤出机螺杆转速为75r/min。熔融共混结束后，得到酸酐类化合物和双噁唑啉化合物最终改性的ABS熔体。所述熔体依次进行冷却和造粒，得到酸酐类化合物和双噁唑啉化合物最终改性的ABS材料。
在本实施例中，所使用的废旧ABS回收料与实施例1相同。
实施例4
废旧ABS改性材料性能检测
分别检测实施例1、实施例2、实施例3制得改性材料以及废旧ABS回收料的缺口冲击强度、拉伸强度、弯曲强度、断裂伸长率。其中，缺口冲击强度按照标准测试方法GB1843-80进行测试；拉伸强度按照标准测试方法GB/T1040-92进行测试；弯曲强度按照标准测试方法GB/T 9341-2000进行测试；断裂伸长率按照标准测试方法GB/T1040-92进行测试。
测试结果如表1所示。
表1 废旧ABS改性材料的性能测试结果
废旧ABS 实施例1 实施例2 实施例3
缺口冲击强度/(KJ/m2) 6.8 14.1 16.3 16.0
拉伸强度/(MPa) 39 51.4 53.3 52.8
弯曲强度/(MPa) 58 60.5 66.2 61.7
断裂伸长率/(％) 37.2 54.6 56.8 54.3
通过表1可以看出，本发明提供的废旧ABS改性材料的机械性能明显优于废旧ABS回收料，尤其是冲击强度从6.8KJ/m2提高到16.3KJ/m2，这在废旧ABS处理改性领域是前所未有的。
实施例5
(1)将ABS废旧料破碎之后得到的片状料放置在鼓风干燥箱中，在90℃下干燥7h。
(2)将500g废旧ABS和1.5g均苯四甲酸酐混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中，设置挤出温度为190℃，挤出机螺杆转速为75r/min。熔融共混结束后，得到酸酐类化合物初步改性的ABS熔体。所述熔体依次进行冷却和造粒，得到酸酐类化合物初步改性的ABS。
(3)将上述酸酐类化合物初步改性的ABS放置在鼓风干燥箱中，在90℃下干燥7h。
(4)将上述干燥后的酸酐类化合物初步改性的ABS和1.0g的1,4-双(2-噁唑啉基)苯混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中，设置挤出温度为180℃，挤出机螺杆转速为75r/min。熔融共混结束后，得到酸酐类化合物和双噁唑啉化合物最终改性的ABS熔体。所述熔体依次进行冷却和造粒，得到酸酐类化合物和双噁唑啉化合物最终改性的ABS材料。
在本实施例中，所使用的废旧ABS回收料与实施例1相同。
实施例6
(1)将ABS废旧料破碎之后得到的片状料放置在鼓风干燥箱中，在110℃下干燥6h。
(2)将500g废旧ABS、10g马来酸酐和邻苯二甲酸酐的混合物(质量比为1:3)混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中，设置挤出温度为240℃，挤出机螺杆转速为75r/min。熔融共混结束后，得到酸酐类化合物初步改性的ABS熔体。所述熔体依次进行冷却和造粒，得到酸酐类化合物初步改性的ABS。
(3)将上述酸酐类化合物初步改性的ABS放置在鼓风干燥箱中，在110℃下干燥6h。
(4)将上述干燥后的酸酐类化合物初步改性的ABS和7.5g的1,3-双(2-噁唑啉基)苯和2,2'-双-(2-噁唑啉)的混合物(质量比为1:2)混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中，设置挤出温度为220℃，挤出机螺杆转速为75r/min。熔融共混结束后，得到酸酐类化合物和双噁唑啉化合物最终改性的ABS熔体。所述熔体依次进行冷却和造粒，得到酸酐类化合物和双噁唑啉化合物最终改性的ABS材料。
在本实施例中，所使用的废旧ABS回收料与实施例1相同。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种双噁唑啉化合物和酸酐类化合物联用改性废旧ABS材料，其特征在于，是由下列重量份的各原料经熔融共混制成的，
废旧ABS 100份；
双噁唑啉化合物 0.2~1.5份；
酸酐类化合物 0.3~2份；
所述废旧ABS为经破碎均化后得到的片状料。
2.根据权利要求1所述的双噁唑啉化合物和酸酐类化合物联用改性废旧ABS材料，其特征在于，所述双噁唑啉化合物为1,3-双（2-噁唑啉基）苯、2,2'-双-(2-噁唑啉)和1,4-双（2-噁唑啉基）苯中的一种或多种以任意比例混合的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的双噁唑啉化合物和酸酐类化合物联用改性废旧ABS材料，其特征在于，所述的酸酐类化学物为马来酸酐、邻苯二甲酸酐、均苯四甲酸酐中的一种或多种以任意比例混合的混合物。
4.一种双噁唑啉化合物和酸酐类化合物联用改性废旧ABS材料的制备方法，其特征在于，采用的是权利要求3所述原料，其是通过以下步骤实现的：
（a1）废旧ABS和酸酐类化合物熔融共混，得到酸酐类化合物初步改性的废旧ABS；
（a2）所述酸酐类化合物初步改性的废旧ABS和双噁唑啉化合物熔融共混，得到最终改性的废旧ABS材料。
5.根据权利要求4所述的双噁唑啉化合物和酸酐类化合物联用改性废旧ABS材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（a1）中熔融共混的温度为210~230℃；步骤（a2）中熔融共混的温度为190~210℃。
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