CN106810843A - 一种再生阻燃工程塑料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种再生阻燃工程塑料的制备方法，解决了现有再生工程塑料的上述不足，对回收工程塑料改性过程中的相容剂、增韧剂和扩链剂，使其性能改善至可用于制造再生工程塑料，并具有良好的力学性能；本发明的改性抗老化阻燃体系中石墨烯、钛白粉、埃洛石纳米管等阻燃材料与硅灰石针状纤维等抗老化材料，形成复合协同效应，与改性回收工程塑料共混熔融制成一种以微原纤维形态分散在工程塑料内部，形成强度高的耐老化阻燃再生工程塑料；本发明避免了资源浪费，原料易得、原料成本低，同时制备工艺简单，生产效率高，产品质量较高最终所得产品力学性能优异，且低毒环保。

Description

一种再生阻燃工程塑料的制备方法
技术领域
本发明涉及工程塑料技术领域，尤其涉及一种再生阻燃工程塑料的制备方法。
背景技术
工程塑料是指可作工程材料和代替金属制造机器零部件等的塑料，工程塑料包括缩醛、聚碳酸酯(PC)、聚苯硫醚、聚砜、改性的聚苯醚、聚酰亚胺、聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、液晶聚合物(LCP)、乙烯-乙酸乙酯共聚物(EVA)，以及用于工程目的的其它塑料。工程塑料具有优良的综合性能，刚性大，蠕变小，机械强度高，耐热性好，电绝缘性好，可在较苛刻的化学、物理环境中长期使用，可替代金属作为工程结构材料使用。
工程塑料在满足人们生活和社会发展的同时，由于塑料废弃物剧增所导致的“白色污染”引起的社会和环境问题也日益严重，废工程塑料引发的“白色污染”开始让人们头痛，不腐烂不分解的工程塑料无法有效回收。工程塑料废弃物剧增及由此引起的社会和环境问题摆在了人们面前，摆在了全世界人们生活生存的地方。
再生工程塑料是解决工程塑料带来的污染的有效途径，但再生工程塑料存在着抗冲击强度较差，低于玻璃化温度呈脆性断裂，且冲击强度值大幅度下降，易老化等缺点。
此外，再生工程塑料的阻燃性能相对新造塑料，也存在较大的差异，有必要通过改善阻燃体系来弥补再生工程塑料的阻燃性能。传统的通用工程塑料阻燃剂主要分为无机氢氧化物和有机卤代烃两大类，然而无机氢氧化物阻燃剂用量大，损害通用塑料材料的机械性能；有机卤代烃阻燃剂添加量少，但燃烧后生成有毒挥发气体，污染环境。
发明内容
本发明提供了一种再生阻燃工程塑料的制备方法，解决了现有再生工程塑料的上述不足，本发明得到的再生阻燃工程塑料制得的塑料力学性能好，耐热性能优异，具有突出的阻燃性和低发烟性。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种再生阻燃工程塑料的制备方法，包括如下步骤：
（1）改性处理回收工程塑料
将废旧的工程塑料原料进行破碎处理；采用洗涤剂进行洗涤，随后清水漂洗；采用电磁除铁器进行除铁处理；采用挤出机将塑料原料加热挤出、冷却，得到回收塑料；所述回收工程塑料包括以下组分中的一种或多种：缩醛、聚碳酸酯(PC)、聚苯硫醚、聚砜、改性的聚苯醚、聚酰亚胺、聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、液晶聚合物(LCP)、乙烯-乙酸乙酯共聚物(EVA)；
将所述回收工程塑料通过相容剂、增韧剂、扩链剂进行改性，得到改性处理的回收塑料；
（2）按照如下重量份配料：
改性处理的回收工程塑料 55-62份
改性抗老化阻燃体系 8-10份
玻璃纤维 2-3份
增韧剂 3-5份
抗氧剂 1-1.5份
光亮剂 0.5-1.5份
增塑剂 0.5-1份；
其中所述改性抗老化阻燃体系中至少包括高岭土、埃洛石纳米管、石墨烯、钛白粉和硅灰石针状纤维；
（3）将上述配料混合均匀后加入到挤出温度为150-180℃，挤出压力为200-250MPa的挤出机中，并且在剪切速率为50-90转/分钟的状态下共混10-15分钟，将挤出物缓慢冷却；待冷却成型后造粒，将所得混合物加入双螺杆挤出机中，挤出加工温度为280℃-300℃，螺杆转速为400rpm-650rpm，将冷却后的挤出物送至造粒机，即得到再生阻燃工程塑料。
优选的，所述改性抗老化阻燃体系由如下方法制备而成：
按质量份数取1-3份纳米高岭土，2-4份质量分数为25-35％的碳酸氢钾水溶液，1.2-1.5份表征参数直径为50-100nm、长度为5-10μm的埃洛石纳米管，1.5-1.8份石墨烯，0.5-0.8份钛白粉，0.5-0.7份月桂胺聚氧乙烯醚，1-1.2份长径比为10-13:1的硅灰石针状纤维，混合均匀，在170-190℃过热蒸汽反应釜内搅拌，汽蒸反应35-50min，在450-480℃真空微波辐射3-5h，然后浸于90-110份质量分数为35％的氨基磺酸溶液真空吸湿处理，吸透后加热至75-85℃超声波分散1-2.5h，再搅拌分散3-5h，取悬浮物；
按质量份数将上述获得的3-5份悬浮物微波等离子刻蚀处理25-30min，用50-80份含质量分数3-5％三聚磷酸钾分散液的去离子水在65-75℃下超声波处理15-30min，取上层悬浮物经100-150目过滤，蒸馏水洗涤干净，真空烘干，得到改性抗老化阻燃体系。
优选的，所述相容剂、增韧剂、扩链剂的质量分别为所述回收塑料的3.5%-5.1%、1.5%-2.5%、0.2%-0.4%。
优选的，所述相容剂为马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝苯乙烯丙烯腈的共聚物中的两种或两种以上的混合物；所述复配增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物MBS和或乙烯丙烯酸丁酯；所述扩链剂为CE-100聚酯扩链剂。
优选的，所述光亮剂采用聚乙二醇，所述增塑剂选自邻苯二甲酸二乙酯、己二酸二辛脂、葵二酸二丁酯中的一种或几种。
优选的，所述抗氧剂由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂复配而成，抗氧剂168和1010，质量配比为1:1。
优选的，所述增韧剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物，其中甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)含量为12-15％。
本发明提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：（1）对回收工程塑料改性过程中的相容剂、增韧剂和扩链剂，使其性能改善至可用于制造再生工程塑料，并具有良好的力学性能；（2）改性抗老化阻燃体系中石墨烯、钛白粉、埃洛石纳米管等阻燃材料与硅灰石针状纤维等抗老化材料，形成复合协同效应，与改性回收工程塑料共混熔融制成一种以微原纤维形态分散在工程塑料内部，形成强度高的耐老化阻燃再生工程塑料；（3）避免了资源浪费，原料易得、原料成本低，同时制备工艺简单，生产效率高，产品质量较高最终所得产品力学性能优异，且低毒环保。
具体实施方式
实施例一
将废旧的工程塑料原料进行破碎处理；采用洗涤剂进行洗涤，随后清水漂洗；采用电磁除铁器进行除铁处理；采用挤出机将塑料原料加热挤出、冷却，得到回收塑料；所述回收工程塑料包括以下组分：缩醛、聚碳酸酯(PC)、聚苯硫醚、聚砜。
将所述回收工程塑料通过相容剂、增韧剂、扩链剂进行改性，得到改性处理的回收塑料；所述相容剂、增韧剂、扩链剂的质量分别为所述回收塑料的3.5%、1.5%、0.2%。
所述相容剂为马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物；所述复配增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物MBS；所述扩链剂为CE-100聚酯扩链剂。
按照如下重量份配料：
改性处理的回收工程塑料 55份
改性抗老化阻燃体系 8份
玻璃纤维 2份
增韧剂 3份
抗氧剂 1份
光亮剂 0.5份
增塑剂 0.5份；
所述改性抗老化阻燃体系由如下方法制备而成：
按质量份数取1份纳米高岭土，2份质量分数为25％的碳酸氢钾水溶液，1.2份表征参数直径为50-100nm、长度为5-10μm的埃洛石纳米管，1.5份石墨烯，0.5份钛白粉，0.5份月桂胺聚氧乙烯醚，1份长径比为10:1的硅灰石针状纤维，混合均匀，在170℃过热蒸汽反应釜内搅拌，汽蒸反应35min，在450℃真空微波辐射3h，然后浸于90份质量分数为35％的氨基磺酸溶液真空吸湿处理，吸透后加热至75℃超声波分散1h，再搅拌分散3h，取悬浮物。
按质量份数将上述获得的3份悬浮物微波等离子刻蚀处理25min，用50份含质量分数3％三聚磷酸钾分散液的去离子水在65℃下超声波处理15min，取上层悬浮物经100目过滤，蒸馏水洗涤干净，真空烘干，得到改性抗老化阻燃体系。
所述光亮剂采用聚乙二醇，所述增塑剂为邻苯二甲酸二乙酯。
所述抗氧剂由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂复配而成，抗氧剂168和1010，质量配比为1:1。
所述增韧剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物，其中甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)含量为12％。
将上述配料混合均匀后加入到挤出温度为150℃，挤出压力为200MPa的挤出机中，并且在剪切速率为50转/分钟的状态下共混10分钟，将挤出物缓慢冷却；待冷却成型后造粒，将所得混合物加入双螺杆挤出机中，挤出加工温度为280℃，螺杆转速为400rpm，将冷却后的挤出物送至造粒机，即得到再生阻燃工程塑料。
实施例二
将废旧的工程塑料原料进行破碎处理；采用洗涤剂进行洗涤，随后清水漂洗；采用电磁除铁器进行除铁处理；采用挤出机将塑料原料加热挤出、冷却，得到回收塑料；所述回收工程塑料包括以下组分：改性的聚苯醚、聚酰亚胺、聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。
将所述回收工程塑料通过相容剂、增韧剂、扩链剂进行改性，得到改性处理的回收塑料；所述相容剂、增韧剂、扩链剂的质量分别为所述回收塑料的4.1%、1.8%、0.3%。
所述相容剂为马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝苯乙烯丙烯腈的共聚物的混合物；所述复配增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物MBS和乙烯丙烯酸丁酯；所述扩链剂为CE-100聚酯扩链剂。
按照如下重量份配料：
改性处理的回收工程塑料 57份
改性抗老化阻燃体系 9份
玻璃纤维 2.5份
增韧剂 3.5份
抗氧剂 1.2份
光亮剂 0.9份
增塑剂 0.8份；
所述改性抗老化阻燃体系由如下方法制备而成：
按质量份数取2份纳米高岭土，3份质量分数为30％的碳酸氢钾水溶液，1.4份表征参数直径为50-100nm、长度为5-10μm的埃洛石纳米管，1.6份石墨烯，0.7份钛白粉，0.6份月桂胺聚氧乙烯醚，1.1份长径比为10-13:1的硅灰石针状纤维，混合均匀，在180℃过热蒸汽反应釜内搅拌，汽蒸反应40min，在460℃真空微波辐射4h，然后浸于100份质量分数为35％的氨基磺酸溶液真空吸湿处理，吸透后加热至80℃超声波分散2h，再搅拌分散4h，取悬浮物。
按质量份数将上述获得的4份悬浮物微波等离子刻蚀处理27min，用60份含质量分数4％三聚磷酸钾分散液的去离子水在70℃下超声波处理20min，取上层悬浮物经120目过滤，蒸馏水洗涤干净，真空烘干，得到改性抗老化阻燃体系。
所述光亮剂采用聚乙二醇，所述增塑剂为己二酸二辛脂。
所述抗氧剂由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂复配而成，抗氧剂168和1010，质量配比为1:1。
所述增韧剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物，其中甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)含量为13％。
将上述配料混合均匀后加入到挤出温度为160℃，挤出压力为240MPa的挤出机中，并且在剪切速率为70转/分钟的状态下共混12分钟，将挤出物缓慢冷却；待冷却成型后造粒，将所得混合物加入双螺杆挤出机中，挤出加工温度为290℃，螺杆转速为500rpm，将冷却后的挤出物送至造粒机，即得到再生阻燃工程塑料。
实施例三
将废旧的工程塑料原料进行破碎处理；采用洗涤剂进行洗涤，随后清水漂洗；采用电磁除铁器进行除铁处理；采用挤出机将塑料原料加热挤出、冷却，得到回收塑料；所述回收工程塑料包括以下组分：聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、液晶聚合物(LCP)、乙烯-乙酸乙酯共聚物(EVA)。
将所述回收工程塑料通过相容剂、增韧剂、扩链剂进行改性，得到改性处理的回收塑料；所述相容剂、增韧剂、扩链剂的质量分别为所述回收塑料的5.1%、2.5%、0.4%。
所述相容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝苯乙烯丙烯腈的共聚物的混合物；所述复配增韧剂为乙烯丙烯酸丁酯；所述扩链剂为CE-100聚酯扩链剂。
按照如下重量份配料：
改性处理的回收工程塑料 62份
改性抗老化阻燃体系 10份
玻璃纤维 3份
增韧剂 5份
抗氧剂 1.5份
光亮剂 1.5份
增塑剂 1份；
所述改性抗老化阻燃体系由如下方法制备而成：
按质量份数取3份纳米高岭土，4份质量分数为35％的碳酸氢钾水溶液，1.5份表征参数直径为50-100nm、长度为5-10μm的埃洛石纳米管，1.8份石墨烯，0.8份钛白粉，0.7份月桂胺聚氧乙烯醚，1.2份长径比为13:1的硅灰石针状纤维，混合均匀，在190℃过热蒸汽反应釜内搅拌，汽蒸反应50min，在480℃真空微波辐射5h，然后浸于110份质量分数为35％的氨基磺酸溶液真空吸湿处理，吸透后加热至85℃超声波分散2.5h，再搅拌分散5h，取悬浮物。
按质量份数将上述获得的5份悬浮物微波等离子刻蚀处理30min，用80份含质量分数5％三聚磷酸钾分散液的去离子水在75℃下超声波处理30min，取上层悬浮物经150目过滤，蒸馏水洗涤干净，真空烘干，得到改性抗老化阻燃体系。
所述光亮剂采用葵二酸二丁酯。
所述抗氧剂由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂复配而成，抗氧剂168和1010，质量配比为1:1。
所述增韧剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物，其中甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)含量为15％。
将上述配料混合均匀后加入到挤出温度为180℃，挤出压力为250MPa的挤出机中，并且在剪切速率为90转/分钟的状态下共混15分钟，将挤出物缓慢冷却；待冷却成型后造粒，将所得混合物加入双螺杆挤出机中，挤出加工温度为300℃，螺杆转速为650rpm，将冷却后的挤出物送至造粒机，即得到再生阻燃工程塑料。
经测试，本发明各实例中再生阻燃工程塑料经压片机压片成型，性能指标如下：
技术指标 测试标准 实施例一测试结果 实施例二测试结果 实施例三测试结果
弯曲模量（MPa） ISO 178 355.4 376.1 381.6
拉伸强度（MPa） ISO 527 150.3 147.1 145.8
ISO 179 17.2 16.5 18.4
熔融指数（g/10min） ISO 1133 65 60 62
维卡软化点（℃） ISO 306 119 117 122
由上表可知，本发明得到的产品力学性能好，阻燃性优越。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种再生阻燃工程塑料的制备方法，包括如下步骤：
（1）改性处理回收工程塑料
将废旧的工程塑料原料进行破碎处理；采用洗涤剂进行洗涤，随后清水漂洗；采用电磁除铁器进行除铁处理；采用挤出机将塑料原料加热挤出、冷却，得到回收塑料；所述回收工程塑料包括以下组分中的一种或多种：缩醛、聚碳酸酯(PC)、聚苯硫醚、聚砜、改性的聚苯醚、聚酰亚胺、聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、液晶聚合物(LCP)、乙烯-乙酸乙酯共聚物(EVA)；
将所述回收工程塑料通过相容剂、增韧剂、扩链剂进行改性，得到改性处理的回收塑料；
（2）按照如下重量份配料：
改性处理的回收工程塑料 55-62份
改性抗老化阻燃体系 8-10份
玻璃纤维 2-3份
增韧剂 3-5份
抗氧剂 1-1.5份
光亮剂 0.5-1.5份
增塑剂 0.5-1份；
其中所述改性抗老化阻燃体系中至少包括高岭土、埃洛石纳米管、石墨烯、钛白粉和硅灰石针状纤维；
（3）将上述配料混合均匀后加入到挤出温度为150-180℃，挤出压力为200-250MPa的挤出机中，并且在剪切速率为50-90转/分钟的状态下共混10-15分钟，将挤出物缓慢冷却；待冷却成型后造粒，将所得混合物加入双螺杆挤出机中，挤出加工温度为280℃-300℃，螺杆转速为400rpm-650rpm，将冷却后的挤出物送至造粒机，即得到再生阻燃工程塑料。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改性抗老化阻燃体系由如下方法制备而成：
按质量份数取1-3份纳米高岭土，2-4份质量分数为25-35％的碳酸氢钾水溶液，1.2-1.5份表征参数直径为50-100nm、长度为5-10μm的埃洛石纳米管，1.5-1.8份石墨烯，0.5-0.8份钛白粉，0.5-0.7份月桂胺聚氧乙烯醚，1-1.2份长径比为10-13:1的硅灰石针状纤维，混合均匀，在170-190℃过热蒸汽反应釜内搅拌，汽蒸反应35-50min，在450-480℃真空微波辐射3-5h，然后浸于90-110份质量分数为35％的氨基磺酸溶液真空吸湿处理，吸透后加热至75-85℃超声波分散1-2.5h，再搅拌分散3-5h，取悬浮物；
按质量份数将上述获得的3-5份悬浮物微波等离子刻蚀处理25-30min，用50-80份含质量分数3-5％三聚磷酸钾分散液的去离子水在65-75℃下超声波处理15-30min，取上层悬浮物经100-150目过滤，蒸馏水洗涤干净，真空烘干，得到改性抗老化阻燃体系。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述相容剂、增韧剂、扩链剂的质量分别为所述回收塑料的3.5%-5.1%、1.5%-2.5%、0.2%-0.4%。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝苯乙烯丙烯腈的共聚物中的两种或两种以上的混合物；所述复配增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物MBS和或乙烯丙烯酸丁酯；所述扩链剂为CE-100聚酯扩链剂。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述光亮剂采用聚乙二醇，所述增塑剂选自邻苯二甲酸二乙酯、己二酸二辛脂、葵二酸二丁酯中的一种或几种。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述抗氧剂由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂复配而成，抗氧剂168和1010，质量配比为1:1。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述增韧剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物，其中甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)含量为12-15％。
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