CN107722589A - 用于废旧电池封装材料的增强剂的制备方法 - Google Patents

用于废旧电池封装材料的增强剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及废旧电池材料回收，具体的，涉及一种用于废旧电池封装材料改性用增强剂的制备方法，包括：(1)二氧化硅改性处理；(2)玻璃纤维改性处理；(3)取聚碳酸酯与步骤(1)中的改性二氧化硅和步骤(2)中的改性玻璃纤维下料至造粒机中经熔融共混、挤出、冷却后切粒，即得所述增强剂；本发明提供的用于废旧电池封装材料的增强剂，各组分之间相互配合，协同作用，显著的提高了封装材料回用料的机械强度；本发明提供的增强剂的制备方法，工艺简单，易于操作，便于实现大规模的工业化生产。

Description

用于废旧电池封装材料的增强剂的制备方法
技术领域
本发明涉及废旧电池材料回收，具体的，涉及一种用于废旧电池封装材料改性用增强剂的制备方法。
背景技术
目前汽车、电动自行车使用的蓄电池主要为铅酸蓄电池，其成本低廉、制造工艺简单，在电动自行车市场占主导地位，2011年，全国铅酸蓄电池的产量已经达到2.4亿千伏安时。汽车、电动自行车的铅酸蓄电池的使用寿命为一年半到两年的时间，尽管生产时严格按照工艺流程控制质量，可半年后很多电池都会老化从而缩短其使用寿命。废旧的汽车、电动自行车铅酸蓄电池逐年增加，总量巨大，对环境造成了很大的影响。
为了科学规范的回收废弃的铅酸蓄电池，国家已经成立了专门的回收市场，铅酸蓄电池的回收包括铅的回收，外壳的回收再利用，酸液的分离等步骤。铅酸蓄电池的外壳以PP为主，所以PP外壳的回收再利用技术的发展，不但为电动自行车铅酸蓄电池行业长期发展提供保障，更是节约原料和资源二次利用的可持续发展的要求。
现有技术中，对铅蓄电池塑料外壳的回收利用都是先进行简单的粉碎，然后在重新熔融进行造粒处理，但是造粒熔融后，聚丙烯的分子链易出现断裂，对最终回用料的性能产生影响，例如，回用料的分子量普遍较新料的分子量要低，其冲击和抗张强度也普遍低于新料。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于废旧电池封装材料的增强剂的制备方法，该增强剂可显著提高废旧电池封装材料回用料的机械强度。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：一种用于废旧电池封装材料的增强剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)二氧化硅改性处理：将二氧化硅投入到聚乙二醇的水溶液中，在搅拌的条件下蒸干水分，得到表面包覆有聚乙二醇的二氧化硅颗粒；
(2)玻璃纤维改性处理：对玻璃纤维表面进行偶联剂喷雾处理，干燥，得到表面包覆有偶联剂的玻璃纤维；
(3)取聚碳酸酯与步骤(1)中的改性二氧化硅和步骤(2)中的改性玻璃纤维下料至造粒机中经熔融共混、挤出、冷却后切粒，即得所述增强剂。
通过对二氧化硅和玻璃纤维的改性处理，提高了其在聚合物内部的分散效果。二氧化硅的粒径会影响其对聚碳酸酯的改性处理效果，若二氧化硅的粒径过小，填充改性需要较多用量的二氧化硅粒子，而二氧化硅的粒径过大，则强度改性效果不明显。本发明中所属的二氧化硅的粒径为0.1-0.4μm，在该粒径范围内的二氧化硅粒子，兼顾了性价比，也具有优异的补强作用。
玻璃纤维可以穿插在聚碳酸酯中，实现其强化的作用，但是，单纯的将玻璃纤维与聚碳酸酯进行共混改性时，玻璃纤维与聚碳酸酯的相容性较差，如若出现玻璃纤维的团聚，可能还会导致聚碳酸酯的机械性能下降，本发明中通过在玻璃纤维的避免进行偶联剂的包裹，在聚碳酸酯熔体内实现良好的分散效果，同时，该偶联剂还可以促使玻璃纤维与聚碳酸酯的交联反应，确保了共混后优异的机械强度。
根据本发明，所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种，具体的，所述的硅烷偶联剂为正癸基三甲氧基硅烷、正癸基三乙氧基硅烷、正癸基三氯硅烷、正辛基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、正辛基三氯硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、十二烷基三氯硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三氯硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十三氟癸基三氯硅烷、全氟十二烷基三甲氧基硅烷、全氟十二烷基三乙氧基硅烷、全氟十二烷基三氯硅烷或三氟丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
本发明中，采用喷雾装置对玻璃纤维进行表面喷雾偶联剂的处理，偶联剂的喷洒量与玻璃纤维的重量比为1：(15-30)。喷雾处理后，本发明对于玻璃纤维干燥处理的设备和条件不做特殊要求，达到干燥玻璃纤维的目的即可，如选用经济安全的红外干燥。
根据本发明，本发明中所述的造粒机为双螺杆挤出机，具体的，可以选用南京杰亚装备有限公司制造的SHJ-20型同向平行双螺杆挤出机，螺杆转速过快，容易造成传动系统的超载，甚至是螺杆被扭断，本发明中，所述螺杆转速为30-60r/min，所述造粒机各区温度为：一区：285-287℃、二区：290-292℃、三区：290-295℃、四区：295-297℃、五区：275-280℃、六区：240-245℃。
通过共混挤出造粒，方便了增强剂后续的投料使用。本发明中所述的增强剂包括以下重量份的物质造粒制得：
聚碳酸酯42-58份、二氧化硅3-15份、玻璃纤维1-5份。
采用本发明提供的增强剂，可以有效的改善废旧电池封装材料的塑料因多次高温加工发生断链导致的机械强度降低，其中聚碳酸酯可以与封装材料的主要塑料，聚丙烯、ABS塑料共混改性，所述的二氧化硅可以弥补聚丙烯的短链与聚碳酸酯的共混，玻璃纤维可以穿插在聚丙烯和聚碳酸酯共混之间，二者相互配合，有效的提高了封装材料回用料的机械强度。
本发明具有以下技术效果：
1、本发明提供的用于废旧电池封装材料的增强剂，各组分之间相互配合，协同作用，显著的提高了封装材料回用料的机械强度；
2、本发明提供的增强剂的制备方法，工艺简单，易于操作，便于实现大规模的工业化生产。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
实施例1
一种用于废旧电池封装材料的增强剂的制备方法：
(1)二氧化硅改性处理：将二氧化硅投入到聚乙二醇的水溶液中，在搅拌的条件下蒸干水分，得到表面包覆有聚乙二醇的二氧化硅颗粒，所述二氧化硅的粒径为0.3μm；
(2)玻璃纤维改性处理：对玻璃纤维表面进行正癸基三甲氧基硅烷喷雾处理，干燥，得到表面包覆有正癸基三甲氧基硅烷的玻璃纤维；
(3)取聚碳酸酯与步骤(1)中的改性二氧化硅和步骤(2)中的改性玻璃纤维下料至双螺杆挤出机中经熔融共混、挤出、冷却后切粒，即得所述增强剂，所述的双螺杆挤出机的螺杆转速为50r/min，所述造粒机各区温度为：一区：286℃、二区：290℃、三区：293℃、四区：295℃、五区：275℃、六区：240℃。
上述增强剂包括以下重量份的物质组成：聚碳酸酯50份、二氧化硅12份、玻璃纤维3份。
实施例2
一种用于废旧电池封装材料的增强剂的制备方法：
(1)二氧化硅改性处理：将二氧化硅投入到聚乙二醇的水溶液中，在搅拌的条件下蒸干水分，得到表面包覆有聚乙二醇的二氧化硅颗粒，所述二氧化硅的粒径为0.1μm；
(2)玻璃纤维改性处理：对玻璃纤维表面进行正癸基三乙氧基硅烷喷雾处理，干燥，得到表面包覆有正癸基三乙氧基硅烷的玻璃纤维；
(3)取聚碳酸酯与步骤(1)中的改性二氧化硅和步骤(2)中的改性玻璃纤维下料至双螺杆挤出机中经熔融共混、挤出、冷却后切粒，即得所述增强剂，所述的双螺杆挤出机的螺杆转速为30r/min，所述造粒机各区温度为：一区：285℃、二区：290℃、三区：290℃、四区：295℃、五区：275℃、六区：240℃。
上述增强剂包括以下重量份的物质组成：聚碳酸酯42份、二氧化硅3份、玻璃纤维1份。
实施例3
一种用于废旧电池封装材料的增强剂的制备方法：
(1)二氧化硅改性处理：将二氧化硅投入到聚乙二醇的水溶液中，在搅拌的条件下蒸干水分，得到表面包覆有聚乙二醇的二氧化硅颗粒，所述二氧化硅的粒径为0.4μm；
(2)玻璃纤维改性处理：对玻璃纤维表面进行正癸基三氯硅烷喷雾处理，干燥，得到表面包覆有正癸基三氯硅烷的玻璃纤维；
(3)取聚碳酸酯与步骤(1)中的改性二氧化硅和步骤(2)中的改性玻璃纤维下料至双螺杆挤出机中经熔融共混、挤出、冷却后切粒，即得所述增强剂，所述的双螺杆挤出机的螺杆转速为60r/min，所述造粒机各区温度为：一区：287℃、二区：292℃、三区：295℃、四区：297℃、五区：280℃、六区：245℃。
上述增强剂包括以下重量份的物质组成：聚碳酸酯58份、二氧化硅15份、玻璃纤维5份。
对比例1
本实施例与实施例1的制备方法相同，不同的是，本实施例不对二氧化硅做改性处理，具体的制备方法如下：
一种用于废旧电池封装材料的增强剂的制备方法：
(1)玻璃纤维改性处理：对玻璃纤维表面进行正癸基三甲氧基硅烷喷雾处理，干燥，得到表面包覆有正癸基三甲氧基硅烷的玻璃纤维；
(2)取聚碳酸酯与二氧化硅和步骤(1)中的改性玻璃纤维下料至双螺杆挤出机中经熔融共混、挤出、冷却后切粒，即得所述增强剂，所述的双螺杆挤出机的螺杆转速为50r/min，所述造粒机各区温度为：一区：286℃、二区：290℃、三区：293℃、四区：295℃、五区：275℃、六区：240℃。
上述增强剂包括以下重量份的物质组成：聚碳酸酯50份、二氧化硅12份、玻璃纤维3份。
对比例2
本实施例与实施例1的制备方法相同，不同的是，本实施例不对玻璃纤维改性处理，具体的制备方法如下：
一种用于废旧电池封装材料的增强剂的制备方法：
(1)二氧化硅改性处理：将二氧化硅投入到聚乙二醇的水溶液中，在搅拌的条件下蒸干水分，得到表面包覆有聚乙二醇的二氧化硅颗粒，所述二氧化硅的粒径为0.1-0.4μm；
(2)取聚碳酸酯与步骤(1)中的改性二氧化硅和玻璃纤维下料至双螺杆挤出机中经熔融共混、挤出、冷却后切粒，即得所述增强剂，所述的双螺杆挤出机的螺杆转速为30-60r/min，所述的双螺杆挤出机的螺杆转速为50r/min，所述造粒机各区温度为：一区：286℃、二区：290℃、三区：293℃、四区：295℃、五区：275℃、六区：240℃。
上述增强剂包括以下重量份的物质组成：聚碳酸酯50份、二氧化硅12份、玻璃纤维3份。
对比例3
本实施例与实施例1中的制备方法相同，不同的是，本实施例不对二氧化硅和玻璃纤维做改性处理，具体制备方法如下：
取聚碳酸酯与二氧化硅和玻璃纤维下料至双螺杆挤出机中经熔融共混、挤出、冷却后切粒，即得所述增强剂，所述的双螺杆挤出机的螺杆转速为30-60r/min，所述的双螺杆挤出机的螺杆转速为50r/min，所述造粒机各区温度为：一区：286℃、二区：290℃、三区：293℃、四区：295℃、五区：275℃、六区：240℃。
上述增强剂包括以下重量份的物质组成：聚碳酸酯50份、二氧化硅12份、玻璃纤维3份。
性能测试
将上述实施例中的增强剂按1％的添加量用到废旧电池封装材料的改性处理中，将制得的回用料注塑成长条30cm*1.5cm*2mm(长*宽*厚)，测试机械强度并记录到表1中。
表1
由上述数据可以看出，本发明提供的增强剂具有优异的增强效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种用于废旧电池封装材料的增强剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)二氧化硅改性处理：将二氧化硅投入到聚乙二醇的水溶液中，在搅拌的条件下蒸干水分，得到表面包覆有聚乙二醇的二氧化硅颗粒；
(2)玻璃纤维改性处理：对玻璃纤维表面进行偶联剂喷雾处理，干燥，得到表面包覆有偶联剂的玻璃纤维；
(3)取聚碳酸酯与步骤(1)中的改性二氧化硅和步骤(2)中的改性玻璃纤维下料至造粒机中经熔融共混、挤出、冷却后切粒，即得所述增强剂。
2.根据权利要求1所述的用于废旧电池封装材料的增强剂的制备方法，其特征在于：所述的二氧化硅的粒径为0.1-0.4μm。
3.根据权利要求1所述的用于废旧电池封装材料的增强剂的制备方法，其特征在于：所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种。
4.根据权利要求1所述的用于废旧电池封装材料的增强剂的制备方法，其特征在于：所述的造粒机为双螺杆挤出机。
5.根据权利要求4所述的用于废旧电池封装材料的增强剂的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机的螺杆转速为30-60r/min；和/或，
所述造粒机各区温度为：一区：285-287℃、二区：290-292℃、三区：290-295℃、四区：295-297℃、五区：275-280℃、六区：240-245℃。
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