CN108285512A - 一种增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料，包括以下重量份的原料：回收料100份、马来酸酐单体0.1～2份、引发剂0.01～0.25份、接枝助剂0.03～0.75份、稳定剂0.01～0.2份，其中，回收料为含5～30％聚丙烯的聚乙烯。采用马来酸酐接枝的方法可以提升回收料中聚乙烯与聚丙烯两相相容性，进而保证产品的抗拉强度和冲击韧性，且助接枝剂和稳定剂可以克服回收料中的聚丙烯降解引起熔融指数上升和机械性能下降的问题；本发明公开一种增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料的制备方法，其制备工艺简单，且生产成本低。

Description

一种增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于回收聚烯烃复合材料的改性技术领域，具体涉及一种增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
对废旧塑料回收并进行再生利用是减少资源浪费、合理利用能源，进而实现环境保护的最佳途径。聚烯烃材料(聚乙烯PE和聚丙烯PP)作为应用最为广泛的通用塑料，具有较好的抗冲击性能、加工性能和热稳定性。为缓解废弃聚烯烃制品对环境的压力，对于聚烯烃材料的回收利用可谓是意义重大。
常见回收的聚乙烯材料中往往含有少量的聚丙烯。由于聚丙烯本身韧性较差，且与聚乙烯相容性较差，使其容易在加工过程中产生大量的断链，最终降低再利用的回料性能。如何解决回收聚乙烯料性能差，含有杂质影响加工和提高韧性成为聚乙烯回收利用中亟待解决的问题。
目前，对回收聚乙烯材料的增强增韧方法主要分为两大类，一方面通过在回收聚乙烯材料中加入增塑剂、相容剂、无机填料及其他加工助剂，经挤出机挤出造粒，提高回收料的性能；另一方面，通过在回收聚乙烯材料中直接加入交联剂、填料及其他加工助剂，经双螺杆挤出机反应挤出造粒。基于回收料生产成本的考虑，增塑剂和填料的加入会较大的提高产品的生产成本；而加入过氧化物交联改性使得聚乙烯交联过程中聚丙烯分子链发生断裂，大幅提高物料的熔融指数，最终导致物料性能下降。专利CN103059376B公开一种采用EVA交联母粒与回收PE在挤出机中熔融共混、挤出造粒得到的增强增韧回收聚乙烯材料及其制法；专利CN102617911A公开一种通过反应挤出过程中加入过氧化二异丙苯或过氧化苯甲酰交联剂和三烯丙基类助交联剂现实HDPE水管回收料的增强的方法。在上述两种方法中，由于交联助剂与基体树脂很难混合均匀，因此，加工过程中容易出现局部过度交联，所得产品熔融指数较低，加工稳定性差，经常出现挤出机机头被堵现象。
因此，寻找一种成本低廉的回收聚烯烃材料增韧增强的制备方法至关重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料及其制备方法，提出通过一步法反应挤出马来酸酐接枝回收聚乙烯/聚丙烯混合物，得到一种具有较高拉伸强度和冲击韧性的回收聚乙烯/聚丙烯复合材料，并公开一种加工性能稳定、成本低廉的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案：一种增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：
其中，回收料为聚丙烯和聚乙烯的复配料，其中聚丙烯占复配料总量的5～30％。
优选的，所述引发剂为过氧化二异丙苯或过氧化苯甲醜。
优选的，所述接枝助剂为三聚氯胺三烯丙酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、二乙烯基苯或二甲基丙烯酸乙二醇酯中的一种或几种混合物。
优选的，所述稳定剂为二甲基二硫代氨基甲酸锌、二丁基二硫代氨基甲酸锌、二乙基二硫代氨基甲酸锌、二苄基二硫代氨基甲酸锌或二异丁基二硫代氨基甲酸锌中的一种或几种的任意比例组合。
优选的，所述回收料为来自市场收购的聚乙烯薄膜、聚乙烯包装膜、聚乙烯瓶盖、聚乙烯管材或聚乙烯桶料经过分级复配、熔融共混造粒得到的聚乙烯再生料。
一种增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：按照重量份称取回收料、马来酸酐单体、引发剂、接枝助剂、以及稳定剂；将回收料破碎处理形成碎片，然后将碎片进行清洗、干燥；
步骤2：在回收料中加入马来酸酐单体、引发剂、接枝助剂、以及稳定剂，并通过高速混合机混合；
步骤3：将混合后的物料加入到挤出机中进行挤出，挤出时的共混温度为110-210℃，挤出造粒后获得增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料。
优选的，步骤1中，所述碎片清洗的装置为水池，所述水池中设置有挤压冲洗机。利用挤压冲洗机可以提高碎片的清洁程度。
优选的，所述挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机。
优选的，步骤3中混合物料进行挤出时，挤出机中的转速为100～200rpm，挤出时的共混温度为110-210℃。
本发明的有益效果：本发明公开一种增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料，回收料中的聚乙烯、聚丙烯在引发剂作用下产生仲碳大分子自由基，其与马来酸酐单体中的双键反应，从而在分子链上接枝单分子或多分子的马来酸酐，采用马来酸酐接枝的方法可以提升回收料中聚乙烯与聚丙烯两相相容性，进而保证产品的抗拉强度和冲击韧性；此外，接枝助剂和稳定剂的加入抑制了仲碳大分子自由基的分解从而减少链降解，同时延长了仲碳大分子自由基与接枝单体的反应时间，从而提高接枝率，即助接枝剂和稳定剂可以克服回收料中的聚丙烯降解引起熔融指数上升和机械性能下降的问题；同时，本发明公开一种增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料的制备方法，其制备工艺简单，且生产成本低。
附图说明
图1为实施例1中回收聚乙烯/聚丙烯复合材料截面的SEM图。
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。
实施例1：
一种增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料，包括以下重量份的原料：
其中，回收料来自饮料瓶盖，且聚丙烯为回收料总量的5％。
一种增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：按照重量份称取回收料、马来酸酐单体、过氧化二异丙苯、三烯丙基异氰脲酸酯、以及二甲基二硫代氨基甲酸锌；将回收料破碎处理形成碎片，然后将碎片放入带有挤压冲洗机的水池进行清洗，并进行干燥；
步骤2：经干燥处理后的回收料中加入马来酸酐单体、过氧化二异丙苯、三烯丙基异氰脲酸酯、以及二甲基二硫代氨基甲酸锌，并将物料在室温下通过高速混合机混合；其中，高速混合机的转速为500rpm，混合时间为10min。
步骤3：将混合后的物料加入到双螺杆挤出机的加料口准备挤出，双螺杆挤出机采用150rpm的转速将混合料挤出，挤出时的共混温度为160-210℃，挤出造粒后获得增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料。
制备的增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料截面的SEM图如图1所示，由SEM图可知，复合材料中聚乙烯和聚丙烯具有较好的相容性。本实施例中，回收聚乙烯/聚丙烯复合材料的拉伸强度为14.2Mpa，断裂伸长率460％，缺口冲击强度为12.8KJ/m2，熔融指数为3.9g/10min，加工性能良好。
实施例2：
一种增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料，包括以下重量份的原料：
其中，回收料来自市场收购的垃圾塑料，经过分级复配、熔融共混造粒得到，其中填料质量分数为35％，密度为1.16g/cm3，回收料中聚丙烯含量为5％。
一种增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：按照重量份称取回收料、马来酸酐单体、过氧化二异丙苯、三烯丙基异氰脲酸酯、以及二甲基二硫代氨基甲酸锌；将回收料破碎处理形成碎片，然后将碎片放入带有挤压冲洗机的水池进行清洗，并进行干燥；
步骤2：经干燥处理后的回收料中加入马来酸酐单体、过氧化二异丙苯、三烯丙基异氰脲酸酯、以及二甲基二硫代氨基甲酸锌，并将物料在室温下通过高速混合机混合；其中，高速混合机的转速为500rpm，混合时间为10min。
步骤3：将混合后的物料加入到单螺杆挤出机的加料口准备挤出，单螺杆挤出机采用110rpm的转速将混合料挤出，挤出时的共混温度为160-210℃，挤出造粒后获得增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料。
本实施例中，制备的增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料的拉伸强度为15.8Mpa，断裂伸长率340％，缺口冲击强度为13.8KJ/m2，熔融指数为3.1g/10min，加工性能良好。
实施例3：
一种增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料，包括以下重量份的原料：
其中，回收料为聚乙烯薄膜，经过分级复配、熔融共混造粒得到，回收料中聚丙烯含量为10％。
一种增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：按照重量份称取回收料、马来酸酐单体、过氧化苯甲醜、二甲基丙烯酸乙二醇酯、以及二丁基二硫代氨基甲酸锌；将回收料破碎处理形成碎片，然后将碎片放入带有挤压冲洗机的水池进行清洗，并进行干燥；
步骤2：后的回收料中加入马来酸酐单体、过氧化苯甲醜、二甲基丙烯酸乙二醇酯、以及二丁基二硫代氨基甲酸锌，并将物料在室温下通过高速混合机混合；其中，高速混合机的转速为500rpm，混合时间为10min。
步骤3：将混合后的物料加入到双螺杆挤出机的加料口准备挤出，双螺杆挤出机采用180rpm的转速将混合料挤出，挤出时的共混温度为160-210℃，挤出造粒后获得增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料。
本实施例中，制备的增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料的拉伸强度为13.2Mpa，断裂伸长率260％，缺口冲击强度为11.8KJ/m2，熔融指数为4.3g/10min，加工性能良好。
实施例4：
一种增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料，包括以下重量份的原料：
其中，回收料为聚乙烯包装膜，经过分级复配、熔融共混造粒得到，回收料中聚丙烯含量为15％。
一种增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：按照重量份称取回收料、马来酸酐单体、过氧化二异丙苯、二乙烯基苯、以及二乙基二硫代氨基甲酸锌；将回收料破碎处理形成碎片，然后将碎片放入带有挤压冲洗机的水池进行清洗，并进行干燥；
步骤2：经干燥处理后的回收料中加入马来酸酐单体、过氧化二异丙苯、二乙烯基苯、以及二乙基二硫代氨基甲酸锌，并将物料在室温下通过高速混合机混合；其中，高速混合机的转速为500rpm，混合时间为10min。
步骤3：将混合后的物料加入到双螺杆挤出机的加料口准备挤出，双螺杆挤出机采用130rpm的转速将混合料挤出，挤出时的共混温度为160-210℃，挤出造粒后获得增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料。
本实施例中，制备的增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料的拉伸强度为13.8Mpa，断裂伸长率310％，缺口冲击强度为11.9KJ/m2，熔融指数为3.1g/10min，加工性能良好。
实施例5：
一种增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料，包括以下重量份的原料：
其中，回收料为聚乙烯管材，经过分级复配、熔融共混造粒得到，回收料中聚丙烯含量为30％。
一种增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：按照重量份称取回收料、马来酸酐单体、过氧化苯甲醜、邻苯二甲酸二烯丙酯、以及二苄基二硫代氨基甲酸锌；将回收料破碎处理形成碎片，然后将碎片放入带有挤压冲洗机的水池进行清洗，并进行干燥；
步骤2：经干燥处理后的回收料中加入马来酸酐单体、过氧化苯甲醜、邻苯二甲酸二烯丙酯、以及二苄基二硫代氨基甲酸锌，并将物料在室温下通过高速混合机混合；其中，高速混合机的转速为500rpm，混合时间为10min。
步骤3：将混合后的物料加入到双螺杆挤出机的加料口准备挤出，双螺杆挤出机采用150rpm的转速将混合料挤出，挤出时的共混温度为160-210℃，挤出造粒后获得增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料。
本实施例中，制备的增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料的拉伸强度为12.8Mpa，断裂伸长率210％，缺口冲击强度为10.9KJ/m2，熔融指数为4.6g/10min，加工性能良好。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：
其中，回收料为聚丙烯和聚乙烯的复配料，其中聚丙烯占复配料总量的5～30％。
2.根据权利要求1所述增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料，其特征在于，所述引发剂为过氧化二异丙苯或过氧化苯甲醜。
3.根据权利要求1所述增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料，其特征在于，所述接枝助剂为三聚氯胺三烯丙酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、二乙烯基苯或二甲基丙烯酸乙二醇酯中的一种或几种混合物。
4.根据权利要求1所述增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料，其特征在于，所述稳定剂为二甲基二硫代氨基甲酸锌、二丁基二硫代氨基甲酸锌、二乙基二硫代氨基甲酸锌、二苄基二硫代氨基甲酸锌或二异丁基二硫代氨基甲酸锌中的一种或几种的任意比例组合。
5.根据权利要求1所述增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料，其特征在于，所述回收料为来自市场收购的聚乙烯薄膜、聚乙烯包装膜、聚乙烯瓶盖、聚乙烯管材或聚乙烯桶料经过分级复配、熔融共混造粒得到的聚乙烯再生料。
6.一种根据权利要求1～5所述任意一种增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：按照重量份称取回收料、马来酸酐单体、引发剂、接枝助剂、以及稳定剂；将回收料破碎处理形成碎片，然后将碎片进行清洗、并进行干燥；
步骤2：经干燥处理后的回收料中加入马来酸酐单体、引发剂、接枝助剂、以及稳定剂，并通过高速混合机混合；
步骤3：将混合后的物料加入到挤出机中进行挤出，挤出时的共混温度为110-210℃，挤出造粒后获得增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料。
7.根据权利要求6所述增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料，其特征在于，步骤1中，所述碎片清洗的装置为水池，所述水池中设置有挤压冲洗机。
8.根据权利要求6所述增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料，其特征在于，所述挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机。
9.根据权利要求8所述增韧增强回收聚乙烯/聚丙烯复合材料，其特征在于，步骤3中混合物料进行挤出时，挤出机中的转速为100～200rpm，挤出时的共混温度为160-210℃。
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