CN108892860A - 废旧聚丙烯/尼龙6合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种废旧聚丙烯/尼龙6合金材料及其制备方法。本发明提供的废旧聚丙烯/尼龙6合金材料由物料经熔融共混改性制成，以重量份数计，物料包括：80重量份的自制废旧聚丙烯接枝物、20份重量份的尼龙6、0~0.6重量份的马来酸酐、0~0.2重量份的催化剂、0.1~0.3重量份的其他助剂；废旧聚丙烯的拉伸强度低于22MPa，弯曲强度低于21MPa，缺口冲击强度低于4kJ/m2。本申请提供的废旧聚丙烯/尼龙6合金材料具有良好地机械性能。实验记录表明，本申请提供的废弃家电用聚丙烯改性材料的拉伸强度高于22MPa，弯曲强度高于21MPa；缺口冲击强度高于4kJ/m2。

Description

废旧聚丙烯/尼龙6合金材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体为一种废旧聚丙烯/尼龙6合金材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯因具有较高的热变形温度，优良的刚性、电绝缘性，密度小，卓越的耐折叠性和易加工成型等特点，被广泛应用于塑料、纤维、日用品、包装薄膜、工业制品、涂料等领域。随着聚丙烯产品产量和消耗量的不断增加，废旧聚丙烯也越来越多。并且近年来，由于石油资源日益紧张，聚丙烯的价格有所浮动。因此，废旧聚丙烯的回收利用受到世界各国的广泛关注和高度重视。
随着国民经济的蓬勃发展，以往通常对其采用焚烧和填埋的处理方法，已经不能满足人们日益增长的对美好环境的与需求，因而对于其回收及再利用的研究,对于环境保护和资源再生具有重要意义，为建设资源节约型、环境友好型社会做出贡献。但是，废旧聚丙烯在使用过程中受到光、热和氧气的作用，导致其发生不同程度的降解，力学性能严重地降低，难以直接回收利用。
发明内容
本发明为实现废旧聚丙烯绿色高值化回收利用，通过熔融共混改性制备一种性能优良的废旧聚丙烯/尼龙6合金。
本发明的特点在于使用废旧聚丙烯与甲基丙烯酸缩水甘油酯熔融共混，制备自制废旧聚丙烯接枝物，其次自制废旧聚丙烯接枝物、尼龙6和马来酸酐熔融共混，制备废旧聚丙烯/尼龙6合金材料，最终达到提升废旧聚丙烯力学性能的目的，实现对废旧聚丙烯的高值化回收利用。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种废旧聚丙烯/尼龙6合金材料，是由物料经熔融共混制成，以重量份数计，所述物料包括：
废旧聚丙烯接枝物 80份，或者废旧聚丙烯 100份；
尼龙6 20份；
酸酐 0~0.6份；
催化剂 0~0.2份；
其他助剂 0.1~0.3份；
所述废旧聚丙烯接枝物，是由100重量份的废旧聚丙烯、4重量份的甲基丙烯酸缩水甘油酯、4重量份的苯乙烯和0.1重量份的过氧化二异丙苯通过熔融共混制备而成。
优选的，所述酸酐为马来酸酐；所述催化剂为二甲基咪唑；所述其他助剂为抗氧剂1010。
所述废旧聚丙烯缺口冲击强度低于4kJ/m2，拉伸强度低于22MPa，弯曲强度低于21MPa。
本发明提供了一种废旧聚丙烯/尼龙6合金材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）、100重量份废旧聚丙烯、4重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯、4重量份的苯乙烯和0.1重量份的过氧化二异丙苯通过熔融共混制备废旧聚丙烯接枝物；优选的，熔融接枝温度为180~195℃。
（2）、80重量份的废旧聚丙烯接枝物、20份重量份的尼龙6、0~0.6份重量份的酸酐、0~0.2重量份的催化剂、0.1~0.3重量份的抗氧剂1010，通过熔融共混得到废旧聚丙/尼龙6的熔体，熔体经冷却、造粒、干燥和注塑，得到废旧聚丙烯/尼龙6合金材料；优选的，熔融共混温度为210~235℃，注塑温度为220~240℃。
或者，100重量份的废旧聚丙烯、20份重量份的尼龙6、0.1~0.3重量份的抗氧剂1010，通过熔融共混得到废旧聚丙/尼龙6的熔体，熔体经冷却、造粒、干燥和注塑，得到废旧聚丙烯/尼龙6合金材料。
优选的，废旧聚丙烯、废旧聚丙烯接枝物和尼龙6熔融共混前，对其进行真空干燥。
与现有技术相比，本申请提供的废旧聚丙烯/尼龙6合金材料具有良好地机械性能。实验记录表明，本申请提供的废旧聚丙烯/尼龙6合金材料的拉伸强度高于22MPa，弯曲强度高于21MPa，缺口冲击强度高于4kJ/m2。
具体实施方式
本发明提供的废旧聚丙烯/尼龙6合金材料由物料熔融共混制成。所述物料包括废旧聚丙烯接枝物、尼龙6、酸酐、催化剂、其他助剂，所用其他助剂为抗氧剂1010。
本发明中，制废旧聚丙烯接枝物是由100重量份的废旧聚丙烯、4重量份的甲基丙烯酸缩水甘油酯、4重量份的苯乙烯和0.1重量份的过氧化二异丙苯通过熔融共混制备而成。其中，废旧聚丙烯的缺口冲击强度低于4kJ/m2，拉伸强度低于22MPa，弯曲强度低于21MPa。
本发明中，所述酸酐为马来酸酐。
本发明中，所述催化剂为二甲基咪唑。
废旧聚丙烯接枝物的制备过程中，废旧聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯和过氧化二异丙苯的质量比为100:4:4:0.1。所述制备废旧聚丙烯接枝物熔融温度优选为180~195℃，更优选为180~190℃。本发明对废旧聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯和过氧化二异丙苯在熔融共混所用的设备没有特定的限定，优选为本领域技术人员熟知的双螺杆挤出机。在本发明中，双螺杆挤出机运行过程中，从加料口到机头的各段温度分别优选为180℃、180℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、185℃、180℃；双螺杆挤出机转速优选为82r/min。
废旧聚丙烯/尼龙6合金材料的制备过程中，废旧聚丙烯接枝物、尼龙6、酸酐、催化剂和其他助剂的质量比为80:20:0~0.6:0~0.2:0.1~0.3，优选80:20:0.2~0.5:0.1~0.2:0.2~0.3。本发明废旧聚丙烯接枝物、尼龙6、酸酐、催化剂和其他助剂在熔融共混所用的设备没有特定的限定，优选为本领域技术人员熟知的双螺杆挤出机。在本发明中，双螺杆挤出机运行过程中，从加料口到机头的各段温度分别优选为210℃、215℃、220℃、225℃、230℃、230℃、235℃、230℃、220℃；双螺杆挤出机转速优选为82r/min。
本发明中，废旧聚丙烯接枝物和废旧聚丙烯/尼龙6合金材料制备之前，对废旧聚丙烯、废旧聚丙烯接枝物和尼龙6进行干燥。优选干燥温度为70~110℃，更优选为80~100℃；干燥时间优选为8~12h，更优选为8~10h。本发明对废弃聚丙烯、废旧聚丙烯接枝物和尼龙6的干燥所用的设备没有特定限定，优选为本领域技术人员熟知的鼓风干燥箱，更优选为真空干燥箱。本发明中，物料共混之前，对废旧聚丙烯、废旧聚丙烯接枝物和尼龙6进行干燥可以有效防止物料中的水分在熔融共混过程中的挥发，避免原料在熔融共混的过程中因水分的挥发而引起的热降解和水解。
本发明中，优选废旧聚丙烯干燥之前，对所述的废旧聚丙烯物料进行粉碎，得到废旧聚丙烯粒料。粉碎后的废旧聚丙烯粒料的粒径优选为5~15mm；优选废旧聚丙烯接枝物干燥之前，对所述的废旧聚丙烯接枝物挤出造粒，得到废旧聚丙烯接枝物粒料。造粒后的废旧聚丙烯接枝粒料的粒径优选为3~5mm。
将废旧聚丙烯接枝物、尼龙6、酸酐和其他助剂熔融共混后，得到废旧聚丙/尼龙6的熔体，熔体经冷却、造粒、干燥和注塑，得到废旧聚丙烯/尼龙6合金材料。粒径优选为3~5mm；干燥温度优选为80~110℃，更优选为90~100℃；干燥时间优选为8~12h，更优选为8~10h；干燥设备优选真空干燥箱；注塑温度优选220~240℃；注塑设备优选为注塑机。本发明中，注塑机运行过程中，从加料口到机头各段温度分别优选为220℃、230℃、230℃、220℃。
本发明提供的制备方法可以提供制备机械性能良好的废旧聚丙烯/尼龙6合金材料，解决废旧聚丙烯材料机械性能差，难以二次利用的问题。
为清楚可见，下面通过以下实施例进行详细说明。
实施例1
将废旧聚丙烯粉碎成粒径为5~15mm，然后将废旧聚丙烯置于真空干燥箱中，干燥10h，干燥温度为90℃。将100g废旧聚丙烯、20g的尼龙6和0.3g其他助剂混合后，加入到双螺杆挤出机中，设置双螺杆挤出机从加料口到机头各段的温度：180℃、180℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、185℃、180℃，螺杆转速为82r/min，物料经熔融造粒；将得到的废旧聚丙烯/尼龙6合金材料的粒料置于真空干燥箱中，干燥10h，干燥温度为90℃；将干燥后的粒料加入到注塑机中，设置注塑机从加料口到机头各段的温度为：220℃、230℃、230℃、220℃。注塑结束后，得到废旧聚丙烯/尼龙6合金材料。
本实施例中，所使用的废旧聚丙烯材料主要来自于废旧电视外壳拆解后得到的回收料，废旧聚丙烯回收料的缺口冲击强度为1.67kJ/m2，拉伸强度为18.7MPa，弯曲强度低于21MPa。
实施例2
将废旧聚丙烯粉碎成粒径为5~15mm，然后将废旧聚丙烯置于真空干燥箱中，干燥10h，干燥温度为90℃。将100g废旧聚丙烯、4g甲基丙烯酸缩水甘油酯、4g苯乙烯和0.1g过氧化二异丙苯混合后，加入到双螺杆挤出机中，设置双螺杆挤出机从加料口到机头各段的温度：185℃、190℃、195℃、200℃、205℃、205℃、200℃、190℃、185℃，螺杆转速为82r/min。物料经熔融挤出造粒，制备废旧聚丙烯接枝物，废旧聚丙烯接枝物的粒径为3~5mm；将废旧聚丙烯接枝物的粒料、尼龙6的粒料置于真空干燥箱中，干燥10h，干燥温度为90℃。将80g的自制废旧聚丙烯接枝物、20g的尼龙6和0.3g其他助剂混合后，加入到双螺杆挤出机中，设置双螺杆挤出机从加料口到机头各段的温度：210℃、215℃、220℃、225℃、230℃、230℃、235℃、230℃、220℃，螺杆转速为82r/min，物料经熔融造粒；将得到的废旧聚丙烯/尼龙6合金材料的粒料置于真空干燥箱中，干燥10h，干燥温度为90℃；将干燥后的粒料加入到注塑机中，设置注塑机从加料口到机头各段的温度为：220℃、230℃、230℃、220℃。注塑结束后，得到废旧聚丙烯/尼龙6合金材料。
在本实施例中，所使用的废旧聚丙烯材料主要来自于废旧电视外壳拆解后得到的回收料，废旧聚丙烯回收料的缺口冲击强度为1.67kJ/m2，拉伸强度为18.74MPa，弯曲强度低于21MPa。
实施例3
本实例中，废旧聚丙烯接枝物的制备方法与实施例2中的相同。将废旧聚丙烯接枝物的粒料、尼龙6的粒料置于真空干燥箱中，干燥10h，干燥温度为90℃。将80g的自制废旧聚丙烯接枝物、20g的尼龙6、0.3g的酸酐、0.2g催化剂和0.3g其他助剂混合后，加入到双螺杆挤出机中，设置双螺杆挤出机从加料口到机头各段的温度：210℃、215℃、220℃、225℃、230℃、230℃、235℃、230℃、220℃，螺杆转速为82r/min，物料经熔融挤出造粒；将得到的废旧聚丙烯/尼龙6合金材料的粒料置于真空干燥箱中，干燥10h，干燥温度为90℃；将干燥后的粒料加入到注塑机中，设置注塑机从加料口到机头各段的温度为：220℃、230℃、230℃、220℃。注塑结束后，得到废旧聚丙烯/尼龙6合金改性料。
实施例4
本实例中，废旧聚丙烯接枝物的制备方法与实施例2中的相同。将废旧聚丙烯接枝物的粒料、尼龙6的粒料置于真空干燥箱中，干燥10h，干燥温度为90℃。将80g的自制废旧聚丙烯接枝物、20g的尼龙6、0.5g的酸酐、0.2g催化剂和0.3g其他助剂混合后，加入到双螺杆挤出机中，设置双螺杆挤出机从加料口到机头各段的温度：210℃、215℃、220℃、225℃、230℃、230℃、235℃、230℃、220℃，螺杆转速为82r/min，物料经熔融挤出造粒；将得到的废旧聚丙烯/尼龙6合金材料的粒料置于真空干燥箱中，干燥10h，干燥温度为90℃；将干燥后的粒料加入到注塑机中，设置注塑机从加料口到机头各段的温度为：220℃、230℃、230℃、220℃。注塑结束后，得到废旧聚丙烯/尼龙6合金改性料。
在本实施例中，使用的废弃家电用聚丙烯与实施例1中的相同。
实施例5
废旧聚丙烯/尼龙6合金的性能检测。
分别对实施例1、实施例2、实施例3和实施例4制得废旧聚丙烯/尼龙6合金材料以及废旧聚丙烯回收料的缺口冲击强度、拉伸强度和弯曲强度进行检测。其中，缺口冲击强度按照标准检测方法GB1843-2008进行测试；拉伸强度按照标准检测方法GB/T 1040-2006进行测试；弯曲强度按照标准检测方法GB/T 9341-2008进行测试。测试结果如表1所示。
表1 废旧聚丙烯/尼龙6材料测试结果
由表1可知，实施例3制备的废旧聚丙烯/尼龙6合金材料的综合性能最佳。
上述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。

Claims (10)

1.一种废旧聚丙烯/尼龙6合金材料，其特征在于：是由物料经熔融共混制成，以重量份数计，所述物料包括：
废旧聚丙烯接枝物 80份，或者废旧聚丙烯 100份；
尼龙6 20份；
酸酐 0~0.6份；
催化剂 0~0.2份；
抗氧剂1010 0.1~0.3份；
所述废旧聚丙烯接枝物，是由100重量份的废旧聚丙烯、4重量份的甲基丙烯酸缩水甘油酯、4重量份的苯乙烯和0.1重量份的过氧化二异丙苯通过熔融共混制备而成。
2.根据权利要求1所述的废旧聚丙烯/尼龙6合金材料，其特征在于：所述废旧聚丙烯的拉伸强度低于22MPa，弯曲强度低于21MPa，缺口冲击强度低于4kJ/m2。
3.根据权利要求1或2所述的废旧聚丙烯/尼龙6合金材料，其特征在于：所述酸酐为马来酸酐。
4.根据权利要求1或2所述的废旧聚丙烯/尼龙6合金材料，其特征在于：所述催化剂为二甲基咪唑。
5.一种废旧聚丙烯/尼龙6合金材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）、100重量份废旧聚丙烯、4重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯、4重量份的苯乙烯和0.1重量份的过氧化二异丙苯通过熔融共混制备废旧聚丙烯接枝物；
（2）、80重量份的废旧聚丙烯接枝物、20份重量份的尼龙6、0~0.6份重量份的酸酐、0~0.2重量份的催化剂、0.1~0.3重量份的抗氧剂1010，通过熔融共混得到废旧聚丙/尼龙6的熔体，熔体经冷却、造粒、干燥和注塑，得到废旧聚丙烯/尼龙6合金材料；
或者，100重量份的废旧聚丙烯、20份重量份的尼龙6、0.1~0.3重量份的抗氧剂1010，通过熔融共混得到废旧聚丙/尼龙6的熔体，熔体经冷却、造粒、干燥和注塑，得到废旧聚丙烯/尼龙6合金材料。
6.根据权利要求5所述的废旧聚丙烯/尼龙6合金材料的制备方法，其特征在于：废旧聚丙烯接枝物、尼龙6、酸酐、催化剂和抗氧剂1010的质量比为80:20:0.2~0.5:0.1~0.2:0.2~0.3。
7.根据权利要求5所述的废旧聚丙烯/尼龙6合金材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，熔融共混温度为180~195℃；步骤（2）中，熔融共混温度为210~235℃。
8.根据权利要求7所述的废旧聚丙烯/尼龙6合金材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，注塑温度为220~240℃。
9.根据权利要求8所述的废旧聚丙烯/尼龙6合金材料的制备方法，其特征在于：所述废旧聚丙烯、废旧聚丙烯接枝物和尼龙6熔融共混前，对其进行真空干燥。
10.根据权利要求9所述的废旧聚丙烯/尼龙6合金材料的制备方法，其特征在于：干燥温度为70~110℃，干燥时间优选为8~12h。
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