CN109161155A - 一种低成本abs塑料材料的制备方法 - Google Patents

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CN109161155A CN201811074407.3A CN201811074407A CN109161155A CN 109161155 A CN109161155 A CN 109161155A CN 201811074407 A CN201811074407 A CN 201811074407A CN 109161155 A CN109161155 A CN 109161155A
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Abstract

本发明公开了一种低成本ABS塑料材料的制备方法，包括如下步骤：（1）原材料称取备用、（2）原材料混炼处理、（3）成品挤出成型。本发明对ABS塑料材料的制备方法进行了特殊的优化改进，简化了工艺步骤，便于推广应用，制得的ABS塑料材料具有很好的力学性能，且生产成本低，综合品质好，极具市场竞争力和推广应用价值。

Description

一种低成本ABS塑料材料的制备方法
技术领域
本发明属于工程塑料及合成树脂技术领域，具体涉及一种低成本ABS塑料材料的制备方法。
背景技术
ABS 塑料是丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)三种单体的三元共聚物，三种单体相对含量可任意变化，制成各种树脂。ABS 兼有三种组元的共同性能，A使其耐化学腐蚀、耐热，并有一定的表面硬度，B使其具有高弹性和韧性，S使其具有热塑性塑料的加工成型特性并改善电性能。因此ABS 塑料是一种原料易得、综合性能良好、价格便宜、用途广泛的“坚韧、质硬、刚性”材料。ABS塑料在机械、电气、纺织、汽车、飞机、轮船等制造工业及化工中获得了广泛的应用。
随着塑料原料价格的不断上涨，为了节约资源和能源，降低生产成本和减少环境污染，废旧高分子类产品的回收已经成为一个备受瞩目的项目。ABS塑料因用量较大，所以会得到大量的废旧ABS塑料，再次利用此废旧ABS塑料可降低加工生产的成本。目前对此类塑料的再利用方法较多，但多存在很多性能及使用的问题。
《一种废旧ABS塑料的化学增韧方法》(申请号为201410314962.4)中公开了一种化学增韧改性废旧ABS的再生方法和利用该方法制得的再生产品。此发明使用了较多的添加剂，并涉及到复杂的化学反应，工艺复杂，成本较高。
《废旧洗衣机ABS塑料增韧的方法》(申请号为201510795992.6) 中公开了一种废旧洗衣机ABS塑料增韧的方法，优化了添加使用的原料成分，减少了添加剂的使用，虽然方法较为简单，但制成的材料的性能指标较差，对应产品的品质不佳。
因此提升对废旧ABS塑料的再利用效果不仅能改善环境，还能降低成本，提高企业的市场竞争力，目前还没有一种兼顾各种性能的处理方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种低成本ABS塑料材料的制备方法，制得的ABS塑料材料整体成本低、综合性能好。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种低成本ABS塑料材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）原材料称取备用：
按对应重量份称取下列原材料备用：100~110份废旧ABS回收料、1~1.5份ABS高胶粉、0.5~2份弹性体、5~8份特性增强填料、0.5~1份凡士林、1.5~2.5份颜填料、0.1~0.3份抗氧剂；
（2）原材料混炼处理：
将步骤（1）称取的100~110份废旧ABS回收料、1~1.5份ABS高胶粉、0.5~2份弹性体、5~8份特性增强填料、0.5~1份凡士林、1.5~2.5份颜填料、0.1~0.3份抗氧剂共同混合投入到混炼机内进行混炼处理，50~55min后取出得预混料备用；
（3）成品挤出成型：
将步骤（2）所得的预混料投入到挤出机内进行熔融挤出，再经过挤出牵条、冷却切粒后即得成品。
进一步的，步骤（1）中所述的废旧ABS回收料在使用前先将其放入到烘箱内，控制温度为90~95℃，烘制处理2~3h。
进一步的，步骤（1）中所述的弹性体为热塑性弹性体。
进一步的，步骤（1）中所述的特性增强填料的制备方法包括如下步骤：
a.将凹凸棒土放入到质量分数为5~8%的磷酸溶液中浸泡处理4~8min，滤出后用去离子水冲洗一遍后备用；
b.将操作a处理后的凹凸棒土放入到煅烧炉内，控制煅烧炉内的温度为840~880℃，处理1~1.5h后取出备用；
c.将操作b处理后的凹凸棒土和聚对苯二甲酸乙二醇酯对应按照重量比1.5:1进行混合投入到球磨机内，控制球磨的转速为150~200转/分钟，10~15min后取出得混合物A备用；
d.将操作c所得的混合物A放入到坩埚中，然后对坩埚进行加热，保持坩埚内的温度为960~980℃，此时混合物A燃烧，待混合物A燃烧充分无火焰产生后，取出自然冷却至常温得混合物B备用；
e.将吡咯和乙醇水溶液按照体积比1:80~85进行混合投入到反应釜内，然后将操作d制得的混合物B投入到反应釜内，同时将反应釜置于冰浴条件下，以200~300转/分钟的转速搅拌处理20~25min，随后向反应釜内加入过硫酸铵溶液，并向反应釜内通入交流电，反应处理16~18h后进行抽滤，之后用乙醇、去离子水交替反复清洗3~4次后，最后放入到干燥箱内干燥处理8~10h后即得特性增强填料。
进一步的，操作a中所述的凹凸棒土的颗粒大小为1600~1800目。
进一步的，操作d中所述的加热时保持坩埚周围环境中的氧气充分。
进一步的，操作e中所述的乙醇水溶液中乙醇的体积分数为45%；所述的操作d制得的混合物B的投入量为乙醇水溶液总质量的2~3%；所述的过硫酸铵溶液的加入量为乙醇水溶液总体积的20~25%，过硫酸铵溶液的质量分数为0.5~0.8%；所述交流电的电流强度控制为45~50mA/dm2；所述干燥处理时控制干燥箱内的温度为80~85℃。
进一步的，步骤（1）中所述的抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂1076中的任意一种。
本发明以废旧ABS回收料为主要原料进行了再加工制成成品ABS塑料材料，相较于新制的ABS塑料或添加了一部分新制的ABS塑料而言，成本得以显著的降低。但单纯的利用废旧ABS回收料会造成材料的力学品质等性能下降，影响了成品的稳定性和寿命。对此，本发明改善了ABS塑料材料的制备方法，具体是改善了其原料的组成，添加配制了一种特性增强填料成分，用以增强ABS塑料材料的使用品质。本特性增强填料是一种以凹凸棒土为基体成分加工改性而成的，先将凹凸棒土置于磷酸溶液中除杂、活化，提高了其比表面积和反应能力，利于后续的加工处理，随后进行了煅烧处理，进一步提高了其比表面积和吸附能力，接着将聚对苯二甲酸乙二醇酯与凹凸棒土进行混合加热燃烧，在高温氧气充足的条件下，聚对苯二甲酸乙二醇酯作为碳源被充分燃烧，并在凹凸棒土的催化作用下，形成了石墨烯成分，有效的结合固定于凹凸棒土的表面和层间，形成了一种小颗粒石墨烯嵌入结合的混合物B成分，随后将此混合物B投入到了反应釜内进行反应改性处理，此期间，以混合物B为基础复合点，接枝固定了聚吡咯成分，聚吡咯的附着固定能够有效的提升此特性增强填料与废旧ABS回收料间的相容结合强度，利于高分子链间的桥接固定，提升了整体的致密性、交联强度等，进而改善了材料整体的性能，聚合过程中还施加了交流电处理，经过石墨烯裹覆后的凹凸棒土具有良好的电性能，此时聚吡咯能够在石墨烯-凹凸棒土复合颗粒表面紧紧接枝固定，交流电一方面能够提升聚吡咯的接枝强力，另一方面能够细化聚吡咯的颗粒细度，进一步提高了改性的效果，提升了特性增强填料的分散性、稳定性等，最终改善了成品ABS塑料材料的综合品质。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明对ABS塑料材料的制备方法进行了特殊的优化改进，简化了工艺步骤，便于推广应用，制得的ABS塑料材料具有很好的力学性能，且生产成本低，综合品质好，极具市场竞争力和推广应用价值。
具体实施方式
实施例1
一种低成本ABS塑料材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）原材料称取备用：
按对应重量份称取下列原材料备用：100份废旧ABS回收料、1份ABS高胶粉、0.5份弹性体、5份特性增强填料、0.5份凡士林、1.5份颜填料、0.1份抗氧剂；
（2）原材料混炼处理：
将步骤（1）称取的100份废旧ABS回收料、1份ABS高胶粉、0.5份弹性体、5份特性增强填料、0.5份凡士林、1.5份颜填料、0.1份抗氧剂共同混合投入到混炼机内进行混炼处理，50min后取出得预混料备用；
（3）成品挤出成型：
将步骤（2）所得的预混料投入到挤出机内进行熔融挤出，再经过挤出牵条、冷却切粒后即得成品。
进一步的，步骤（1）中所述的废旧ABS回收料在使用前先将其放入到烘箱内，控制温度为90℃，烘制处理2h。
进一步的，步骤（1）中所述的弹性体为热塑性弹性体。
进一步的，步骤（1）中所述的特性增强填料的制备方法包括如下步骤：
a.将凹凸棒土放入到质量分数为5%的磷酸溶液中浸泡处理4min，滤出后用去离子水冲洗一遍后备用；
b.将操作a处理后的凹凸棒土放入到煅烧炉内，控制煅烧炉内的温度为840℃，处理1h后取出备用；
c.将操作b处理后的凹凸棒土和聚对苯二甲酸乙二醇酯对应按照重量比1.5:1进行混合投入到球磨机内，控制球磨的转速为150转/分钟，10min后取出得混合物A备用；
d.将操作c所得的混合物A放入到坩埚中，然后对坩埚进行加热，保持坩埚内的温度为960℃，此时混合物A燃烧，待混合物A燃烧充分无火焰产生后，取出自然冷却至常温得混合物B备用；
e.将吡咯和乙醇水溶液按照体积比1:80进行混合投入到反应釜内，然后将操作d制得的混合物B投入到反应釜内，同时将反应釜置于冰浴条件下，以200转/分钟的转速搅拌处理20min，随后向反应釜内加入过硫酸铵溶液，并向反应釜内通入交流电，反应处理16h后进行抽滤，之后用乙醇、去离子水交替反复清洗3次后，最后放入到干燥箱内干燥处理8h后即得特性增强填料。
进一步的，操作a中所述的凹凸棒土的颗粒大小为1600目。
进一步的，操作d中所述的加热时保持坩埚周围环境中的氧气充分。
进一步的，操作e中所述的乙醇水溶液中乙醇的体积分数为45%；所述的操作d制得的混合物B的投入量为乙醇水溶液总质量的2%；所述的过硫酸铵溶液的加入量为乙醇水溶液总体积的20%，过硫酸铵溶液的质量分数为0.5%；所述交流电的电流强度控制为45mA/dm2；所述干燥处理时控制干燥箱内的温度为80℃。
进一步的，步骤（1）中所述的抗氧剂为抗氧剂168。
实施例2
一种低成本ABS塑料材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）原材料称取备用：
按对应重量份称取下列原材料备用：105份废旧ABS回收料、1.3份ABS高胶粉、1.5份弹性体、7份特性增强填料、0.8份凡士林、2份颜填料、0.2份抗氧剂；
（2）原材料混炼处理：
将步骤（1）称取的105份废旧ABS回收料、1.3份ABS高胶粉、1.5份弹性体、7份特性增强填料、0.8份凡士林、2份颜填料、0.2份抗氧剂共同混合投入到混炼机内进行混炼处理，53min后取出得预混料备用；
（3）成品挤出成型：
将步骤（2）所得的预混料投入到挤出机内进行熔融挤出，再经过挤出牵条、冷却切粒后即得成品。
进一步的，步骤（1）中所述的废旧ABS回收料在使用前先将其放入到烘箱内，控制温度为92℃，烘制处理2.5h。
进一步的，步骤（1）中所述的弹性体为热塑性弹性体。
进一步的，步骤（1）中所述的特性增强填料的制备方法包括如下步骤：
a.将凹凸棒土放入到质量分数为7%的磷酸溶液中浸泡处理6min，滤出后用去离子水冲洗一遍后备用；
b.将操作a处理后的凹凸棒土放入到煅烧炉内，控制煅烧炉内的温度为860℃，处理1.3h后取出备用；
c.将操作b处理后的凹凸棒土和聚对苯二甲酸乙二醇酯对应按照重量比1.5:1进行混合投入到球磨机内，控制球磨的转速为180转/分钟，12min后取出得混合物A备用；
d.将操作c所得的混合物A放入到坩埚中，然后对坩埚进行加热，保持坩埚内的温度为970℃，此时混合物A燃烧，待混合物A燃烧充分无火焰产生后，取出自然冷却至常温得混合物B备用；
e.将吡咯和乙醇水溶液按照体积比1:83进行混合投入到反应釜内，然后将操作d制得的混合物B投入到反应釜内，同时将反应釜置于冰浴条件下，以250转/分钟的转速搅拌处理23min，随后向反应釜内加入过硫酸铵溶液，并向反应釜内通入交流电，反应处理17h后进行抽滤，之后用乙醇、去离子水交替反复清洗3次后，最后放入到干燥箱内干燥处理9h后即得特性增强填料。
进一步的，操作a中所述的凹凸棒土的颗粒大小为1700目。
进一步的，操作d中所述的加热时保持坩埚周围环境中的氧气充分。
进一步的，操作e中所述的乙醇水溶液中乙醇的体积分数为45%；所述的操作d制得的混合物B的投入量为乙醇水溶液总质量的2.5%；所述的过硫酸铵溶液的加入量为乙醇水溶液总体积的23%，过硫酸铵溶液的质量分数为0.7%；所述交流电的电流强度控制为48mA/dm2；所述干燥处理时控制干燥箱内的温度为82℃。
进一步的，步骤（1）中所述的抗氧剂为抗氧剂1010。
实施例3
一种低成本ABS塑料材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）原材料称取备用：
按对应重量份称取下列原材料备用：110份废旧ABS回收料、1.5份ABS高胶粉、2份弹性体、8份特性增强填料、1份凡士林、2.5份颜填料、0.3份抗氧剂；
（2）原材料混炼处理：
将步骤（1）称取的110份废旧ABS回收料、1.5份ABS高胶粉、2份弹性体、8份特性增强填料、1份凡士林、2.5份颜填料、0.3份抗氧剂共同混合投入到混炼机内进行混炼处理，55min后取出得预混料备用；
（3）成品挤出成型：
将步骤（2）所得的预混料投入到挤出机内进行熔融挤出，再经过挤出牵条、冷却切粒后即得成品。
进一步的，步骤（1）中所述的废旧ABS回收料在使用前先将其放入到烘箱内，控制温度为95℃，烘制处理3h。
进一步的，步骤（1）中所述的弹性体为热塑性弹性体。
进一步的，步骤（1）中所述的特性增强填料的制备方法包括如下步骤：
a.将凹凸棒土放入到质量分数为8%的磷酸溶液中浸泡处理8min，滤出后用去离子水冲洗一遍后备用；
b.将操作a处理后的凹凸棒土放入到煅烧炉内，控制煅烧炉内的温度为880℃，处理1.5h后取出备用；
c.将操作b处理后的凹凸棒土和聚对苯二甲酸乙二醇酯对应按照重量比1.5:1进行混合投入到球磨机内，控制球磨的转速为200转/分钟，15min后取出得混合物A备用；
d.将操作c所得的混合物A放入到坩埚中，然后对坩埚进行加热，保持坩埚内的温度为980℃，此时混合物A燃烧，待混合物A燃烧充分无火焰产生后，取出自然冷却至常温得混合物B备用；
e.将吡咯和乙醇水溶液按照体积比1:85进行混合投入到反应釜内，然后将操作d制得的混合物B投入到反应釜内，同时将反应釜置于冰浴条件下，以300转/分钟的转速搅拌处理25min，随后向反应釜内加入过硫酸铵溶液，并向反应釜内通入交流电，反应处理18h后进行抽滤，之后用乙醇、去离子水交替反复清洗4次后，最后放入到干燥箱内干燥处理10h后即得特性增强填料。
进一步的，操作a中所述的凹凸棒土的颗粒大小为1800目。
进一步的，操作d中所述的加热时保持坩埚周围环境中的氧气充分。
进一步的，操作e中所述的乙醇水溶液中乙醇的体积分数为45%；所述的操作d制得的混合物B的投入量为乙醇水溶液总质量的3%；所述的过硫酸铵溶液的加入量为乙醇水溶液总体积的25%，过硫酸铵溶液的质量分数为0.8%；所述交流电的电流强度控制为50mA/dm2；所述干燥处理时控制干燥箱内的温度为85℃。
进一步的，步骤（1）中所述的抗氧剂为抗氧剂1076。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例2相比，在特性增强填料的制备中，省去了操作c和操作d的处理，将操作e中使用的混合物B换成操作b处理后的凹凸棒土，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，在特性增强填料的制备中，省去了操作e中的交流电处理，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例3
本对比实施例3与实施例2相比，在步骤（1）原材料称取备用中，用等质量份的市售凹凸棒土取代特性增强填料成分，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例4
本对比实施例4与实施例2相比，在步骤（1）原材料称取备用中，省去了特性增强填料成分，除此外的方法步骤均相同。
对照组
申请号为201510795992.6公开的一种废旧洗衣机ABS塑料增韧的方法。
为了对比本发明效果，选用同一批采集回收的废旧ABS回收料作为实验对象，分别用上述实施例2、对比实施例1、对比实施例2、对比实施例3、对比实施例4、对照组对应的方法进行加工处理，然后对制成的ABS成品材料进行性能测试，具体对比数据如下表1所示：
表 1
注：上表1中所述的拉伸强度参照GB/T 1040进行测试；所述的悬臂梁缺口冲击强度参照GB/T 1843进行测试；所述的弯曲强度参照GB/T 9341进行测试；所述的断裂伸长率参照GB/T 1040进行测试。
由上表1可以看出，本发明方法制得的ABS塑料材料的综合使用特性得到了全面强化，且本方法中对于废旧ABS回收料的使用添加率较大，明显降低了制造的成本，极具市场竞争力和生产效益。

Claims (8)

1.一种低成本ABS塑料材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）原材料称取备用：
按对应重量份称取下列原材料备用：100~110份废旧ABS回收料、1~1.5份ABS高胶粉、0.5~2份弹性体、5~8份特性增强填料、0.5~1份凡士林、1.5~2.5份颜填料、0.1~0.3份抗氧剂；
（2）原材料混炼处理：
将步骤（1）称取的100~110份废旧ABS回收料、1~1.5份ABS高胶粉、0.5~2份弹性体、5~8份特性增强填料、0.5~1份凡士林、1.5~2.5份颜填料、0.1~0.3份抗氧剂共同混合投入到混炼机内进行混炼处理，50~55min后取出得预混料备用；
（3）成品挤出成型：
将步骤（2）所得的预混料投入到挤出机内进行熔融挤出，再经过挤出牵条、冷却切粒后即得成品。
2.根据权利要求1所述的一种低成本ABS塑料材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的废旧ABS回收料在使用前先将其放入到烘箱内，控制温度为90~95℃，烘制处理2~3h。
3.根据权利要求1所述的一种低成本ABS塑料材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的弹性体为热塑性弹性体。
4.根据权利要求1所述的一种低成本ABS塑料材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的特性增强填料的制备方法包括如下步骤：
a.将凹凸棒土放入到质量分数为5~8%的磷酸溶液中浸泡处理4~8min，滤出后用去离子水冲洗一遍后备用；
b.将操作a处理后的凹凸棒土放入到煅烧炉内，控制煅烧炉内的温度为840~880℃，处理1~1.5h后取出备用；
c.将操作b处理后的凹凸棒土和聚对苯二甲酸乙二醇酯对应按照重量比1.5:1进行混合投入到球磨机内，控制球磨的转速为150~200转/分钟，10~15min后取出得混合物A备用；
d.将操作c所得的混合物A放入到坩埚中，然后对坩埚进行加热，保持坩埚内的温度为960~980℃，此时混合物A燃烧，待混合物A燃烧充分无火焰产生后，取出自然冷却至常温得混合物B备用；
e.将吡咯和乙醇水溶液按照体积比1:80~85进行混合投入到反应釜内，然后将操作d制得的混合物B投入到反应釜内，同时将反应釜置于冰浴条件下，以200~300转/分钟的转速搅拌处理20~25min，随后向反应釜内加入过硫酸铵溶液，并向反应釜内通入交流电，反应处理16~18h后进行抽滤，之后用乙醇、去离子水交替反复清洗3~4次后，最后放入到干燥箱内干燥处理8~10h后即得特性增强填料。
5.根据权利要求4所述的一种低成本ABS塑料材料的制备方法，其特征在于，操作a中所述的凹凸棒土的颗粒大小为1600~1800目。
6.根据权利要求4所述的一种低成本ABS塑料材料的制备方法，其特征在于，操作d中所述的加热时保持坩埚周围环境中的氧气充分。
7.根据权利要求4所述的一种低成本ABS塑料材料的制备方法，其特征在于，操作e中所述的乙醇水溶液中乙醇的体积分数为45%；所述的操作d制得的混合物B的投入量为乙醇水溶液总质量的2~3%；所述的过硫酸铵溶液的加入量为乙醇水溶液总体积的20~25%，过硫酸铵溶液的质量分数为0.5~0.8%；所述交流电的电流强度控制为45~50mA/dm2；所述干燥处理时控制干燥箱内的温度为80~85℃。
8.根据权利要求1所述的一种低成本ABS塑料材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂1076中的任意一种。
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