CN109422972B - 一种秸秆粉改性再生聚苯乙烯组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种秸秆粉改性再生聚苯乙烯组合物及其制备方法，该组合物由下述组分按重量份制备而成：再生聚苯乙烯100份、邻苯二甲酸酐0.5‑1份、过氧化二异丙苯0.5‑1份、聚丙烯蜡3‑6份、秸秆粉15‑35份、相容剂2‑3份、抗氧剂0.3‑0.8份。本发明通过聚丙烯蜡将秸秆粉粘附在再生聚苯乙烯粒子表面，提高秸秆粉与再生聚苯乙烯的相容性，使它们混合均匀，最终产品的力学性能提高；制备的秸秆粉改性再生聚苯乙烯组合物具有较高的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、冲击强度。

Description

一种秸秆粉改性再生聚苯乙烯组合物及其制备方法
技术领域
本发明属于改性再生聚苯乙烯技术领域，具体是一种秸秆粉改性再生聚苯乙烯组合物及其制备方法。
背景技术
聚苯乙烯是一种热塑性塑料，其比重轻、弹性高，而成品表面硬度大；另外还具有耐热性、化学稳定性、绝缘性良好等特点，在汽车零部件、家用电器等领域得到广泛的应用。但是随着工业的发展，聚苯乙烯的废弃量逐年增加，近年来，废旧塑料的回收问题越来越得到大家的关注，很多企业开始进行回收料的再改性。
但回收的聚苯乙烯材料因老化、降解等导致其性能明显衰减，而在回收料的再次造粒过程中，聚苯乙烯链段会再次破坏和降解。因此为了更好的利用回收料，一般会对其进行再改性，以提高聚苯乙烯的强度和耐老化性能。目前主要使用玻璃纤维对塑料进行增强改性，但其有玻纤外露影响制件外观的问题。
现有用秸秆粉通过热压成型改性再生聚苯乙烯，但秸秆粉与再生聚苯乙烯之间相容性差，最终产品力学性能差；另外，再生聚苯乙烯与秸秆粉由于堆积密度差异较大，很难混合均匀。而且秸秆粉在混合时，由于混料机混合时剪切力较强，秸秆粉易被烧焦。
发明内容
本发明的目的在于提供一种秸秆粉改性再生聚苯乙烯组合物及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种秸秆粉改性再生聚苯乙烯组合物，由下述组分按重量份制备而成：
再生聚苯乙烯：100份，
邻苯二甲酸酐：0.5-1份，
过氧化二异丙苯：0.5-1份，
聚丙烯蜡：3-6份，
秸秆粉：15-35份，
相容剂：2-3份，
抗氧剂：0.3-0.8份。
进一步方案，所述再生聚苯乙烯的含水率＜4％。
所述聚丙烯蜡分子量为1600-2000。
所述秸秆粉的粒径为160-200目，含水率＜2％。
所述相容剂为邻苯二甲酸酐接枝低密度聚乙烯。
所述的抗氧剂选自三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、硫代二丙酸双十八醇酯中的至少两种。
本发明的另一个目的在于提供一种秸秆粉改性再生聚苯乙烯组合物的制备方法，其步骤如下：
(1)称取100份再生聚苯乙烯、聚丙烯蜡3-6份，加入混料机中，以300-400 转/min混合2-5min；
(2)称取秸秆粉15-35份加入到步骤(1)中的混料机中，以300-400转/min 继续混合2-5min；
(3)再加入邻苯二甲酸酐0.5-1份，过氧化二异丙苯0.5-1份、相容剂2-3 份、抗氧剂0.3-0.8份，高混1-2min；
(4)将经步骤(3)的混合物置于模具中预压、热压成型得秸秆粉改性再生聚苯乙烯组合物。
进一步方案，所述步骤(4)中预压的压力为2-3mpa、时间为10-30s；热压成型的温度为160-200℃、压力20-100mpa、时间5-10min。
本发明加入邻苯二甲酸酐与过氧化二异丙苯，使再生聚苯乙烯发生部分交联反应，以酯化和氢键的方式与秸秆粉结合在一起，使得聚合物拥有较高的力学性能。
本发明选择分子量为1600-2000的聚丙烯蜡起到易脱模和粘结的作用，聚丙烯蜡平均分子量不能太大或太小，否则在作为粘结剂使用时，会出现不易粘附秸秆粉或造成粘附不均匀的问题；在作为润滑剂使用时，会出现润滑效果差、不易脱模的问题。润滑剂如果选用其他种类的，润滑效果都比较差，不适合本发明体系。
本发明选择粒径为160-200目的秸秆粉来改性，使再生聚苯乙烯组合物性能优良，其粒径太大或太小，会因易团聚或其他原因导致组合物性能较差。
本发明选择再生聚苯乙烯含水率＜4％、秸秆粉含水率＜2％。其含水率高，在热压过程中容易造成聚苯乙烯降解、影响产品性能等问题。
本发明将再生聚苯乙烯和聚丙烯蜡以混合速度300-400转/min先混合2-5分钟；合适的混合时间与速度，目的是使聚丙烯蜡在混合时被剪切力磨擦过热，熔化，均匀的附着在再生聚苯乙烯表面。然后再加秸秆粉，熔化后的聚丙烯蜡可以将秸秆粉粘附在再生聚苯乙烯粒子表面。连接再生聚苯乙烯和秸秆粉的“粘结剂”正是聚丙烯蜡。另外，混合速度不能过快，不然会导致部分秸秆粉被“烧焦”。最后加入其它组份后再混合，这种混合均匀的物料可在较长时间内储存。如果是用液体替代聚丙烯蜡来用作粘结剂，则必须在短时间内立即使用，不能储存。
本发明的有益效果：
1、本发明利用秸秆粉改性再生聚苯乙烯组合物，不仅可以充分利用再生聚苯乙烯、秸秆粉，变废为宝，还可以其降低成本，给农民增收，并可以减少秸秆粉的焚烧对环境造成的污染。
2、本发明通过聚丙烯蜡将秸秆粉粘附在再生聚苯乙烯粒子表面，提高秸秆粉与再生聚苯乙烯相容性，使它们混合均匀，使最终产品的力学性能提高。
3、本发明制备的秸秆粉改性再生聚苯乙烯组合物具有较高的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、冲击强度。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。
除特殊说明外，实施例中各组分都为重量份。
聚丙烯蜡分子量为1600-2000。
秸秆粉为160-200目。
再生聚苯乙烯含水率＜4％、秸秆粉含水率＜2％。
实施例1
(1)称取100份再生聚苯乙烯、3份聚丙烯蜡，加入混料机中，300转/min，混合2min；
(2)称取15份160目秸秆粉，加入到步骤(1)所述的混料机中，300转 /min，混合2min；
(3)继续加入0.5份邻苯二甲酸酐，0.5份过氧化二异丙苯，2份相容剂邻苯二甲酸酐接枝低密度聚丙烯蜡、0.1份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂168，高混 2min，取出备用；
(4)置于模具中预压，压力2mpa，时间10s；热压成型，温度160℃，压力20mpa，时间5min，制得本发明所述的秸秆粉改性再生聚苯乙烯组合物，注塑打样，进行力学性能测试，结果见表1。
实施例2
(1)称取100份再生聚苯乙烯、3份聚丙烯蜡，加入混料机中，400转/min，混合5min；
(2)称取20份200目秸秆粉，加入到步骤(1)所述的混料机中，340转 /min，混合2min；
(3)继续加入0.8份邻苯二甲酸酐，0.8份过氧化二异丙苯，2.5份相容剂邻苯二甲酸酐接枝低密度聚丙烯蜡、0.1份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂168，0.3 份抗氧剂DSTDP高混1min，取出备用；
(4)置于模具中预压，压力3mpa，时间30s；热压成型，温度200℃，压力100mpa，时间10min，制得本发明所述的秸秆粉改性再生聚苯乙烯组合物，注塑打样，进行力学性能测试，结果见表1。
实施例3
(1)称取100份再生聚苯乙烯、6份聚丙烯蜡，加入混料机中，400转/min，混合5min；
(2)称取35份200目秸秆粉，加入到步骤(1)所述的混料机中，400转 /min，混合5min；
(3)继续加入1份邻苯二甲酸酐，1份过氧化二异丙苯，3份相容剂邻苯二甲酸酐接枝低密度聚乙烯、0.2份抗氧剂1010、0.3份抗氧剂168，0.3份抗氧剂DSTDP高混2min，取出备用；
(4)置于模具中预压，压力2.6mpa，时间20s；热压成型，温度170℃，压力80mpa，时间8min，制得本发明所述的秸秆粉改性再生聚苯乙烯组合物，注塑打样，进行力学性能测试，结果见表1。
对比例
(1)称取100份再生聚苯乙烯、15份秸秆粉、6份润滑剂石蜡，0.2份抗氧剂1010、0.3份抗氧剂168，加入混料机中，高混2min；
(2)将步骤(1)所得物料加入模具中预压，压力2mpa，时间10s；热压成型，温度160℃，压力20mpa，时间5min，制得本发明所述的秸秆粉改性再生聚苯乙烯组合物，注塑打样，进行力学性能测试，结果见表1。
表1性能测试
Figure BDA0001392584970000061
从表1中实施例1-3力学性能测试结果可以看出，本发明制备的秸秆粉改性再生聚苯乙烯组合物具有较高的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、冲击强度，其力学性能显著优异于对比例。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对实施案例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施案例，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之内。

Claims (4)

1.一种秸秆粉改性再生聚苯乙烯组合物，其特征在于：由下述组分按重量份制备而成：
再生聚苯乙烯：100份，
邻苯二甲酸酐：0.5-1份，
过氧化二异丙苯：0.5-1份，
聚丙烯蜡：3-6份，
秸秆粉：15-35份，
相容剂：2-3份，
抗氧剂：0.3-0.8份；
所述聚丙烯蜡分子量为1600-2000；
所述再生聚苯乙烯的含水率＜4％；
所述秸秆粉的粒径为160-200目，含水率＜2％；
其制备方法包括以下步骤：
(1)称取100份再生聚苯乙烯、聚丙烯蜡3-6份，加入混料机中，以300-400转/min混合2-5min；
(2)称取秸秆粉15-35份加入到步骤(1)中的混料机中，以300-400转/min继续混合2-5min；
(3)再加入邻苯二甲酸酐0.5-1份，过氧化二异丙苯0.5-1份、相容剂2-3份、抗氧剂0.3-0.8份，高混1-2min；
(4)将经步骤(3)的混合物置于模具中预压、热压成型得秸秆粉改性再生聚苯乙烯组合物。
2.根据权利要求1所述的秸秆粉改性再生聚苯乙烯组合物，其特征在于：所述相容剂为邻苯二甲酸酐接枝低密度聚乙烯。
3.根据权利要求1所述的秸秆粉改性再生聚苯乙烯组合物，其特征在于：所述的抗氧剂选自三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、硫代二丙酸双十八醇酯中的至少两种。
4.根据权利要求1所述的秸秆粉改性再生聚苯乙烯组合物，其特征在于：所述步骤(4)中预压的压力为2-3mpa、时间为10-30s；热压成型的温度为160-200℃、压力20-100mpa、时间5-10min。
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