CN109721867B - 一种再生聚苯乙烯改性复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种再生聚苯乙烯改性复合材料及其制备方法，其由下述组分按重量份制备而成：再生聚苯乙烯100份、润滑剂3‑6份、改性木粉15‑35份、聚丙烯酸2‑3份和抗氧剂0.3‑0.8份，所述的改性木粉是经过质量百分比为5%的异氰酸聚亚甲基聚亚苯基酯水溶液喷洒处理后的木粉，且木粉含水率小于2wt%。本发明用改性木粉来改性聚苯乙烯，提高了木粉与聚苯乙烯之间的相容性。通过三步混合后所获得的粘满木粉的再生聚苯乙烯粒子，不会堵住挤出机喂料口，制备的复合材料力学性能优良。

Description

一种再生聚苯乙烯改性复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于改性再生聚苯乙烯技术领域，尤其涉及再生聚苯乙烯改性复合材料及其制备方法。
背景技术
木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(回收后的聚苯乙烯)，还可以降低成本。改性塑料行业应用木粉，是一种变废为宝的举措，可以给农民增收。
然而，通过双螺杆挤出机，直接用木粉改性再生聚苯乙烯组合物会存在如下问题：1、木粉与再生聚苯乙烯相容性差，最终产品力学性能差。2、再生聚苯乙烯与木粉由于堆积密度差异较大，很难混合均匀。木粉在混合时，由于混料机混合时剪切力较强，木粉易被烧焦。3、再生聚苯乙烯与木粉混合均匀后，通过挤出机加工时，下料较为困难。4、再生聚苯乙烯与木粉中经常会含有如石子等固状颗粒，易堵塞挤出机出料模头。5、组合物在熔融挤出时，木粉分散性较差，严重影响产品力学性能。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术缺陷而提供一种再生聚苯乙烯改性复合材料及其制备方法。
一种再生聚苯乙烯改性复合材料，其由下述组分按重量份制备而成：
再生聚苯乙烯100份
润滑剂3-6份
改性木粉15-35份
聚丙烯酸2-3份
抗氧剂0.3-0.8份，
所述的改性木粉是经过质量百分比为5％的异氰酸聚亚甲基聚亚苯基酯水溶液喷洒处理后的木粉，且木粉含水率小于2wt％。
进一步方案，所述的润滑剂为硬脂酸丁酯。
所述的改性木粉粒径为120-150目，所述的再生聚苯乙烯含水率小于4wt％。
所述的聚丙烯酸数均分子量为6000-8000。这种分子量的聚丙烯酸更有利于木粉表面与聚苯乙烯的表面充分接触，增加二者间的相容性，起到相容剂的作用。
所述的抗氧剂选自三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)、四(β-(3,5-二叔丁基-2-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯(抗氧剂1010)和硫代二丙酸双十八醇酯(抗氧剂DSTDP)中的至少两种。
本发明的另一个发明目的是提供上述一种再生聚苯乙烯改性复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取100重量份再生聚苯乙烯、3-6重量份润滑剂，加入混料机中，混合速度600-800转/min，混合2-5分钟；
(2)称取15-35重量份改性木粉，加入到步骤(1)所述的混料机中，混合速度300-400转/min，混合2-5分钟；
(3)继续加入2-3重量份聚丙烯酸、0.3-0.8重量份抗氧剂，高混1-2min后，加入双螺杆挤出机，挤出造粒，得再生聚苯乙烯改性复合材料；所述挤出机加工温度为：一区150-160℃，二区170-180℃，三区190-200℃，四区210-220℃，机头230℃。
本发明的有益效果在于：
本发明中的改性木粉是经过质量比为5％的异氰酸聚亚甲基聚亚苯基酯水溶液喷洒处理后的木粉，由于异氰酸聚亚甲基聚亚苯基酯中的-N＝C＝O官能团可以与木粉中的-OH基团以共价键形成氨酯链接，另一侧的聚合链与聚苯乙烯基质具有很好的相容性，从而提高木粉与聚苯乙烯之间的相容性。另外，木粉含水率＜2％，粒径为120-150目，该木粉改性再生聚苯乙烯组合物性能优良；粒径太大或太小都会因易团聚或其他原因导致组合物性能较差。
本发明选择硬脂酸丁酯为润滑剂，主要起到润滑、粘结的作用。
控制再生聚苯乙烯含水率＜4％，如果含水率高，在挤出过程中容易造成聚苯乙烯降解、聚苯乙烯组合物在拉条过程中容易出现断条现象。
本发明先将再生聚苯乙烯和润滑剂进行混合，使润滑剂在混合时被剪切力磨擦过热而熔化，然后均匀的附着在再生聚苯乙烯表面。然后加入木粉进行继续混合，熔化后的润滑剂可以将木粉粘附在再生聚苯乙烯粒子表面。所以连接再生聚苯乙烯和木粉的“粘结剂”正是润滑剂，故混合速度不能过快，不然会导致部分木粉被“烧焦”。最后加入聚丙烯酸和抗氧剂再继续混合后，将混合物料进行挤出造粒，这种通过分步混合均匀的物料可在较长时间内储存。如果是用液体替代硬脂酸丁酯来用作粘结剂，则必须在短时间内立即使用，不能储存。
现有技术将再生聚苯乙烯和木粉一起加入挤出机中直接进行挤出、造粒操作，会造成再生聚苯乙烯容易下料，而木粉不易下料的现象，堵住了挤出机的喂料口。而通过本发明的三步混合后所获得的粘满木粉的再生聚苯乙烯粒子，可以很顺畅地加到挤出机，不会出现木粉不易下料现象，更不会堵住挤出机喂料口。另外，挤出机四区及机头的温度都较高，目的是为了解决原料中夹带的不熔固体颗粒易堵塞模头的技术问题。在加工过程中，挤出机外接真空设备，是为了脱除熔融聚合物中的小分子，如再生聚苯乙烯、木粉中的水分、油泽。这些小分子的存在，会使再生聚苯乙烯出现不同程度的降解。使最终的产品出现空心、拉条困难等问题。
所以本发明制备的再生聚苯乙烯改性复合材料力学性能优良，且对挤出机没有特殊要求，不需要锥双挤出机，可以采用普通双螺杆挤出机进行挤出造粒。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
再生聚苯乙烯含水率＜4wt％。
所述的改性木粉是经过质量比为5％的异氰酸聚亚甲基聚亚苯基酯水溶液进行喷洒处理后的木粉，木粉含水率＜2wt％、粒径为120-150目。
实施例1
(1)称取100重量份再生聚苯乙烯、3重量份硬脂酸丁酯，加入混料机中，600转/min，混合2分钟；
(2)称取15重量份150目改性木粉，加入到步骤(1)所述的混料机中，300转/min，混合2分钟；
(3)继续加入2重量份聚丙烯酸、0.1重量份抗氧剂1010、0.2重量份抗氧剂168，高混2min，取出备用。
(4)将步骤(3)所得物料加入双螺杆挤出机，抽真空，各区温度为加工温度为一区150℃，二区170℃，三区190℃，四区210℃，机头230℃下挤出造粒，制得本发明所述的木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重量份再生聚苯乙烯、4重量份硬脂酸丁酯，加入混料机中，800转/min，混合5分钟；
(2)称取20重量份120目改性木粉，加入到步骤(1)所述的混料机中，400转/min，混合5min；
(3)继续加入2.5重量份聚丙烯酸、0.1重量份抗氧剂1010、0.2重量份抗氧剂168，0.3重量份抗氧剂DSTDP高混1min，取出备用。
(4)将步骤(3)所得物料加入双螺杆挤出机，抽真空，各区温度为加工温度为一区160℃，二区180℃，三区200℃，四区220℃，机头230℃下挤出造粒，制得本发明所述的木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重量份再生聚苯乙烯、6重量份硬脂酸丁酯，加入混料机中，700转/min，混合5分钟；
(2)称取35重量份120目改性木粉，加入到步骤(1)所述的混料机中，400转/min，混合5分钟；
(3)继续加入3重量份聚丙烯酸、0.2重量份抗氧剂1010、0.3重量份抗氧剂168，0.3重量份抗氧剂DSTDP高混1min，取出备用。
(4)将步骤(2)所得物料加入双螺杆挤出机，抽真空，各区温度为加工温度为一区160℃，二区180℃，三区200℃，四区220℃，机头230℃下挤出造粒，制得本发明所述的木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重量份再生聚苯乙烯、15重量份木粉、6重量份润滑剂石蜡，0.2重量份抗氧剂1010、0.3重量份抗氧剂168，加入混料机中，高混2min；
(2)将步骤(1)所得物料加入双螺杆挤出机，各区温度为加工温度为一区150-160℃，二区170-180℃，三区190-200℃，四区190-200℃，机头200℃下挤出造粒，制得木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
Figure BDA0001452783840000051
从上表1力学性能测试结果可以看出，本发明采用改性木粉以及分步混合制备方式所制备的再生聚苯乙烯改性复合材料具有较高的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、冲击强度，力学性能优良。
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，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 (5)

1.一种再生聚苯乙烯改性复合材料，其特征在于：其由下述组分按重量份制备而成：
再生聚苯乙烯100份，
润滑剂3-6份，
改性木粉15-35份，
聚丙烯酸2-3份，
抗氧剂0.3-0.8份；
所述的改性木粉是经过质量百分比为5%的异氰酸聚亚甲基聚亚苯基酯水溶液喷洒处理后的木粉，且木粉含水率小于2wt%；
所述的润滑剂为硬脂酸丁酯；
所述的聚丙烯酸数均分子量为6000-8000；
所述的再生聚苯乙烯改性复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）称取100 重量份再生聚苯乙烯、3-6 重量份润滑剂，加入混料机中，混合速度600-800转/min，混合2-5分钟；
（2）称取15-35 重量份改性木粉，加入到步骤（1）所述的混料机中，混合速度300-400转/min，混合2-5分钟；
（3）继续加入2-3 重量份聚丙烯酸、0.3-0.8 重量份抗氧剂，高混1-2min后，加入双螺杆挤出机，抽真空，挤出造粒，得再生聚苯乙烯改性复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种再生聚苯乙烯改性复合材料，其特征在于：所述的改性木粉粒径为120-150目。
3.根据权利要求1所述的一种再生聚苯乙烯改性复合材料，其特征在于：所述的再生聚苯乙烯含水率小于4wt%。
4.根据权利要求1所述的一种再生聚苯乙烯改性复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂选自三（2.2- 二叔丁基苯基）亚磷酸酯、四（β-(3,5- 二叔丁基-2- 羟基苯基) 丙酸）季戊四醇酯和硫代二丙酸双十八醇酯中的至少两种。
5.根据权利要求1所述的一种再生聚苯乙烯改性复合材料，其特征在于：所述挤出机加工温度为：一区150-160℃，二区170-180℃，三区190-200℃，四区210-220℃，机头230℃。
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