CN110564172A - 一种废旧塑料颗粒的再利用处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种废旧塑料颗粒的再利用处理方法，包括如下步骤：（一）、加热干燥处理；（二）、预混处理；（三）、共混料制备；（四）、木质纤维材料处理；（五）、原材料称取混合；（六）、挤出成型。本发明方法可直接对多种废旧塑料回收料进行加工处理，有效的节省了废旧塑料的分选步骤，降低了回收处理成本，且工艺方法较简单，便于回收利用及推广，制得的回收料的力学性能优良，综合品质理想。

Description

一种废旧塑料颗粒的再利用处理方法
技术领域
本发明属于废旧塑料颗粒再利用技术领域，具体涉及一种废旧塑料颗粒的再利用处理方法。
背景技术
塑料产品是采用塑料为主要原料加工而成的生活、工业等用品的统称，包括以塑料为原料的注塑、吸塑等所有工艺的制品，塑胶是一类具有可塑性的合成高分子材料，它与合成橡胶、合成纤维形成了日常生活不可缺少的三大合成材料，具体地说，塑料是以天然或合成树脂为主要成分，加入各种添加剂，在一定温度和压力等条件下可以塑制成一定形状，在常温下保持形状不变的材料，相对于金属、石材、木材，塑料制品具有成本低、可塑性强等优点，在国民经济中应用广泛，塑料工业在当今世界上占有极为重要的地位，多年来塑料产品的生产在世界各地高速度发展。我国塑料产品产量在世界排名中始终位于前列，其中多种塑料产品产量已经位于全球首位，我国已经成为世界塑料产品生产大国。
由于我国塑料产品的生产量巨大，故每年也产生出了大量的塑料垃圾，多数塑料垃圾被填埋焚烧，部分得以回收利用，为了提升对环境的保护，人们越来越重视对废旧塑料的再加工再利用。
木塑复合材料是由塑料与木材、竹材、秸秆等木质纤维材料复合而形成的新型材料，具有塑料与木质材料的双重性能优势。当采用废旧塑料与木材加工剩余物或秸秆作为主要生产原料时，木塑复合材料在资源利用与环境保护方面具有突出的优势，因此在发达国家得到迅速发展。为了确保生产过程的稳定和必要的产品性能，目前国际上实际生产中通常采用经过分选的单一品种废旧塑料(如聚乙烯或聚丙烯)为加工原料。然而，在发展中国家尤其是中国，回收的废旧塑料通常是由多种塑料组成的混合物，难以进行分选。而以废旧塑料混合物作原料目前的方法通常是直接使用或进行简单的共混再生，由于各种塑料组分之间的相容性差而造成共混物力学性能差，所以目前用废旧塑料混合物制备的木塑复合材料力学性能差，尤其是冲击 性能低。
在中国回收的废旧塑料主要是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS)，聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯相容性差、而且共混物的极性低，与木质纤维材料的界面相容性低，不适合生产高性能要求的木塑复合材料产品。中国专利“回收聚乙烯/聚丙烯/聚苯乙烯共混物的制备方法”(公开号为CN1557863A)公开了一种回收聚乙烯/聚丙烯/聚苯乙烯共混物的制备方法，虽然改性塑料共混物力学性能有一定的提高，但是生产效率低，更为严重的是改性塑料共混物失去了活性酸酐基团，当其与木质纤维材料复合制备木塑复合材料时，降低了与木质纤维材料的界面结合作用，导致其制备出的木塑复合材料力学性能降低。中国专利“一种木塑复合材料及其制造方法”(公开号为CN1990599A)公开了一种采用混合废旧塑料制备木塑复合材料的方法，由于制备过程中木粉等木质纤维材料含有酚类等活性氢抽提物和大量的孔隙，导致大量自由基引发剂被消耗，阻碍了塑料接枝反应有效进行，降低了改性效果，同时因严重的阻聚作用导致大量地接枝单体马来酸酐不能充分反应，造成了污染。因此在对废旧塑料颗粒再利用的过程中，优化处理工艺以提升再制产品的性能则是本领域技术人员研究的重中之重。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种废旧塑料颗粒的再利用处理方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种废旧塑料颗粒的再利用处理方法，包括如下步骤：
（一）、加热干燥处理：将废旧塑料颗粒投入到干燥箱内进行加热干燥处理，期间保持干燥的温度为90~95℃、时长为50~60min，完成后取出得干燥料备用；
（二）、预混处理：将步骤（一）所得的干燥料、马来酸酐、过氧化二异丙苯、二辛基琥珀酸磺酸钠、丙酮溶液对应按照重量比90~100:1~1.5:0.1~0.2: 0.3~0.5:5~7进行混合投入到搅拌罐内，然后高速搅拌处理15~20min后取出得预混料备用；
（三）、共混料制备：将步骤（二）所得的预混料放在常温条件下自然挥发3~4h，待其中的丙酮挥发完毕后将其放入电晕放电仪中进行电晕处理，完成后再取出投入到双螺杆挤出机内，挤出造粒后得共混料备用；在共混处理时还进行了电晕处理，利用电晕场的能量可以提升聚合物分子链的表面活性，提高了其活性基团的含量，利于与木质纤维材料的结合；
（四）、木质纤维材料处理：先对木质纤维材料进行蒸汽爆破处理，然后再将其放入到冷离子体设备中进行冷离子体处理，随后再将其浸入到硅烷偶联剂溶液中浸泡处理2~3h，最后取出投入到真空干燥器内进行干燥处理，完成后取出备用；
（五）、原材料称取混合：先按对应重量份称取下列原材料：45~50份步骤（三）所得的共混料、55~60份步骤（四）处理后的木质纤维材料、2~3份PE蜡；随后将上述称取的所有原材料共同投入到混料机内进行混料处理，最后取出得混合料A备用；
（六）、挤出成型：将步骤（五）所得的混合料A投入到双阶挤出机内进行连续挤出成型，最后取出冷却即得成品。
进一步的，步骤（一）中所述的废旧塑料颗粒按重量百分比由50~80%的PP、20~35%的PE、0~15%PS组成。
进一步的，步骤（二）中所述的丙酮溶液中丙酮的质量分数为15~20%；所述的高速搅拌处理时控制搅拌的转速为1500~1800转/分钟。
进一步的，步骤（三）中所述的电晕处理时控制电晕放电仪中的电压为14~16kV；所述的挤出造粒处理时控制双螺杆挤出机的双螺杆转速为45~50转/分钟，其内的温度控制为195~200℃。
进一步的，步骤（四）中所述的冷离子体处理时的设备为DBD冷离子体设备，处理时的功率控制为2~2.5kW；所述的硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的质量分数为20~25%，所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh550；所述的干燥处理时控制真空干燥器内的真空度为10~15Pa、温度为80~85℃。
进一步的，步骤（五）中所述的混料处理时控制混料机内的温度为95~100℃、混合的转速为1200~1300转/分钟、混合的时长为25~30min。
进一步的，步骤（六）中所述的挤出成型时控制双阶挤出机的挤出温度为165~175℃、模具温度为170~180℃；第一阶双螺杆的转速为35~40转/分钟、第二阶单螺杆的转速为10~15转/分钟。
本发明提供了一种新的对废旧塑料颗粒的再利用方法，相较于传统方法进行了特殊的优化改进。其中先将引发剂过氧化二异丙苯与废旧塑料及接枝单体马来酸酐反应，避免了后续被木质纤维材料的消耗，提升了改性处理的效果，并避免了严重阻聚作用使得单体大量残留而导致的污染问题；为了进一步提升回收利用的效果，又对木质纤维材料进行了处理，所用的木质纤维材料为生物质秸秆、锯末、谷物壳（如花生壳等）等，先对木质纤维材料进行了常规的蒸汽爆破处理，通过爆破后木质纤维材料的组织结构得以有效松散，利于后续的加工处理，随后进行了冷离子体处理，冷等离子体处理能够促使木质纤维材料的表面产生大量的自由基或使木材表面活化，从而能进一步加成特定官能团，改善了表面性能，利于同高分子链交联固合，同时冷等离子体还会破坏部分射线细胞，扩大了孔隙结构，助于硅烷偶联剂溶液的渗入和改性，之后利用硅烷偶联剂溶液浸泡处理，实现了在木质纤维材料表面上引入硅烷基团，进一步优化了表面活性，增强了其与塑料颗粒分子的相容结合能力，最后干燥处理去除了水分便可进行熔融挤出；之后将各原材料组分进行了混合及挤出处理，生产出了一种性能优良的回收料。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明方法可直接对多种废旧塑料回收料进行加工处理，有效的节省了废旧塑料的分选步骤，降低了回收处理成本，且工艺方法较简单，便于回收利用及推广，制得的回收料的力学性能优良，综合品质理想，极具生产效益和市场竞争力。
具体实施方式
实施例1
一种废旧塑料颗粒的再利用处理方法，包括如下步骤：
（一）、加热干燥处理：将废旧塑料颗粒投入到干燥箱内进行加热干燥处理，期间保持干燥的温度为90℃、时长为50min，完成后取出得干燥料备用；
（二）、预混处理：将步骤（一）所得的干燥料、马来酸酐、过氧化二异丙苯、二辛基琥珀酸磺酸钠、丙酮溶液对应按照重量比90:1:0.1: 0.3:5进行混合投入到搅拌罐内，然后高速搅拌处理15min后取出得预混料备用；
（三）、共混料制备：将步骤（二）所得的预混料放在常温条件下自然挥发3h，待其中的丙酮挥发完毕后将其放入电晕放电仪中进行电晕处理，完成后再取出投入到双螺杆挤出机内，挤出造粒后得共混料备用；
（四）、木质纤维材料处理：先对木质纤维材料进行蒸汽爆破处理，然后再将其放入到冷离子体设备中进行冷离子体处理，随后再将其浸入到硅烷偶联剂溶液中浸泡处理2h，最后取出投入到真空干燥器内进行干燥处理，完成后取出备用；
（五）、原材料称取混合：先按对应重量份称取下列原材料：45份步骤（三）所得的共混料、55份步骤（四）处理后的木质纤维材料、2份PE蜡；随后将上述称取的所有原材料共同投入到混料机内进行混料处理，最后取出得混合料A备用；
（六）、挤出成型：将步骤（五）所得的混合料A投入到双阶挤出机内进行连续挤出成型，最后取出冷却即得成品。
进一步的，步骤（一）中所述的废旧塑料颗粒按重量百分比由50%的PP、35%的PE、15%PS组成。
进一步的，步骤（二）中所述的丙酮溶液中丙酮的质量分数为15%；所述的高速搅拌处理时控制搅拌的转速为1500转/分钟。
进一步的，步骤（三）中所述的电晕处理时控制电晕放电仪中的电压为14kV；所述的挤出造粒处理时控制双螺杆挤出机的双螺杆转速为45转/分钟，其内的温度控制为195℃。
进一步的，步骤（四）中所述的冷离子体处理时的设备为DBD冷离子体设备，处理时的功率控制为2kW；所述的硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的质量分数为20%，所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh550；所述的干燥处理时控制真空干燥器内的真空度为10~15Pa、温度为80℃。
进一步的，步骤（五）中所述的混料处理时控制混料机内的温度为95℃、混合的转速为1200转/分钟、混合的时长为25min。
进一步的，步骤（六）中所述的挤出成型时控制双阶挤出机的挤出温度为165℃、模具温度为170℃；第一阶双螺杆的转速为35转/分钟、第二阶单螺杆的转速为10转/分钟。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例1相比，在步骤（三）共混料制备中，省去了电晕处理操作，除此外的方法步骤均相同。
为了对比本发明效果，对上述实施例1、对比实施例1对应加工制得的回收料进行性能测试，具体结果如下：实施例1材料的弯曲强度为93.2MPa、冲击强度为16.5kJ/m2、拉伸强度为70.6 MPa；对比实施例1材料的弯曲强度为70.2MPa、冲击强度为12.9kJ/m2、拉伸断裂强度为53.7MPa；所述的弯曲强度测试是按标准ASTM D790-03进行测试；所述的冲击强度是按简支梁无缺口冲击强度ASTM D256-06进行测试；所述的拉伸强度是先注塑成ASTMD638标准尺寸试片，然后再按照此标准进行拉伸强度的测试；由此可以看出，本发明方法进行的电晕处理能够有效的提升再加工回收材料的力学品质。
实施例2
一种废旧塑料颗粒的再利用处理方法，包括如下步骤：
（一）、加热干燥处理：将废旧塑料颗粒投入到干燥箱内进行加热干燥处理，期间保持干燥的温度为93℃、时长为55min，完成后取出得干燥料备用；
（二）、预混处理：将步骤（一）所得的干燥料、马来酸酐、过氧化二异丙苯、二辛基琥珀酸磺酸钠、丙酮溶液对应按照重量比96:1.3:0.15: 0.4:6进行混合投入到搅拌罐内，然后高速搅拌处理18min后取出得预混料备用；
（三）、共混料制备：将步骤（二）所得的预混料放在常温条件下自然挥发3.5h，待其中的丙酮挥发完毕后将其放入电晕放电仪中进行电晕处理，完成后再取出投入到双螺杆挤出机内，挤出造粒后得共混料备用；
（四）、木质纤维材料处理：先对木质纤维材料进行蒸汽爆破处理，然后再将其放入到冷离子体设备中进行冷离子体处理，随后再将其浸入到硅烷偶联剂溶液中浸泡处理2.5h，最后取出投入到真空干燥器内进行干燥处理，完成后取出备用；
（五）、原材料称取混合：先按对应重量份称取下列原材料：48份步骤（三）所得的共混料、57份步骤（四）处理后的木质纤维材料、2.5份PE蜡；随后将上述称取的所有原材料共同投入到混料机内进行混料处理，最后取出得混合料A备用；
（六）、挤出成型：将步骤（五）所得的混合料A投入到双阶挤出机内进行连续挤出成型，最后取出冷却即得成品。
进一步的，步骤（一）中所述的废旧塑料颗粒按重量百分比由65%的PP、25%的PE、10%PS组成。
进一步的，步骤（二）中所述的丙酮溶液中丙酮的质量分数为18%；所述的高速搅拌处理时控制搅拌的转速为1700转/分钟。
进一步的，步骤（三）中所述的电晕处理时控制电晕放电仪中的电压为15kV；所述的挤出造粒处理时控制双螺杆挤出机的双螺杆转速为47转/分钟，其内的温度控制为198℃。
进一步的，步骤（四）中所述的冷离子体处理时的设备为DBD冷离子体设备，处理时的功率控制为2.3kW；所述的硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的质量分数为22%，所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh550；所述的干燥处理时控制真空干燥器内的真空度为10~15Pa、温度为82℃。
进一步的，步骤（五）中所述的混料处理时控制混料机内的温度为97℃、混合的转速为1250转/分钟、混合的时长为28min。
进一步的，步骤（六）中所述的挤出成型时控制双阶挤出机的挤出温度为170℃、模具温度为175℃；第一阶双螺杆的转速为38转/分钟、第二阶单螺杆的转速为13转/分钟。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，在步骤（四）木质纤维材料处理中，省去了冷离子体处理操作，除此外的方法步骤均相同。
为了对比本发明效果，对上述实施例2、对比实施例2对应加工制得的回收料进行性能测试，具体结果如下：实施例2材料的弯曲强度为100.4MPa、冲击强度为18.0kJ/m2、拉伸强度为80.3 MPa；对比实施例2材料的弯曲强度为74.4MPa、冲击强度为13.0kJ/m2、拉伸断裂强度为58.8MPa；所述的弯曲强度测试是按标准ASTM D790-03进行测试；所述的冲击强度是按简支梁无缺口冲击强度ASTM D256-06进行测试；所述的拉伸强度是先注塑成ASTMD638标准尺寸试片，然后再按照此标准进行拉伸强度的测试；由此可以看出，本发明方法进行的冷离子体处理能够有效的提升再加工回收材料的力学品质。
实施例3
一种废旧塑料颗粒的再利用处理方法，包括如下步骤：
（一）、加热干燥处理：将废旧塑料颗粒投入到干燥箱内进行加热干燥处理，期间保持干燥的温度为95℃、时长为60min，完成后取出得干燥料备用；
（二）、预混处理：将步骤（一）所得的干燥料、马来酸酐、过氧化二异丙苯、二辛基琥珀酸磺酸钠、丙酮溶液对应按照重量比100:1.5: 0.2: 0.5: 7进行混合投入到搅拌罐内，然后高速搅拌处理20min后取出得预混料备用；
（三）、共混料制备：将步骤（二）所得的预混料放在常温条件下自然挥发4h，待其中的丙酮挥发完毕后将其放入电晕放电仪中进行电晕处理，完成后再取出投入到双螺杆挤出机内，挤出造粒后得共混料备用；
（四）、木质纤维材料处理：先对木质纤维材料进行蒸汽爆破处理，然后再将其放入到冷离子体设备中进行冷离子体处理，随后再将其浸入到硅烷偶联剂溶液中浸泡处理3h，最后取出投入到真空干燥器内进行干燥处理，完成后取出备用；
（五）、原材料称取混合：先按对应重量份称取下列原材料：50份步骤（三）所得的共混料、60份步骤（四）处理后的木质纤维材料、3份PE蜡；随后将上述称取的所有原材料共同投入到混料机内进行混料处理，最后取出得混合料A备用；
（六）、挤出成型：将步骤（五）所得的混合料A投入到双阶挤出机内进行连续挤出成型，最后取出冷却即得成品。
进一步的，步骤（一）中所述的废旧塑料颗粒按重量百分比由80%的PP、20%的PE组成。
进一步的，步骤（二）中所述的丙酮溶液中丙酮的质量分数为20%；所述的高速搅拌处理时控制搅拌的转速为1800转/分钟。
进一步的，步骤（三）中所述的电晕处理时控制电晕放电仪中的电压为16kV；所述的挤出造粒处理时控制双螺杆挤出机的双螺杆转速为50转/分钟，其内的温度控制为200℃。
进一步的，步骤（四）中所述的冷离子体处理时的设备为DBD冷离子体设备，处理时的功率控制为2.5kW；所述的硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的质量分数为25%，所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh550；所述的干燥处理时控制真空干燥器内的真空度为10~15Pa、温度为85℃。
进一步的，步骤（五）中所述的混料处理时控制混料机内的温度为100℃、混合的转速为1300转/分钟、混合的时长为30min。
进一步的，步骤（六）中所述的挤出成型时控制双阶挤出机的挤出温度为175℃、模具温度为180℃；第一阶双螺杆的转速为40转/分钟、第二阶单螺杆的转速为15转/分钟。
对比实施例3
本对比实施例3与实施例3相比，省去了步骤（四）木质纤维材料处理的整个操作，后续直接对木质纤维材料进行添加使用，除此外的方法步骤均相同。
为了对比本发明效果，对上述实施例2、对比实施例2对应加工制得的回收料进行性能测试，具体结果如下：实施例2材料的弯曲强度为106.7MPa、冲击强度为20.3kJ/m2、拉伸强度为88.6 MPa；对比实施例2材料的弯曲强度为69.1MPa、冲击强度为10.2kJ/m2、拉伸断裂强度为44.4MPa；所述的弯曲强度测试是按标准ASTM D790-03进行测试；所述的冲击强度是按简支梁无缺口冲击强度ASTM D256-06进行测试；所述的拉伸强度是先注塑成ASTMD638标准尺寸试片，然后再按照此标准进行拉伸强度的测试；由此可以看出，本发明方法对木质纤维材料进行的特殊的加工处理能够有效的提升再加工回收材料的力学品质。

Claims (7)

1.一种废旧塑料颗粒的再利用处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
（一）、加热干燥处理：将废旧塑料颗粒投入到干燥箱内进行加热干燥处理，期间保持干燥的温度为90~95℃、时长为50~60min，完成后取出得干燥料备用；
（二）、预混处理：将步骤（一）所得的干燥料、马来酸酐、过氧化二异丙苯、二辛基琥珀酸磺酸钠、丙酮溶液对应按照重量比90~100:1~1.5:0.1~0.2: 0.3~0.5:5~7进行混合投入到搅拌罐内，然后高速搅拌处理15~20min后取出得预混料备用；
（三）、共混料制备：将步骤（二）所得的预混料放在常温条件下自然挥发3~4h，待其中的丙酮挥发完毕后将其放入电晕放电仪中进行电晕处理，完成后再取出投入到双螺杆挤出机内，挤出造粒后得共混料备用；
（四）、木质纤维材料处理：先对木质纤维材料进行蒸汽爆破处理，然后再将其放入到冷离子体设备中进行冷离子体处理，随后再将其浸入到硅烷偶联剂溶液中浸泡处理2~3h，最后取出投入到真空干燥器内进行干燥处理，完成后取出备用；
（五）、原材料称取混合：先按对应重量份称取下列原材料：45~50份步骤（三）所得的共混料、55~60份步骤（四）处理后的木质纤维材料、2~3份PE蜡；随后将上述称取的所有原材料共同投入到混料机内进行混料处理，最后取出得混合料A备用；
（六）、挤出成型：将步骤（五）所得的混合料A投入到双阶挤出机内进行连续挤出成型，最后取出冷却即得成品。
2.根据权利要求1所述的一种废旧塑料颗粒的再利用处理方法，其特征在于，步骤（一）中所述的废旧塑料颗粒按重量百分比由50~80%的PP、20~35%的PE、0~15%PS组成。
3.根据权利要求1所述的一种废旧塑料颗粒的再利用处理方法，其特征在于，步骤（二）中所述的丙酮溶液中丙酮的质量分数为15~20%；所述的高速搅拌处理时控制搅拌的转速为1500~1800转/分钟。
4.根据权利要求1所述的一种废旧塑料颗粒的再利用处理方法，其特征在于，步骤（三）中所述的电晕处理时控制电晕放电仪中的电压为14~16kV；所述的挤出造粒处理时控制双螺杆挤出机的双螺杆转速为45~50转/分钟，其内的温度控制为195~200℃。
5.根据权利要求1所述的一种废旧塑料颗粒的再利用处理方法，其特征在于，步骤（四）中所述的冷离子体处理时的设备为DBD冷离子体设备，处理时的功率控制为2~2.5kW；所述的硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的质量分数为20~25%，所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh550；所述的干燥处理时控制真空干燥器内的真空度为10~15Pa、温度为80~85℃。
6.根据权利要求1所述的一种废旧塑料颗粒的再利用处理方法，其特征在于，步骤（五）中所述的混料处理时控制混料机内的温度为95~100℃、混合的转速为1200~1300转/分钟、混合的时长为25~30min。
7.根据权利要求1所述的一种废旧塑料颗粒的再利用处理方法，其特征在于，步骤（六）中所述的挤出成型时控制双阶挤出机的挤出温度为165~175℃、模具温度为170~180℃；第一阶双螺杆的转速为35~40转/分钟、第二阶单螺杆的转速为10~15转/分钟。
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CN112746608A (zh) * 2021-01-05 2021-05-04 陕西隆岳地基基础工程有限公司 一种地下连续墙施工方法
CN114524940A (zh) * 2022-02-22 2022-05-24 江苏省农业科学院 一种基于等离子体和超支化耦合对小麦秸秆表面改性方法

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