CN111100472A - 一种复合塑料粉末及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于塑料制品技术领域，具体涉及一种复合塑料粉末及其制备方法。本发明使用经过分拣的废旧塑料，不仅可以控制成本，还能简化工艺流程，节约能耗，轻污染和无污染的塑料在处理时也得以采用对环境和人体更加友好的工艺，在塑料粉末中复合了陶瓷化聚烯烃，陶瓷化聚烯烃在遇到高温或燃烧时，能抵挡火焰的烧蚀，也能避免内部分解的可燃性气体向外部逸散。塑料粉末在制备时首先对废旧塑料进行了分级，能够针对不同级别的塑料进行差异化处理，不仅加快了处理节奏还降低了生产能耗，并且采用蒸洗工艺显著降低了对环境和人体的危害。

Description

一种复合塑料粉末及其制备方法
技术领域
本发明属于塑料制品技术领域，具体涉及一种复合塑料粉末及其制备方法。
背景技术
塑料粉末，又称为塑胶粉末，是将塑胶材料进行粉末化之后得到的产品，因为抗老化、抗腐蚀、耐候性强、色彩丰富等优异特性，在激光烧结、3D打印等，尤其是建筑涂装领域得到了广泛的应用。因为塑料制品难以降解对环境污染极大，因此在很多制备塑料粉末工艺中采用的都是废旧塑料，但是对废旧塑料并不加以区分，有些重污染的塑料制品还采用酸洗等对环境和人体毒害作用很大的工艺进行处理。
目前常规的技术方案里，塑料粉末作为涂料使用时并未做特殊处理，尤其是在建筑物外墙涂装过程中，通常更看重塑料粉末抗老化、热导率低等优势，却没注意常规塑料粉末阻燃性极差，一旦着火很容易造成火势顺着外墙迅速蔓延，造成火情迅速恶化，给人民生命财产安全带去巨大威胁。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种抗老化、导热率低、尤其是能够耐高温、阻燃性好的塑料粉末。
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种复合塑料粉末，所述复合塑料粉末的原料组成包括：分拣废旧塑料、陶瓷化聚烯烃、酚醛树脂、增强纤维、空心微珠。不同于常规技术采用将各种废旧塑料不加区分全部投入使用，使用过程不可避免的需要用环境危害很大的酸洗工艺对塑料进行处理，并且在处理过程中轻度污染甚至无污染的塑料很容易被重污染的塑料造成二次污染，造成最终产品塑料粉末的品质变差，本发明使用经过分拣的废旧塑料，污染很严重的塑料可以另作他用，轻污染和无污染的塑料在处理时也可以采用对环境和人体更加友好的工艺，利用废旧塑料不仅可以控制成本，还能简化工艺流程，节约能耗，更是一种环境友好型的选择和方案。
进一步的，按照质量份计，各原料组分为：分拣废旧塑料80-95份、陶瓷化聚烯烃15-20份、酚醛树脂10-15份、增强纤维6-10份、空心微珠2-6份。
进一步的，所述增强纤维包括玻璃纤维、石英纤维、芳纶纤维中的一种或多种。
进一步的，所述增强纤维为短纤维，所述增强纤维的长度介于80-120μm。
进一步的，所述空心微珠包括空心陶瓷微珠、空心玻璃微珠、空心玻化微珠中的一种或多种。
进一步的，所述空心微珠的粒径介于25-50μm。
一种复合塑料粉末的制备方法，包括以下步骤：
（A）将分拣废旧塑料进行预处理，得到初级料；
（B）将步骤（A）所得初级料在240-320℃的条件下进行熔炼，然后在0.2-0.3MPa的条件下冷却到160℃并保持温度，得到一次熔炼料；
（C）将陶瓷化聚烯烃、酚醛树脂加入步骤（B）所得一次熔炼料中，在150-160℃的条件下进行混合和熔炼，然后在0.15-0.25MPa的条件下冷却到150℃并保持温度，得到二次熔炼料；
（D）将增强纤维、空心微珠、步骤（C）所得二次熔炼料在140-150℃、85-95rpm的条件下充分混合后冷却至80-90℃，得到混合料；
（E）将步骤（D）所得混合料进行辊压，出料厚度为0.8-1.1mm，得到辊压料；
（F）待步骤（E）所得辊压料冷却至35-45℃后进行造粒，得到颗粒料；
（H）将步骤（F）所得颗粒料在5-10℃条件下粉碎，得到复合塑料粉末。
各种原料组分，分为不同的顺序，在不同的工艺条件下加入，使各组分充分融合，内部组分均匀分布也提高了塑料粉末的综合性能。混合-熔炼-混合-辊压-粉碎的工艺流程能提高粉末内部的聚合程度，尤其是辊压工艺的设置，使粉末更加紧实，耐候性抗老化性能得到大幅提升。
进一步的，所述步骤（A）包括以下分步骤：
（a1）将分拣废旧塑料按照大小进行分级，分为0-10mm、10-100mm、100-800mm、800-1500mm四个等级；
（a2）将0-10mm、10-100mm、100-800mm等级的分拣废旧塑料放入透气金属容器中，再与800-1500mm等级的分拣废旧塑料一起进行超声波震荡清洗；
（a3）将0-10mm、10-100mm、100-800mm等级的分拣废旧塑料连同对应透气容器放入蒸洗室，800-1500mm等级的分拣废旧塑料穿孔悬挂在支架上放入蒸洗室，在100-140℃条件下进行高压蒸汽喷洗。
（a4）将蒸汽喷洗后的分拣废旧塑料干燥备用。
废旧塑料的预处理工艺首先按照大小对塑料进行了分级，在后续的处理过程中就能针对不同大小塑料制定不同的工艺参数，使得处理成本与材料性能达到平衡，并且经常被塑料制品行业忽视的10mm以下的微小塑料也被巧妙利用起来，大大提高了废旧资源的利用率。
进一步的，所述分步骤（a3）中0-10mm、10-100mm、100-800mm、800-1500mm等级的分拣废旧塑料对应的蒸汽喷洗时间为10-15min、30-90min、100-120min、120-150min。
本发明具有以下有益效果：
1、使用经过分拣的废旧塑料，轻污染和无污染的塑料在处理时也可以采用对环境和人体更加友好的工艺，另外利用废旧塑料不仅可以控制成本，还能简化工艺流程，节约能耗，更是一种环境友好型的选择和方案。
2、在塑料粉末中复合了陶瓷化聚烯烃，陶瓷化聚烯烃在遇到高温或燃烧时，会迅速从高分子状态转化为陶瓷状态，形成表面坚硬的壳体，能抵挡火焰的烧蚀，也能阻挡内部分解的可燃性气体向外部逸散。
3、在塑料粉末中复合了增强纤维，增强纤维提高了制备过程中的成形性，也使得塑料粉末能在涂料溶剂中快速分散，在使用和涂覆时还促进涂料的黏附性，促进涂料与被涂覆面紧密贴合。
4、塑料粉末在制备时首先对废旧塑料进行了分级，能够针对不同级别的塑料进行差异化处理，不仅加快了处理节奏还降低了生产能耗，并且利用蒸洗工艺替代了传统技术采用的酸洗等工序，显著降低了对环境和人体的危害。
具体实施方式
一种复合塑料粉末，所述复合塑料粉末的原料组成包括：分拣废旧塑料、陶瓷化聚烯烃、酚醛树脂、增强纤维、空心微珠。不同于常规技术采用将各种废旧塑料不加区分全部投入使用，使用过程不可避免的需要用环境危害很大的酸洗工艺对塑料进行处理，并且在处理过程中轻度污染甚至无污染的塑料很容易被重污染的塑料造成二次污染，造成最终产品塑料粉末的品质变差，本发明使用经过分拣的废旧塑料，污染很严重的塑料可以另作他用，轻污染和无污染的塑料在处理时也可以采用对环境和人体更加友好的工艺，利用废旧塑料不仅可以控制成本，还能简化工艺流程，节约能耗，更是一种环境友好型的选择和方案。
进一步的，按照质量份计，各原料组分为：分拣废旧塑料80-95份、陶瓷化聚烯烃15-20份、酚醛树脂10-15份、增强纤维6-10份、空心微珠2-6份。陶瓷化聚烯烃在遇到高温或燃烧时，会迅速从高分子状态转化为陶瓷状态，形成表面坚硬的壳体，能抵挡火焰的烧蚀，也能阻挡内部分解的可燃性气体向外部逸散。酚醛树脂可以大幅度提高塑料粉末的耐高温性能，还能显著增强各组分之间的粘结性。增强纤维提高了制备过程中的成形性，也使得塑料粉末能在涂料溶剂中快速分散，在使用和涂覆时还促进涂料的黏附性，促进涂料与被涂覆面紧密贴合。空心微珠经久耐候，因为具有空心结构，还能提供较佳的隔热性能。
进一步的，所述增强纤维包括玻璃纤维、石英纤维、芳纶纤维中的一种或多种。所述增强纤维为短纤维，所述增强纤维的长度介于80-120μm。增强纤维的种类在具体实施的时候可以根据需求和预算合理选用，在实验经验中显示玻璃纤维、石英纤维、芳纶纤维与其他成分具有更好的相融性，成形更加方便，在涂料溶剂中分散也更迅速、更均匀。增强纤维的长度过大则与其他组分的融合性较差，长度过小则增强效果不佳，因此通过理论分析和实验总结，发现长度介于80-120μm时既便于和其他组分的融合也能提供足够的增强效果。
进一步的，所述空心微珠包括空心陶瓷微珠、空心玻璃微珠、空心玻化微珠中的一种或多种。所述空心微珠的粒径介于25-50μm。空心微珠通常具有空心陶瓷微珠、空心玻璃微珠、空心玻化微珠等类型，选用时可以单一使用也可以混合使用，空心微珠体积过小会导致制备过程中流动性太大而分散不均匀，空心微珠体积过大会影响最终塑料粉末的粒度，而空心微珠的粒径介于25-50μm，既能满足工艺需求又不会对产品性能形成局限。
一种复合塑料粉末的制备方法，包括以下步骤：
（A）将分拣废旧塑料进行预处理，得到初级料，包括以下分步骤：
（a1）将分拣废旧塑料按照大小进行分级，分为0-10mm、10-100mm、100-800mm、800-1500mm四个等级。
（a2）将0-10mm、10-100mm、100-800mm等级的分拣废旧塑料放入透气金属容器中，再与800-1500mm等级的分拣废旧塑料一起进行超声波震荡清洗。
（a3）将0-10mm、10-100mm、100-800mm等级的分拣废旧塑料连同对应透气容器放入蒸洗室，800-1500mm等级的分拣废旧塑料穿孔悬挂在支架上放入蒸洗室，在100-140℃条件下进行高压蒸汽喷洗。特别的，分步骤（a3）中0-10mm、10-100mm、100-800mm、800-1500mm等级的分拣废旧塑料对应的蒸汽喷洗时间为10-15min、30-90min、100-120min、120-150min。
（a4）将蒸汽喷洗后的分拣废旧塑料干燥备用。
（B）将步骤（A）所得初级料在240-320℃的条件下进行熔炼，然后在0.2-0.3MPa的条件下冷却到160℃并保持温度，得到一次熔炼料。
（C）将陶瓷化聚烯烃、酚醛树脂加入步骤（B）所得一次熔炼料中，在150-160℃的条件下进行混合和熔炼，然后在0.15-0.25MPa的条件下冷却到150℃并保持温度，得到二次熔炼料。
（D）将增强纤维、空心微珠、步骤（C）所得二次熔炼料在140-150℃、85-95rpm的条件下充分混合后冷却至80-90℃，得到混合料。
（E）将步骤（D）所得混合料进行辊压，出料厚度为0.8-1.1mm，得到辊压料。
（F）待步骤（E）所得辊压料冷却至35-45℃后进行造粒，得到颗粒料。
（H）将步骤（F）所得颗粒料在5-10℃条件下粉碎，得到复合塑料粉末。
废旧塑料的预处理工艺首先按照大小对塑料进行了分级，在后续的处理过程中就能针对不同大小塑料制定不同的工艺参数，使得处理成本与材料性能达到平衡，不同级别的塑料处理时间、安放方式各有专门的设计，从整体而言部不仅提高了处理效率还降低了能源消耗，另外，经常被塑料制品行业忽视的10mm以下的微小塑料也被巧妙利用起来，大大提高了废旧资源的利用率。
各种原料组分，分为不同的顺序，在不同的工艺条件下加入，使各组分充分融合，内部组分均匀分布也提高了塑料粉末的综合性能。混合-熔炼-混合-辊压-粉碎的工艺流程能提高粉末内部的聚合程度，尤其是辊压工艺的设置，使粉末更加紧实，耐候性抗老化性能得到大幅提升。
需要说明的是，在本文中，诸如“包括”、“包含”或者其任何其他变体术语意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
上述实施方式为本发明较佳的实施例，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种复合塑料粉末，其特征在于：所述复合塑料粉末的原料组成包括：分拣废旧塑料、陶瓷化聚烯烃、酚醛树脂、增强纤维、空心微珠。
2.根据权利要求1所述的一种复合塑料粉末，其特征在于：按照质量份计，各原料组分为：分拣废旧塑料80-95份、陶瓷化聚烯烃15-20份、酚醛树脂10-15份、增强纤维6-10份、空心微珠2-6份。
3.根据权利要求1所述的一种复合塑料粉末，其特征在于：所述增强纤维包括玻璃纤维、石英纤维、芳纶纤维中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的一种复合塑料粉末，其特征在于：所述增强纤维为短纤维，所述增强纤维的长度介于80-120μm。
5.根据权利要求1所述的一种复合塑料粉末，其特征在于：所述空心微珠包括空心陶瓷微珠、空心玻璃微珠、空心玻化微珠中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的一种复合塑料粉末，其特征在于：所述空心微珠的粒径介于25-50μm。
7.一种根据权利要求1-6任意一项所述复合塑料粉末的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（A）将分拣废旧塑料进行预处理，得到初级料；
（B）将步骤（A）所得初级料在240-320℃的条件下进行熔炼，然后在0.2-0.3MPa的条件下冷却到160℃并保持温度，得到一次熔炼料；
（C）将陶瓷化聚烯烃、酚醛树脂加入步骤（B）所得一次熔炼料中，在150-160℃的条件下进行混合和熔炼，然后在0.15-0.25MPa的条件下冷却到150℃并保持温度，得到二次熔炼料；
（D）将增强纤维、空心微珠、步骤（C）所得二次熔炼料在140-150℃、85-95rpm的条件下充分混合后冷却至80-90℃，得到混合料；
（E）将步骤（D）所得混合料进行辊压，出料厚度为0.8-1.1mm，得到辊压料；
（F）待步骤（E）所得辊压料冷却至35-45℃后进行造粒，得到颗粒料；
（H）将步骤（F）所得颗粒料在5-10℃条件下粉碎，得到复合塑料粉末。
8.根据权利要求7所述的一种复合塑料粉末的制备方法，其特征在于：所述步骤（A）包括以下分步骤：
（a1）将分拣废旧塑料按照大小进行分级，分为0-10mm、10-100mm、100-800mm、800-1500mm四个等级；
（a2）将0-10mm、10-100mm、100-800mm等级的分拣废旧塑料放入透气金属容器中，再与800-1500mm等级的分拣废旧塑料一起进行超声波震荡清洗；
（a3）将0-10mm、10-100mm、100-800mm等级的分拣废旧塑料连同对应透气容器放入蒸洗室，800-1500mm等级的分拣废旧塑料穿孔悬挂在支架上放入蒸洗室，在100-140℃条件下进行高压蒸汽喷洗；
（a4）将蒸汽喷洗后的分拣废旧塑料干燥备用。
9.根据权利要求8所述的一种复合塑料粉末的制备方法，其特征在于：所述分步骤（a3）中0-10mm、10-100mm、100-800mm、800-1500mm等级的分拣废旧塑料对应的蒸汽喷洗时间为10-15min、30-90min、100-120min、120-150min。
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