CN111138829A

CN111138829A - 一种聚苯醚再生料及其制备工艺

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Publication number: CN111138829A
Application number: CN201911407552.3A
Authority: CN
Inventors: 李嘉荣; 杨茗棋; 俞潮兴
Original assignee: Ricai Composite Plastics Shenzhen Co ltd
Current assignee: Ricai Composite Plastics Shenzhen Co ltd
Priority date: 2019-12-31
Filing date: 2019-12-31
Publication date: 2020-05-12

Abstract

本发明涉及一种聚苯醚再生料及其制备工艺，涉及再生料的技术领域，按照质量百分比计，包括废旧聚苯醚97.1～98.3%、乙烯丙烯酸共聚物0.8～1.2%、纳米二氧化硅0.4～0.6%、抗氧剂0.2～0.5%、增韧剂0.1～0.3%、热稳定剂0.02～0.05%、润滑剂0.03～0.06%、阻燃剂0.05～0.1%、石蜡0.01～0.03%以及硬脂酸钙0.03～0.05%。本发明制备的聚苯醚再生料，力学性能优异，能够延长由其制备的制品的使用时长；本发明的的制备工艺，制备出的聚苯醚再生料性能稳定且制备工艺简单、方便操作。

Description

一种聚苯醚再生料及其制备工艺

技术领域

本发明涉及再生料的技术领域，尤其是涉及一种聚苯醚再生料及其制备工艺。

背景技术

聚苯醚树脂作为五大工程塑料之一，具有良好的阻燃性、耐高温性、电绝缘性、尺寸稳定性及其它优良的物理力学性能，聚苯醚的长期使用范围在-127～120℃，且在长期负荷下具有优良的尺寸稳定性和突出的电绝缘性，因而广泛应用于电子电器工业、汽车工业、工业机械和外壳医疗器械等领域。由于聚苯醚消耗量大，废旧的聚苯醚通过传统的填埋、焚烧等处理方式，会对环境造成污染，因此聚苯醚再生料应运而生。聚苯醚再生料是指将使用过的聚苯醚树脂料，经过回收、热化、挤出造粒，可以再次加工使用，把经过回收挤出的聚苯醚叫做聚苯醚再生料，聚苯醚再生料能够在一定程度上缓解废弃的聚苯醚树脂对环境带来的污染。

聚苯醚再生料与聚苯醚新料相比最大的优点是价格低廉，生产成本低于新料，但是由聚苯醚再生料制备的塑料制品，由于经过多次加工改性，聚苯醚再生料开始出现降解、分子量下降、分子量分布宽，并且会含有一些不相容的小分子杂质，导致由聚苯醚再生料制备的塑料制品会出现粒子质脆、抗冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率等力学性能下降，从而降低其使用寿命。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种聚苯醚再生料，力学性能优异，能够延长由其制备的制品的使用时长；本发明的目的之二是提供一种聚苯醚再生料的制备工艺，制备出的聚苯醚再生料性能稳定且制备工艺简单、方便操作。

本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：一种聚苯醚再生料，按照质量百分比计，包括废旧聚苯醚97.1～98.3％、乙烯丙烯酸共聚物0.8～1.2％、纳米二氧化硅0.4～0.6％、抗氧剂0.2～0.5％、增韧剂0.1～0.3％、热稳定剂0.02～0.05％、润滑剂0.03～0.06％、阻燃剂0.05～0.1％、石蜡0.01～0.03％以及硬脂酸钙0.03～0.05％。

通过采用上述技术方案，废旧聚苯醚回收后，再将其作为原料生产聚苯醚再生料，能够减少聚苯醚对环境造成的污染，乙烯丙烯酸共聚物是一种具有热塑性和极高粘结性的聚合物，由于羧基的存在以及氢键的作用，聚合物的结晶化被抑制，因此提高了乙烯丙烯酸共聚物的韧性和透明性，另外乙烯丙烯酸共聚物与聚苯醚之间的相容性好，将其加入到聚苯醚再生料中，能够提高聚苯醚再生料的韧性，从而提高其断裂伸长率和拉伸强度。

纳米二氧化硅具有极大的比表面积，表面原子又有极高的不饱和性，因此表面活性非常大，环氧基团在界面上与纳米粒子形成远大于范德华力的作用，能很好地引发微裂纹，吸收能量，纳米二氧化硅既能引发银纹，又能终止裂纹。同时，纳米二氧化硅具有很强的刚性，裂纹在扩展时遇到纳米粒子发生择向或偏转，吸收能量而达到增韧目的。另外，纳米粒子与聚苯醚具有良好的相容性，使聚苯醚再生料对冲击能量的分散能力和吸收能力提高，使得聚苯醚再生料的韧性增大。加入的增韧剂能够进一步提高聚苯醚再生料的抗冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率等力学性能。

抗氧剂捕捉活性游离基使得连锁反应中断，加入抗氧剂能够延缓聚苯醚再生料的降解过程，从而延长其使用寿命。加入润滑剂，能够降低各原料之间以及原料与加工设备之间的摩擦力，从而降低熔体的流动阻力、降低熔体粘度、提高熔体的流动性，避免熔体与设备之间粘附，提高聚苯醚再生料表面的光洁度，从而提高聚苯醚再生料的品质。加入热稳定剂，能够提高聚苯醚再生料的热稳定性，从而提高由聚苯醚再生料制备的制品的热稳定性，降低热分解情况的发生。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述抗氧剂至少包括抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂DSTP中的一种。

通过采用上述技术方案，抗氧剂1010中的苯酚结构容易捕捉聚苯醚分子中的游离自由基，同时抗氧剂1010苯酚位置邻位上的叔丁基属于给电子基团，能够提高苯酚上的羟基捕捉自由基的能力，另外抗氧剂1010中含有酯基官能团，与聚苯醚的相容性好。抗氧剂168通过分解聚苯醚进一步降解所产生的过氧化物，从而达到抗氧化的目的，还能够提高聚苯醚再生料的热稳定性能。抗氧剂DSTP无毒、不溶于水、不污染、不着色、耐热性好，应用在聚苯醚再生料中，安全性能高。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述增韧剂为马来酸酐接枝氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物。

通过采用上述技术方案，马来酸酐接枝氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物能够与聚苯醚混溶，含有活性基团，在聚苯醚挤出过程中参与聚苯醚的固化过程，提高聚苯醚的断裂伸长率和冲击强度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述热稳定剂至少包括二丁基二月硅酸锡、亚磷酸三烷基酯中的一种。

通过采用上述技术方案，二丁基二月硅酸锡具有捕获自由基的能力，当它与大分子自由基反应之后，使自由基终止，而本身成为较稳定的自由基，能够阻止或减缓聚苯醚再生料的热降解，二丁基二月硅酸锡还具有润滑性好、加工性好的效果。亚磷酸三烷基酯能够提高聚苯醚再生料制品的耐热性、着色性以及透明性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述润滑剂至少包括聚乙烯蜡或氧化聚乙烯蜡中的一种。

通过采用上述技术方案，聚乙烯蜡作为润滑剂，其化学性质稳定，聚乙烯蜡与聚苯醚相容性好，能够改善熔融物的流动性，使得聚苯醚再生料生产过程更易挤出。氧化聚乙烯蜡粘度低、软化点高、硬度高、热稳定性好、高温挥发性低，既有极优的外部润滑性，又有较强的内部润滑作用，氧化聚乙烯蜡含有羟基和羧基，与聚苯醚之间的相容性好。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述阻燃剂至少包括聚磷酸铵、十溴二苯乙烷、季戊四醇中的一种。

通过采用上述技术方案，聚磷酸铵遇热会膨胀，对基材表面进行覆盖，隔绝空气，从而达到阻燃效果，且本身无毒无味，不产生腐蚀性气体；十溴二苯乙烷中溴含量高，热稳定性好，抗紫外性能佳，其阻燃机理是当高聚物分解时，十溴二苯乙烷也开始分解，产生溴化氢，溴化氢消耗高分子讲解产生的自由基，延缓或中断燃烧的链反应，而且溴化氢是一种难燃的气体，密度比空气大，可在高分子材料表面形成屏障，降低可燃性气体的密度，从而起到阻燃效果；季戊四醇属于膨胀型阻燃剂，燃烧时膨胀，覆盖在聚苯醚再生料表面，隔绝空气，阻止燃烧，从而达到阻燃的效果。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述聚苯醚再生料还包括阻燃协效剂0.04～0.07％。

通过采用上述技术方案，阻燃协效剂与阻燃剂之间的协同作用，能够进一步提高阻燃效果，提高由聚苯醚再生料制备的产品的阻燃性能。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述阻燃协效剂为剥片高岭土或剥片蒙脱土。

通过采用上述技术方案，剥片高岭土与剥片蒙脱土的作用是与加入的阻燃剂在阻燃性能上具有协同作用，剥片高岭土与剥片蒙脱土为纳米结构，聚苯醚再生料燃烧时，剥片高岭土与剥片蒙脱土能够在聚苯醚再生料表面聚集，在聚苯醚再生料表面形成一层致密的保护层，防止燃烧进一步进行，能够有效保护聚苯醚再生料。

本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：一种聚苯醚再生料及其制备工艺，具体包括如下步骤：

步骤1、混料：废旧聚苯醚除杂、清洗，然后粉碎后与配方中其他物质搅拌5～15min混合均匀，得到混合料；

步骤2、挤出：将步骤1混合均匀的混合料输送至挤出机混炼均匀，然后再挤出，挤出机温度设定为一区245～265℃、二区245～265℃、三区250～270℃、四区255～275℃、五区255～275℃、六区255～275℃、七区260～280℃、八区260～280℃以及机头温度为265～285℃；

步骤3、冷却、经过挤出的产品先冷，再干燥处理；

步骤4、切粒：冷却后的产品切割成所需长度；

步骤5、筛选：切粒后的产品进一步筛选出所需的尺寸，进行储备。

通过采用上述技术方案，回收的废旧聚苯醚含有杂质，除杂后再清洗，能够避免杂质对聚苯醚再生料性能的影响，各原料混合均匀后，输送到挤出机中混炼，挤出机各区温度逐步升温，能够使得混合料在挤出机中充分混炼均匀，使得挤出的聚苯醚再生料性能均一，不会造成局部不均的现象，挤出的产品冷却后在切粒，使得产品尺寸稳定，不会由于温度变化而发生变化。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述步骤3中通过水槽冷却，水槽前端温度为35～45℃，水槽后端温度为25～35℃。

通过采用上述技术方案，水槽前端温度高于后端温度，可以使得经过挤出的产品缓慢冷却，缓慢冷却的过程可以充分形成大球晶，得到聚苯醚再生料的结晶度高，从而使得聚苯醚再生料的力学性能优异；急速冷却，容易导致聚苯醚结晶度低，出现不规则晶体，导致聚苯醚再生料的力学性能局部降低，影响聚苯醚再生料的质量。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.废旧聚苯醚回收后，再将其作为原料生产聚苯醚再生料，能够减少聚苯醚对环境造成的污染，乙烯丙烯酸共聚物是一种具有热塑性和极高粘结性的聚合物，由于羧基的存在以及氢键的作用，聚合物的结晶化被抑制，因此提高了乙烯丙烯酸共聚物的韧性和透明性，另外乙烯丙烯酸共聚物与聚苯醚之间的相容性好，将其加入到聚苯醚再生料中，能够提高聚苯醚再生料的韧性，从而提高其断裂伸长率和拉伸强度；

2.纳米二氧化硅具有极大的比表面积，表面原子又有极高的不饱和性，因此表面活性非常大，环氧基团在界面上与纳米粒子形成远大于范德华力的作用，能很好地引发微裂纹，吸收能量，纳米二氧化硅既能引发银纹，又能终止裂纹。同时，纳米二氧化硅具有很强的刚性，裂纹在扩展时遇到纳米粒子发生择向或偏转，吸收能量而达到增韧目的。另外，纳米粒子与聚苯醚具有良好的相容性，使聚苯醚再生料对冲击能量的分散能力和吸收能力提高，使得聚苯醚再生料的韧性增大。加入的增韧剂能够进一步提高聚苯醚再生料的抗冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率等力学性能；

3.回收的废旧聚苯醚含有杂质，除杂后再清洗，能够避免杂质对聚苯醚再生料性能的影响，各原料混合均匀后，输送到挤出机中混炼，挤出机各区温度逐步升温，能够使得混合料在挤出机中充分混炼均匀，使得挤出的聚苯醚再生料性能均一，不会造成局部不均的现象，挤出的产品冷却后在切粒，使得产品尺寸稳定，不会由于温度变化而发生变化。

附图说明

图1是本发明聚苯醚再生料的制备工艺的流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明。

实施例1

表1为实施例1的一种聚苯醚再生料的各组分及其质量

一种聚苯醚再生料的制备工艺，具体包括如下步骤：

步骤1、混料：废旧聚苯醚除杂、清洗，然后粉碎后与实施例1配方中其他物质在混合机中搅拌5min混合均匀，得到混合料；

步骤2、挤出：将步骤1混合均匀的混合料输送至挤出机混炼均匀，然后再挤出，挤出机温度设定为一区245℃、二区250℃、三区260℃、四区265℃、五区270℃、六区275℃、七区275℃、八区280℃以及机头温度为285℃；

步骤3、冷却、挤出的产品经过水槽冷却，水槽前端温度为45℃，后端为35℃，然后再经过吸水机除去挤出产品表面的水分，再进行干燥处理；

步骤4、切粒：冷却后的产品切割成所需长度；

实施例2

表2为实施例2的一种聚苯醚再生料的各组分及其质量

一种聚苯醚再生料的制备工艺，具体包括如下步骤：

步骤1、混料：废旧聚苯醚除杂、清洗，然后粉碎后与实施例2配方中其他物质在混合机中搅拌15min混合均匀，得到混合料；

步骤2、挤出：将步骤1混合均匀的混合料输送至挤出机混炼均匀，然后再挤出，挤出机温度设定为一区245℃、二区245℃、三区250℃、四区255℃、五区255℃、六区255℃、七区260℃、八区260℃以及机头温度为265℃；

步骤3、冷却、挤出的产品经过水槽冷却，水槽前端温度为40℃，后端为30℃，然后再经过吸水机除去挤出产品表面的水分，再进行干燥处理；

步骤4、切粒：冷却后的产品切割成所需长度；

实施例3

表3为实施例3的一种聚苯醚再生料的各组分及其质量

一种聚苯醚再生料的制备工艺，具体包括如下步骤：

步骤1、混料：废旧聚苯醚除杂、清洗，然后粉碎后与实施例3配方中其他物质在混合机中搅拌10min混合均匀，得到混合料；

步骤2、挤出：将步骤1混合均匀的混合料输送至挤出机混炼均匀，然后再挤出，挤出机温度设定为一区265℃、二区265℃、三区270℃、四区275℃、五区275℃、六区275℃、七区280℃、八区280℃以及机头温度为285℃；

步骤3、冷却、挤出的产品经过水槽冷却，水槽前端温度为35℃，后端为25℃，然后再经过吸水机除去挤出产品表面的水分，再进行干燥处理；

步骤4、切粒：冷却后的产品切割成所需长度；

实施例4

表4为实施例4的一种聚苯醚再生料的各组分及其质量

一种聚苯醚再生料的制备工艺，具体包括如下步骤：

步骤1、混料：废旧聚苯醚除杂、清洗，然后粉碎后与实施例4配方中其他物质在混合机中搅拌15min混合均匀，得到混合料；

步骤2、挤出：将步骤1混合均匀的混合料输送至挤出机混炼均匀，然后再挤出，挤出机温度设定为一区255℃、二区260℃、三区260℃、四区265℃、五区265℃、六区275℃、七区280℃、八区280℃以及机头温度为285℃；

步骤4、切粒：冷却后的产品切割成所需长度；

实施例5

表5为实施例5的一种聚苯醚再生料的各组分及其质量

一种聚苯醚再生料的制备工艺，具体包括如下步骤：

步骤1、混料：废旧聚苯醚除杂、清洗，然后粉碎后与实施例5配方中其他物质在混合机中搅拌10min混合均匀，得到混合料；

步骤2、挤出：将步骤1混合均匀的混合料输送至挤出机混炼均匀，然后再挤出，挤出机温度设定为一区250℃、二区255℃、三区260℃、四区265℃、五区270℃、六区275℃、七区270℃、八区275℃以及机头温度为280℃；

步骤4、切粒：冷却后的产品切割成所需长度；

对比例1

一种聚苯醚再生料，与实施例5的区别在于，不包括乙烯丙烯酸共聚物，其它同实施例5。

对比例2

一种聚苯醚再生料，与实施例5的区别在于，不包括马来酸酐接枝氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，其它同实施例5。

对比例3

一种聚苯醚再生料，与实施例5的区别在于，不包括纳米二氧化硅，其它同实施例5。

实施例和对比例制备的聚苯醚再生料进行如下性能测试：

断裂伸长率：参照GB/T1040.1-2018《塑料拉伸性能的测定》；

热变形温度：参照GB/T1634.1-2004《塑料负荷变形温度的测定》进行测试；

弯曲强度：参照GB/T9341-2000《塑料弯曲性能试验方法》进行测试；

冲击强度：参照GB/T1843-2008《塑料悬臂梁冲击强度的测定》进行测试。

表6为性能测试结果

根据实施例6和对比例1～对比例3的性能测试结果表明，乙烯丙烯酸共聚物、马来酸酐接枝氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物以及纳米二氧化硅共同加入到聚苯醚再生料中，使得聚苯醚再生料的力学性能更优异。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，并非对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims

1.一种聚苯醚再生料，其特征在于：按照质量百分比计，包括废旧聚苯醚97.1～98.3%、乙烯丙烯酸共聚物0.8～1.2%、纳米二氧化硅0.4～0.6%、抗氧剂0.2～0.5%、增韧剂0.1～0.3%、热稳定剂0.02～0.05%、润滑剂0.03～0.06%、阻燃剂0.05～0.1%、石蜡0.01～0.03%以及硬脂酸钙0.03～0.05%。

2.根据权利要求1所述的一种聚苯醚再生料，其特征在于：所述抗氧剂至少包括抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂DSTP中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种聚苯醚再生料，其特征在于：所述增韧剂为马来酸酐接枝氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物。

4.根据权利要求1所述的一种聚苯醚再生料，其特征在于：所述热稳定剂至少包括二丁基二月硅酸锡、亚磷酸三烷基酯中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种聚苯醚再生料，其特征在于：所述润滑剂至少包括聚乙烯蜡或氧化聚乙烯蜡中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种聚苯醚再生料，其特征在于：所述阻燃剂至少包括聚磷酸铵、十溴二苯乙烷、季戊四醇中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种聚苯醚再生料，其特征在于：所述聚苯醚再生料还包括阻燃协效剂0.04～0.07%。

8.根据权利要求7所述的一种聚苯醚再生料，其特征在于：所述阻燃协效剂为剥片高岭土或剥片蒙脱土。

9.一种聚苯醚再生料的制备工艺，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤3、冷却、经过挤出的产品先冷，再干燥处理；

步骤4、切粒：冷却后的产品切割成所需长度；

10.根据权利要求9所述的一种聚苯醚再生料的制备工艺，其特征在于：所述步骤3中通过水槽冷却，水槽前端温度为35～45℃，水槽后端温度为25～35℃。