CN111187472A - 一种车用聚丙烯材料的可再生方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车用聚丙烯材料的可再生方法，包括：回收聚丙烯材料破碎成小块并放入丙酮中搅拌并超声震荡处理；原料的称取；原料熔融挤出定形等步骤。本方法所制得的聚丙烯材料具有良好的性能，其注塑成品的力学性能与全新聚丙烯材料所制得的成品的力学性能相当，具有很好地利用前景；本方法通过丙酮的处理能有效减少、去除回收聚丙烯材料中的油漆以及极性的有机助剂；相比常规方法，使聚丙烯材料及其注塑成品具有更好的力学性能。

Description

一种车用聚丙烯材料的可再生方法
技术领域
本发明涉及聚丙烯材料领域，尤其涉及一种车用聚丙烯材料的可再生方法。
背景技术
近年来，汽车塑料的用量不断上升，平均每辆车上的塑料用量已增加到200kg，约占汽车总质量的20%，仅次于金属材料。聚丙烯由于密度小、绝缘性好、加工成本低、易成型等优点，而被广泛应用于汽车上。然而，随着越来越多的汽车进入报废处理阶段，大量废旧的车用聚丙烯带来了环境的压力；因此发展回收聚丙烯的可再生方法成为重要课题；由于在制成车用材料时，聚丙烯中会加入不少辅助材料，一些极性有机助剂混在聚丙烯中难以有效去除，会影响用回收聚丙烯制成的构件的力学性能；同时聚丙烯还会和油漆混在一起，不仅会影响用回收聚丙烯制成的构件的力学性能，还会影响其外观。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种能有效减少、去除混在回收聚丙烯中的油漆和有机助剂的车用聚丙烯材料的可再生方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：提供了一种车用聚丙烯材料的可再生方法，包括以下步骤：
（1）将回收聚丙烯材料破碎成面积不大于10cm2的小块放入丙酮中，搅拌并超声震荡；
（2）称取经步骤（1）处理的回收聚丙烯材料、聚丙烯树脂、硅烷偶联剂、马来酸酐接枝聚丙烯、埃洛石、天然纤维以及抗氧化剂；
（3）将步骤（2）所称取的材料混合，之后通入挤出机中熔融挤出；之后冷却定形，得到聚丙烯材料。
作为一种优选方案，所述步骤（1）中，搅拌速度为60-100rpm，超声震荡频率为40-80 KHz。
作为一种更优选方案，所述步骤（1）中，搅拌并超声震荡时间为5-10h。
作为一种更优选方案，所述步骤（1）中，丙酮温度为20-30℃。
作为一种优选方案，所述步骤（2）中，聚丙烯材料50-60质量份、聚丙烯树脂50-60质量份、硅烷偶联剂3-8质量份、马来酸酐接枝聚丙烯4-8质量份、埃洛石6-12质量份、天然纤维7-12质量份以及抗氧化剂1-3质量份。
作为一种更优选方案，所述步骤（2）中，天然纤维为纤维素纤维。
作为一种优选方案，所述步骤（3）中，挤出机为双螺杆挤出机，其各区温度不低于200℃。
作为一种更优选方案，所述步骤（3）中，采用循环水冷却。
本发明的有益技术效果在于：提供了一种能有效减少、去除混在回收聚丙烯中的油漆和有机助剂的车用聚丙烯材料的可再生方法；本方法所制得的聚丙烯材料具有良好的性能，其注塑成品的力学性能与全新聚丙烯材料所制得的成品的力学性能相当，具有很好地利用前景；本方法通过丙酮的处理能有效减少、去除回收聚丙烯材料中的油漆以及极性的有机助剂；相比常规方法，使聚丙烯材料及其注塑成品具有更好的力学性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种车用聚丙烯材料的可再生方法，包括以下步骤：
（1）将回收聚丙烯材料（已将通过常规方法可去除的杂质去除）破碎成面积不大于10cm2的小块放入30℃的丙酮中，搅拌并超声震荡5h；其中搅拌速度为100rpm，超声震荡频率为80 KHz；
聚丙烯为非极性材料，丙酮在常温下难以溶解；该步骤用于减少、去除回收聚丙烯材料中的油漆以及极性的有机助剂，提高聚丙烯材料及其注塑成品的质量；
（2）称取经步骤（1）处理的回收聚丙烯材料50质量份、聚丙烯树脂50质量份、硅烷偶联剂3质量份、马来酸酐接枝聚丙烯8质量份、埃洛石12质量份、天然纤维10质量份以及抗氧化剂1质量份；
其中，硅烷偶联剂为KH550，马来酸酐接枝聚丙烯的接枝率为2.5wt%，两者的作用在于改善复合材料界面的相容性以及提高力学性能的作用机理；埃洛石在电子显微镜下可见晶体呈直的或弯曲的管状形态，有利于提高复合材料及其注塑成品的拉伸强度、弯曲强度等力学性能；天然纤维为纤维素纤维，纤维直径为5-8µm，长度为15-20㎜，有利于复合材料及其注塑成品力学性能的提高；抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂；
（3）将步骤（2）所称取的材料充分混合，之后通入双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出机各区温度不低于200℃，挤出机机头温度为240℃，压力为15MPa；之后循环水冷却，造粒，得到聚丙烯树脂母粒。
实施例2
一种车用聚丙烯材料的可再生方法，包括以下步骤：
（1）将回收聚丙烯材料破碎成面积不大于10cm2的小块放入27℃的丙酮中，搅拌并超声震荡8h；其中搅拌速度为80rpm，超声震荡频率为60 KHz；
（2）称取经步骤（1）处理的回收聚丙烯材料50质量份、聚丙烯树脂50质量份、硅烷偶联剂5质量份、马来酸酐接枝聚丙烯5质量份、埃洛石10质量份、天然纤维12质量份以及抗氧化剂2质量份；
（3）将步骤（2）所称取的材料充分混合，之后通入双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出机各区温度不低于200℃，挤出机机头温度为230℃，压力为18MPa；之后循环水冷却，造粒，得到聚丙烯树脂母粒。
所用材料的理化性质与步骤（1）相同。
实施例3
一种车用聚丙烯材料的可再生方法，包括以下步骤：
（1）将回收聚丙烯材料破碎成面积不大于10cm2的小块放入20℃的丙酮中，搅拌并超声震荡10h；其中搅拌速度为60rpm，超声震荡频率为40 KHz；
（2）称取经步骤（1）处理的回收聚丙烯材料60质量份、聚丙烯树脂60质量份、硅烷偶联剂8质量份、马来酸酐接枝聚丙烯4质量份、埃洛石6质量份、天然纤维7质量份以及抗氧化剂3质量份；
（3）将步骤（2）所称取的材料充分混合，之后通入双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出机各区温度不低于200℃，挤出机机头温度为230℃，压力为15MPa；之后循环水冷却，造粒，得到聚丙烯树脂母粒。
所用材料的理化性质与步骤（1）相同。
对比例1
与实施例1的区别在于不含有其步骤（1），且不采用回收的聚丙烯；
具体步骤为：
（1）称取聚丙烯树脂100质量份、硅烷偶联剂3质量份、马来酸酐接枝聚丙烯8质量份、埃洛石12质量份、天然纤维10质量份以及抗氧化剂1质量份；
（2）将步骤（1）所称取的材料充分混合，之后通入双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出机各区温度不低于200℃，挤出机机头温度为240℃，压力为15MPa；之后循环水冷却，造粒，得到聚丙烯树脂母粒。
对比例2
与实施例1的区别在于不含有其步骤（1）；
具体步骤为：
（1）称取回收聚丙烯材料50质量份、聚丙烯树脂50质量份、硅烷偶联剂3质量份、马来酸酐接枝聚丙烯8质量份、埃洛石12质量份、天然纤维10质量份以及抗氧化剂1质量份；
（2）将步骤（1）所称取的材料充分混合，之后通入双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出机各区温度不低于200℃，挤出机机头温度为240℃，压力为15MPa；之后循环水冷却，造粒，得到聚丙烯树脂母粒。
对比例3
与实施例1的区别在于不含有埃洛石；
具体步骤为：
（1）将回收聚丙烯材料破碎呈面积不大于10cm2的小块放入30℃的丙酮中，搅拌并超声震荡5h；其中搅拌速度为100rpm，超声震荡频率为80 KHz；
（2）称取经步骤（1）处理的回收聚丙烯材料50质量份、聚丙烯树脂50质量份、硅烷偶联剂3质量份、马来酸酐接枝聚丙烯8质量份、天然纤维10质量份以及抗氧化剂1质量份；
（3）将步骤（2）所称取的材料充分混合，之后通入双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出机各区温度不低于200℃，挤出机机头温度为240℃，压力为15MPa；之后循环水冷却，造粒，得到聚丙烯树脂母粒。
性能测试：
将实施例1-3以及对比例1-2所提供的聚丙烯材料在注塑成型机上进行注塑成型制样，并进行性能测试。
拉伸强度测试：参考标准：ISO527-2；测试条件：跨距 50mm，速度50mm/min。
弯曲强度测试：参考标准：ISO178；测试条件：跨距 64mm，速度 2mm/min。
缺口冲击强度测试：参考标准：ISO179-1；测试条件：跨距40mm，缺口深度1/3D。
检测结果：
实施例1：拉伸强度：21Mpa，弯曲强度：30Mpa，缺口冲击强度：22KJ·m-2，外观：部件表面干净无色点，无气痕、流痕和熔接痕。
实施例2：拉伸强度：21Mpa，弯曲强度：31Mpa，缺口冲击强度：20KJ·m-2，外观：部件表面干净无色点，无气痕、流痕和熔接痕。
实施例3：拉伸强度：20Mpa，弯曲强度：30Mpa，缺口冲击强度：20KJ·m-2，外观：部件表面干净无色点，无气痕、流痕和熔接痕。
对比例1：拉伸强度：22Mpa，弯曲强度：33Mpa，缺口冲击强度：23KJ·m-2，外观：部件表面干净无色点，无气痕、流痕和熔接痕。
对比例2：拉伸强度：17Mpa，弯曲强度：27Mpa，缺口冲击强度：17KJ·m-2，外观：部件表面有色点出现。
对比例3：拉伸强度：16Mpa，弯曲强度：25Mpa，缺口冲击强度：17KJ·m-2，外观：部件表面干净无色点，无气痕、流痕和熔接痕。
从检测结果可以发现：
（1）实施例1-3与对比例1的注塑成品的力学性能相当；表明：通过本发明再生后的聚丙烯材料与全新聚丙烯材料所制得的成品的力学性能相当，具有很好地利用前景。
（2）相比于实施例1，对比例2的注塑成品的力学性能较差，同时还有色点的出现；这是由于：本方法通过丙酮的处理有效减少、去除了回收聚丙烯材料中的油漆以及极性的有机助剂，从而提高了聚丙烯材料及其注塑成品的力学性能。
（3）对比实施例1和对比例3表明：埃洛石的加入有利于提高聚丙烯复合材料的注塑成品的拉伸强度、弯曲强度等力学性能。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (8)

1.一种车用聚丙烯材料的可再生方法，包括以下步骤：
（1）将回收聚丙烯材料破碎成面积不大于10cm2的小块放入丙酮中，搅拌并超声震荡；
（2）称取经步骤（1）处理的回收聚丙烯材料、聚丙烯树脂、硅烷偶联剂、马来酸酐接枝聚丙烯、埃洛石、天然纤维以及抗氧化剂；
（3）将步骤（2）所称取的材料混合，之后通入挤出机中熔融挤出；之后冷却定形，得到聚丙烯材料。
2. 根据权利要求1所述的车用聚丙烯材料的可再生方法，其特征在于：所述步骤（1）中，搅拌速度为60-100rpm，超声震荡频率为40-80 KHz。
3.根据权利要求2所述的车用聚丙烯材料的可再生方法，其特征在于：所述步骤（1）中，搅拌并超声震荡时间为5-10h。
4.根据权利要求3所述的车用聚丙烯材料的可再生方法，其特征在于：所述步骤（1）中，丙酮温度为20-30℃。
5.根据权利要求1-4任一所述的车用聚丙烯材料的可再生方法，其特征在于：所述步骤（2）中，聚丙烯材料50-60质量份、聚丙烯树脂50-60质量份、硅烷偶联剂3-8质量份、马来酸酐接枝聚丙烯4-8质量份、埃洛石6-12质量份、天然纤维7-12质量份以及抗氧化剂1-3质量份。
6.根据权利要求5所述的车用聚丙烯材料的可再生方法，其特征在于：所述步骤（2）中，天然纤维为纤维素纤维。
7.根据权利要求1-4任一所述的车用聚丙烯材料的可再生方法，其特征在于：所述步骤（3）中，挤出机为双螺杆挤出机，其各区温度不低于200℃。
8.根据权利要求7所述的车用聚丙烯材料的可再生方法，其特征在于：所述步骤（3）中，采用循环水冷却。
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