CN111844677A - 一种多层发泡再生塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多层发泡再生塑料及其制备方法，包括由废旧塑料与发泡剂熔融共混造粒制得的发泡层树脂原料，和以废旧塑料、或塑料新料、或以废旧塑料与塑料新料的熔融共混物为树脂基体，与功能组分熔融共混造粒制得的支撑层树脂原料，经共挤出制备得到发泡层与支撑层交替排布的多层状结构，其中，发泡孔仅选择性的分布在所述发泡层中提供减重、隔音、隔热作用，所述支撑层提供力学支撑，并根据填加的功能组分种类提供一种或多种性能特性。所述多层发泡再生塑料的层数、层厚比以及泡孔结构可调可控。本发明将组分配方设计与层状仿生结构设计相结合，最大限度发挥各组分性能优势，实现废旧塑料的轻量化和高性能化再生利用。

Description

一种多层发泡再生塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及塑料回收再生技术领域，尤其涉及一种多层发泡再生塑料及其制备方法。
背景技术
随着“以塑代钢”和“以塑代木”材料模式的推广，高分子材料在各行各业中广泛应用，因而大量废旧塑料也随之产生。预计到2050年，将会有120亿吨的废旧塑料流入自然界，造成极大的环境问题，因而废旧塑料再资源化利用的需求十分迫切。
轻量化材料已是我国新材料发展重点领域，发泡则是实现聚合物轻量化的最直接手段。并且，随着航天航空、国防、能源、交通、包装、电器、运动器械等行业的快速发展，对具有优异机械性能和绝热、隔音、绝缘、缓冲、阻燃、电磁屏蔽等特性的聚合物发泡材料需求越来越迫切。
实现材料的轻量化和功能化，很容易想到的就是将添加功能粒子和发泡结合起来。以添加功能纳米粒子为例。201610943930.X公开了一种石墨烯纳米带/PMMA微发泡纳米复合材料的制备方法。该方法通过氧化法纵向展开多壁碳纳米管得到氧化石墨烯纳米带，再将其分散在DMF中高温回流进行还原得到石墨烯纳米带分散液，该分散液与PMMA共混后，经超声分散、反溶剂沉淀、冷冻干燥及热压成型处理得到石墨烯纳米带/PMMA纳米复合材料，最后利用超临界二氧化碳发泡技术得到石墨烯纳米带/PMMA微发泡纳米复合材料。所得材料具有较好的电学性能。201710504151.4公开了一种电磁屏蔽发泡复合材料的制备方法。该方法先将石墨和碳纤维进行预处理，再经过溶液共混和超声辅助分散得到均质的纳米碳导电纤维材料，接着与PVC进行溶液共混后进行静电纺丝制备出纳米导电纤维材料，最后与EVA、PVC、发泡剂和加工助剂机械共混，并于开炼机中开炼，平板硫化机中发泡得到电磁屏蔽发泡材料。上述两种方法均实现了塑料的轻量化和功能化，然而它们都存在一些相似的缺点：为了实现纳米粒子在基体中的良好分散，都对所添加的纳米粒子进行了繁琐的预处理，此过程中使用了大量的有机溶剂，会造成二次污染；并且材料的制备过程过于繁琐，能耗较大，成本较高，难以实现连续化、批量生产。并且，传统的发泡体系，受到发泡的要求，难以加入多种功能组分、性能也不易调控。还有相关学者（Small，2007，3 :408-411）对PU/CNT发泡材料的电学性能进行了研究。他们发现：随着密度的降低，泡孔壁变薄，使得电子的三维渗透向二维转变，它提高了渗滤阀值并降低了泡孔壁的导电性；发泡材料的密度越低拥有的泡孔就越多，这将增加CNT 在泡孔壁内形成导电通道的难度；因为CNT 不会因为发泡材料密度的改变而脱离泡孔壁，因此在泡孔壁中CNT 的含量是不会改变的，所以当发泡材料密度降低时，泡孔壁受拉伸作用力较大，泡孔壁中CNT 导电通路的接触点数量减少，导电性下降。由此可见，往传统的发泡体系中添加功能粒子将面临性能不易调控的缺点。
目前，大多数发泡塑料都是将发泡剂均匀分散在聚合物基体中进行化学或物理发泡。泡孔结构可通过发泡剂种类、含量以及发泡工艺进行控制。而对于废旧塑料，由于经历过一次甚至多次热塑加工，其熔体强度更低，发泡难度更大。而如果再在发泡体系中加入其它功能组分，将进一步显著影响泡孔结构和发泡质量，这给材料的设计、加工等带来了诸多问题。因此，通过传统共混工艺很难同时解决废旧塑料的高质量发泡和高性能化问题，给废旧塑料的再生利用带来了诸多限制。共挤出技术能构筑层状交叠的结构。与传统的聚合物共混体系相比，多层交替复合材料连续的层空间可最大限度的提供力学支撑、抵抗形变；丰富的层界面则可有效抑制银裂纹扩散、吸收能量、反射声波；而功能粒子的层状分布也可在低填充量下赋予材料优异的电学、阻燃、隔音等性能，这为破解上述废旧塑料高性能化改性问题提供了可能。可以预见，将发泡结构和层状交叠结构有机结合起来，可使材料具有优异的综合性能，从而实现废旧塑料的高性能化再利用。
发明内容
本发明的目的是针对废旧塑料的循环再造和噪声污染的现状，并结合配方设计、结构设计和工艺设计，而制备出一种以废旧塑料为基体的多层发泡材料，以实现废旧塑料在隔音降噪和保温领域的高性能化再利用。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明包括以下步骤：
A.在废旧塑料中掺入发泡剂，然后在废旧塑料粘流温度以上，发泡剂的分解温度以下进行熔融共混造粒，得到发泡层树脂原料；
B．以废旧塑料、或塑料新料、或废旧塑料与塑料新料的熔融共混物作为支撑层树脂原料；
C．将发泡层树脂原料和支撑层树脂原料分别投入共挤出装置的两台挤出机中，熔融塑化后，两股熔体在汇流器中叠合，然后通过与汇流器相连的层倍增器的切割和叠合作用调控层数，最后从出口模挤出，经定型模具的定型作用和牵引机的牵引作用，得到发泡层与支撑层交替排布的层状复合材料。
所述层状复合材料由发泡层和支撑层以交替层状结构复合而成，材料中至少存在一层连续的层状界面，即至少存在2层连续的层结构。
所述层倍增器的数量为n（0，1，2，3，…），对应的复合材料层数为2（n+1），n最大值可选至10。
所述塑料新料是指未经热塑成型加工使用过的塑料原料；所述废旧塑料是指经过一次热塑成型加工使用后经回收、清洁、破碎、得到的塑料原料。
所述发泡层树脂原料选用的废旧塑料中固含量所占的质量分数小于5%；所述支撑层树脂原料选用的废旧塑料中固含量所占的质量分数小于30%，所述固含量是指废旧塑料在热塑加工中无法熔融的金属、无机物或高熔点有机物。
所述发泡层废旧塑料的熔体粘度和熔体强度通过加入交联剂、扩链剂、橡胶粒子或热塑性弹性体中的一种进行调控，以满足共挤出过程稳定流动和可控发泡需要。
所述交联剂或扩链剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈中的一种，添加量为0.5-2份；所述橡胶粒子或热塑性弹性体为天然橡胶、丁腈橡胶、乙烯-辛烯共聚物（POE）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）和苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）中的一种或多种，添加量为5-40份。
所述发泡层树脂原料组分除了废旧塑料和发泡剂外，还需添加适量必要的加工助剂，如交联剂、助交联剂、助发泡剂、泡孔成核剂、表面活性剂。
所述发泡剂为偶氮二甲酰胺（AC）、偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮二甲酸二异丙酯(DIAD)、偶氮二甲酸二乙酯(DEAD)、二偶氮氨基苯（DAB）、偶氮二甲酸钡、二亚硝基五次甲基四胺和对甲苯磺酰肼(OBSH)中的一种，添加量为1-10份，其分解温度通过助发泡剂进行调节；所述助发泡剂为氧化锌、硬脂酸锌和氧化铬中的一种，添加量为1-5份；所述助交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯、三烯内基异三聚氰酸酯和二乙烯基苯中的一种，添加量为0.1-2份；所述泡孔成核剂为SiO2、滑石粉和CaCO3中的一种，添加量为0.5-2份；所述表面活性剂为硅油、白油和液体石蜡中的一种，添加量为1-5份。
所述支撑层树脂原料根据热塑加工或者性能需要可加入以下组分中的一种或多种：
A、在所述支撑层树脂中加入交联剂、扩链剂、橡胶粒子或热塑性弹性体中的一种调控所述支撑层树脂的熔体粘度或熔体强度；
B. 在所述支撑层树脂中添加质量分数为5%-40%的橡胶或热塑性弹性体，提高所述层状复合材料的力学韧性；
C. 在所述支撑层树脂中添加质量分数为5%-30%的无机粉体，提高所述层状复合材料的力学强度和刚性；
D. 在所述支撑层树脂中添加质量分数为5%-30%的阻燃剂，提高所述层状复合材料的阻燃性能；
E. 在所述支撑层树脂中添加质量分数为5%-40%的相变材料，提高所述层状复合材料的保温、隔热性能；。
所述无机粉体为SiO2、CaCO3和滑石粉中的一种；所述阻燃剂为膨胀型阻燃剂（IFR）；所述相变材料选择固-液有机相变材料，这里选择为石蜡。
所述发泡层通过以下三种发泡方式中的一种进行发泡：
A. 挤出发泡法：控制共挤出温度，设置多层共挤出系统的挤出机各段温度均低于发泡剂分解温度，而汇流器、层倍增器和出口模处的温度高于发泡剂分解温度，使所述层状复合材料的发泡层在离开出口模后即具有泡孔结构，然后经定型模具冷却定型，最后经牵引机牵出，得到所述多层发泡材料；
B. 离模发泡法：控制共挤出温度，设置整个多层共挤出系统的各段温度均低于发泡剂分解温度，使所述层状复合材料的发泡层在离开出口模时不产生泡孔结构，然后进入定型模具，模具温度高于发泡剂分解温度使发泡层充分发泡，最后经牵引机牵出，得到所述多层发泡材料；
C. 间歇发泡法：控制共挤出温度，设置整个多层共挤出系统的各段温度均低于发泡剂分解温度，使所述层状复合材料的发泡层经定型模具定型冷却和牵引机牵出后仍不产生泡孔结构；将共挤出制品按所需尺寸、形状进行裁剪后放入定型模具中，设置模具温度高于发泡剂分解温度使发泡层充分发泡，定型冷却后得到所述多层发泡材料。
所述发泡层的发泡程度和泡孔结构通过以下方式调控：
A、调控配方组成：即所述发泡层中成核剂、发泡剂、助发泡剂的种类和添加量、树脂原料的熔体强度；
B、调控层结构：即所述多层发泡材料的总层数、总厚度、发泡层树脂原料和支撑层树脂原料的共挤出速率比；
C、调控发泡工艺：即发泡方式、发泡温度、发泡时间。
本发明具有如下优点：
1、将组分配方设计、层状结构设计和加工工艺设计相结合，最大限度发挥各组分性能优势，实现废旧塑料的高性能化再利用。
2、发泡层与支撑层交替排布的特殊的层状结构,具有大量的层状界面和多孔结构。因此，当声波传递到层状界面时会发生反射，再加上发泡层的多孔结构会进一步衰减声能，故本发明所制得的材料具有较好的隔音性能。
3、高分子材料的导热系数低，再加上发泡层中大量的孔洞（空气导热系数仅为0.023W/(mK)），故本发明所制得的材料具有较好的保温性能。
4、通过调控发泡层的配方组成、层结构和发泡工艺可对发泡层的发泡程度和泡孔结构进行调控，进而对材料的最终性能进行调控。
5、通过调控支撑层树脂原料的配方组成可使材料具有不同的性能。
6、本发明操作简单，成本低，效率高，易于连续化生产。
本发明还具有其他方面的一些优点。
附图说明
图1为本发明所述的多层发泡再生塑料结构示意图；
图中：1-支撑层，2-发泡层。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明进行进一步的具体描述.显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在以下各实施例中,各组分的用量均为重量用量。有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明做进一步的说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整,仍属于本发明的保护范围。本发明包括以下步骤：
A.在废旧塑料中掺入发泡剂，然后在废旧塑料的粘流温度以上，发泡剂的分解温度以下进行熔融共混造粒，得到发泡层树脂原料；
B．以废旧塑料、或塑料新料、或废旧塑料与塑料新料的熔融共混物为树脂基体，与功能组分充分混合后进行熔融共混造粒，得到支撑层树脂原料；
C．将所述发泡层树脂原料和所述支撑层树脂原料分别投入共挤出装置的两台挤出机中熔融挤出，挤出的熔体分别经过滤装置的滤网滤除大粒径粒子后在汇流器中叠合，然后通过与汇流器相连的层倍增器的切割和叠合作用调控层数，最后从出口模挤出，经定型模具的定型作用和牵引机的牵引作用，得到发泡层与支撑层交替排布的层状复合材料。
所述塑料新料是指未经热塑成型加工使用过的塑料原料；所述废旧塑料是指经过一次热塑成型加工使用后经回收、清洁、破碎、得到的塑料原料；所述发泡层树脂原料选用的废旧塑料中固含量所占的质量分数小于5%，所述支撑层树脂原料选用的废旧塑料中固含量所占的质量分数小于20%，所述固含量是指废旧塑料在热塑加工中无法熔融的金属、无机物或高熔点有机物。
所述发泡层废旧塑料的熔体粘度和熔体强度通过加入交联剂、扩链剂、橡胶粒子或热塑性弹性体中的一种进行调控，以满足共挤出过程稳定流动和可控发泡需要。
所述支撑层树脂原料根据热塑加工或者性能需要可以加入以下功能组分中的一种或多种：
A、在所述支撑层树脂中加入交联剂、扩链剂、橡胶粒子或热塑性弹性体中的一种，调控所述支撑层树脂的熔体粘度或熔体强度；
B. 在所述支撑层树脂中添加质量分数为5%-40%的橡胶或热塑性弹性体，调控所述层状复合材料的力学韧性；
C. 在所述支撑层树脂中添加质量分数为5%-30%的无机粉体，调控所述层状复合材料的力学强度和刚性，所述无机粒子可以是滑石粉、二氧化硅、硫酸钡、玻璃纤维、蒙脱土中的一种或者多种；
D. 在所述支撑层树脂中添加质量分数为10%-30%的阻燃剂，调控所述层状复合材料的阻燃性能；
E. 在所述支撑层树脂中添加质量分数为15%-40%的相变材料，调控所述层状复合材料的保温、隔热性能；
F. 在所述支撑层树脂中添加质量分数为5%-30%的导电粒子，调控所述层状复合材料的导电、介电、电磁屏蔽、抗静电性能。
所述发泡层通过以下三种发泡方式中的一种进行发泡：
A. 挤出发泡法：控制共挤出温度，设置多层共挤出系统的挤出机各段温度均低于发泡剂分解温度，而汇流器、层倍增器和出口模处的温度高于发泡剂分解温度，使所述层状复合材料的发泡层在离开出口模后即具有泡孔结构，然后经定型模具冷却定型，最后经牵引机牵出，得到所述多层发泡材料；
B. 离模发泡法：控制共挤出温度，设置整个多层共挤出系统的各段温度均低于发泡剂分解温度，使所述层状复合材料的发泡层在离开出口模时不产生泡孔结构，然后进入定型模具，模具温度高于发泡剂分解温度使发泡层充分发泡，最后经牵引机牵出，得到所述多层发泡材料；
C. 间歇发泡法：控制共挤出温度，设置整个多层共挤出系统的各段温度均低于发泡剂分解温度，使所述层状复合材料的发泡层经定型模具定型冷却和牵引机牵出后仍不产生泡孔结构；将共挤出制品按所需尺寸、形状进行裁剪后放入定型模具中，设置模具温度高于发泡剂分解温度使发泡层充分发泡，定型冷却后得到所述多层发泡材料。
所述挤出机与汇流器之间均设置有过滤装置，所述过滤装置内安装滤网来滤除熔体中的大粒径粒子促进粒子分散，所述滤网的最大目数为400目。
所述的一种多层发泡再生塑料的制备方法，其特征在于所述层倍增器的数量为n（0，1，2，3，…），对应的复合材料层数为2（n+1），n最大值可选至10。
所述的一种多层发泡再生塑料的制备方法，其特征在于所述发泡层的发泡程度和泡孔结构通过以下方式调控：
A、调控配方组成：即所述发泡层中成核剂、发泡剂、助发泡剂的种类和添加量、树脂原料的熔体强度；
B、调控层结构：即所述多层发泡材料的总层数、总厚度、发泡层树脂原料和支撑层树脂原料的共挤出速率比；
C、调控发泡工艺：即发泡方式、发泡温度、发泡时间。
所述多层发泡再生塑料为至少两层或者多层状交叠结构，其中，发泡孔仅选择性的分布在所述发泡层中提供减重、隔音、隔热作用；所述支撑层提供力学支撑，并根据填加的功能组分种类为所述多层发泡再生塑料提供一种或多种性能特性。
实施例1
将废旧聚丙烯（70份）、POE（30份）、偶氮二甲酸钡（1份）、交联剂过氧化二异丙苯（0.5份）、助交联剂三烯丙基异氰酸脲酯（1份）、助发泡剂氧化锌（0.5份）、成核剂SiO2（0.5份）、抗氧剂1010（2份）和适量硅油在单螺杆挤出机中熔融共混，得到发泡层树脂原料。将废旧聚丙烯（70份）和POE（30份）熔融共混，得到支撑层树脂原料。将发泡层树脂原料和支撑层树脂原料分别投入共挤出装置的两台挤出机中，控制两台挤出机转速比为1：1，挤出机各段温度在180-200℃之间，在汇流器和层倍增器之间安装过滤装置（滤网目数为200目）以滤除大粒径杂质，保证发泡过程的稳定，汇流器、层倍增器和出口模处的温度均在210℃左右，以保证发泡层在汇流器、层倍增器和出口模内充分发泡。使用3个层倍增器，最后经定型模具的定型作用和牵引机的牵引作用，得到层数为16，发泡层与支撑层交替排布的层状复合材料。该材料的拉伸强度为19MPa，断裂伸长率为180%，平均隔音量为23dB（声波频率为100-2500KHz），热导率为0.083W/(mK)。
对比例1
将废旧聚丙烯（70份）、POE（30份）、偶氮二甲酸钡（1份）、交联剂过氧化二异丙苯（0.8份）、助交联剂三烯丙基异氰酸脲酯（1份）、助发泡剂氧化锌（1份）、成核剂SiO2（1份）、抗氧剂1010（2份）和适量硅油在单螺杆挤出机中熔融共混，得到发泡层树脂原料。支撑层树脂原料同实施例1。其余加工步骤及参数设置同实施例1。所得材料的拉伸强度为17MPa，断裂伸长率为154%，平均隔音量为25dB（声波频率为100-2500KHz），热导率为0.073W/(mK)。可见，可通过调整加工助剂的配方组成对材料的最终性能进行调控。
实施例2
将废旧聚氯乙烯（80份）、热塑性聚氨酯（TPU）（20份）、偶氮二甲酰胺（1份）和适量加工助剂在单螺杆挤出机中熔融共混，挤出机各段温度在130-150℃之间，得到发泡层树脂原料。将废旧聚氯乙烯（60份）和PVC新料（40份）在挤出机中熔融共混，得到支撑层树脂原料。将发泡层树脂原料和支撑层树脂原料分别投入共挤出装置的两台挤出机中，控制两台挤出机转速比为1：1，挤出机各段温度在130-150℃之间，在汇流器和层倍增器之间安装过滤装置（滤网目数为200目）以滤除大粒径杂质，保证发泡过程的稳定，汇流器、层倍增器和出口模处的温度均在180℃左右，以保证发泡层在汇流器、层倍增器和出口模内充分发泡。使用3个层倍增器，最后经定型模具的定型作用和牵引机的牵引作用，得到层数为16，发泡层与支撑层交替排布的层状复合材料。该材料的拉伸强度为20MPa，断裂伸长率为95%，平均隔音量为22dB（声波频率为100-2500KHz），热导率为0.071W/(mK)。
对比例2-1
将废旧聚氯乙烯（80份）、TPU（20份）、偶氮二甲酰胺（2份）和适量加工助剂在单螺杆挤出机中熔融共混，得到发泡层数值原料。其余加工步骤及参数设置同实施例2。所得材料的拉伸强度为18MPa，断裂伸长率为88%，平均隔音量为23dB（声波频率为100-2500KHz），热导率为0.065W/(mK)。可见，可通过改变发泡层树脂原料中的发泡剂含量对材料的最终性能进行调控。
对比例2-2
将废旧聚氯乙烯（80份）、TPU（20份）、偶氮二甲酸二异丙酯（1份）和适量加工助剂在挤出机中熔融共混，得到发泡层树脂原料。其余加工步骤及参数设置同实施例2。所得材料的拉伸强度20MPa，断裂伸长率为92%，平均隔音量为23dB（声波频率为100-2500KHz），热导率为0.069W/(mK)。可见，通过改变发泡层树脂原料中的发泡剂种类可对材料的最终性能进行调控。
实施例3
将废旧聚乙烯（100份）、过氧化二异丙苯（交联剂）（0.5份）、偶氮二甲酰胺（1份）和适量加工助剂在单螺杆挤出机中进行熔融共混，得到发泡层树脂原料。将废旧聚乙烯（60份）、LDPE新料（40份）熔融共混，得到支撑层树脂原料。将发泡层树脂原料和支撑层树脂原料分别投入共挤出装置的两台挤出机中，控制螺杆转速比为1：1，挤出机各段温度在控制在120-140℃之间，在汇流器和层倍增器之间安装过滤装置（滤网目数200目）以滤除大粒径杂质汇流器、层倍增器、出口模处的温度均控制在180℃左右，使用3个层倍增器，最后经定型模具的定型作用和牵引机的牵引作用，得到层数为16，发泡层与支撑层交替排布的层状复合材料。该材料的拉伸强度为23MPa，断裂伸长率为90%，平均隔音量为23dB（声波频率为100-2500KHz），热导率为0.069W/(mK)。
对比例3-1
发泡层树脂原料同实施例3。将废旧聚乙烯（60份）、LDPE新料（40份）和POE（30份）在挤出机中熔融共混，得到支撑层树脂原料。其余加工步骤及参数设置同实施例3。所得材料的拉伸强度为21MPa，断裂伸长率为130%，平均隔音量为22dB（声波频率为100-2500KHz），热导率为0.065W/(mK)。可见，可通过在支撑层树脂原料中添加热塑性弹性体来提高材料的韧性。
对比例3-2
发泡层树脂原料同实施例3。将废旧聚乙烯（60份）、LDPE新料（40份）、CaCO3（30份）和适量加工助剂熔融共混，得到支撑层树脂原料。选择250目的滤网。其余加工步骤及参数设置同实施例3。所得材料的拉伸强度为27MPa，断裂伸长率为70%，平均隔音量为23dB（声波频率为100-2500KHz），热导率为0.071W/(mK)。可见，可通过在支撑层树脂原料中添加无机粒子粉末来提高材料的强度
对比例3-3
发泡层树脂原料同实施例3。将废旧聚乙烯（60份）、LDPE新料（40份）、膨胀型阻燃剂（30份）和适量加工助剂熔融共混，得到支撑层树脂原料。选择170目的滤网。其余加工步骤及参数设置同实施例3。所得材料的极限氧指数为27%，并且达到UL-94 V0级别。可见，通过在支撑层树脂原料中添加阻燃剂，可使材料具有优异的阻燃性能。
对比例3-4
发泡层树脂原料同实施例3。将废旧聚乙烯（60份）、LDPE新料（40份）、石蜡（40份）和适量加工助剂熔融共混，得到支撑层树脂原料。其余加工步骤及参数设置同实施例3。所得材料可通过石蜡在不同温度下的固-液转变所产生的热效应而达到保温的作用。
对比例3-5
发泡层树脂原料同实施例3。将废旧聚乙烯（60份）、LDPE新料（40份）、炭黑（25份）和适量加工助剂熔融共混，得到支撑层树脂原料。选择300目的滤网。其余加工步骤同实施例3。所得材料在挤出方向上的电导率为0.15S/m，平均SEM SE值达到30dB（8.4GHz-12.4GHz）。可见，通过在支撑层树脂原料中添加导电功能粒子，构筑导电层与发泡层交替分布的结构，可使材料具有优异的电学性能和电磁屏蔽性能。
实施例4（挤出发泡法）
将废旧聚苯乙烯（80份）、SBS弹性体（20份）、二亚硝基五次甲基四胺（1.5份）和适量加工助剂在单螺杆挤出机中熔融共混，挤出机各段温度在160-190℃，得到发泡层树脂原料。将废旧聚苯乙烯（60份）和HIPS新料（40份）熔融共混，得到支撑层树脂原料。将发泡层树脂原料和支撑层树脂原料分别投入共挤出装置的两台挤出机中，控制挤出机各段温度在160-190℃之间，螺杆转速比为1：1，在汇流器和层倍增器之间安装过滤装置（250目）以滤除大粒径杂质，汇流器、层倍增器和出口模处的温度为200℃左右。使用3个层倍增器，最后经定型模具的定型作用和牵引机的牵引作用，得到层数为16，发泡层与支撑层交替排布的层状复合材料。该材料的平均隔音量为23dB（声波频率为100-2500KHz），导热系数为0.061W/(mK)。
对比例4-1（离模发泡法）
发泡层树脂原料、支撑层树脂原料同实施例4。原料加入共挤出装置后，控制螺杆转速比为1：1，层倍增器数量为3，共挤出装置的各段温度在160-190℃之间，即挤出物在离开出口模时不会产生发泡结构。设置定型模具的温度为200℃，挤出物进入定型模具后，发泡层充分发泡。最后，经牵引机牵出，得到层数为16，发泡层与支撑层交替排布的层状复合材料。该材料的平均隔音量为23dB，导热系数为0.063W/（mK）
对比例4-2（间歇发泡法）
发泡层树脂原料、支撑层树脂原料同实施例4。原料加入共挤出装置后，控制螺杆转速为1：1，层倍增器数量为3，共挤出装置的各段温度在160-190℃之间，经定型模具的定型作用和牵引机的牵引作用，得到未产生泡孔结构的制品。将共挤出制品按所需尺寸、形状进行裁剪后放入定型模具中，设置模具温度为200℃，使发泡层充分发泡，定型冷却后得到层数为16，且发泡层与支撑层交替排布的层状复合材料。该材料的平均隔音量为24dB，热导率为0.058W/（mK）
实施例5
将废旧聚乙烯（70份）、POE（30份）、偶氮二甲酰胺（1份）和适量加工助剂在单螺杆挤出机中进行熔融共混，得到发泡层树脂原料。将废旧聚乙烯（60份）、LDPE新料（40份）熔融共混，得到支撑层树脂原料。将发泡层树脂原料和支撑层树脂原料分别投入共挤出装置的两台挤出机中，控制螺杆转速比为1：1，在汇流器和层倍增器之间安装过滤装置（300目）以滤除大粒径杂质，挤出机各段以及汇流器、层倍增器、出口模处的温度均控制在120-150℃之间。使用4个层倍增器，最后经定型模具的定型作用和牵引机的牵引作用，得到层数为32，未产生泡孔结构的制品。将共挤出制品按所需尺寸、形状进行裁剪后放入定型模具中，设置模具温度为190℃，压力为0.15MPa，发泡时间为5min，定型冷却后得到层数为32，且发泡层与支撑层交替排布的层状复合材料。该材料平均隔音量为21dB（声波频率为100-2500KHz），热导率为0.069W/(mK)。
对比例5
发泡时间设置为10min，其余加工步骤及参数设置同实施例5。所得材料的平均隔音量为24dB（声波频率为100-2500KHz），热导率为0.061W/(mK)。可见，可通过调节发泡时间对材料的最终性能进行调控。
实施例6
将废旧热塑性聚氨酯（70份）、TPU新料（30份）、偶氮二甲酰胺（1.5份）和适量加工助剂在单螺杆挤出机中熔融共混，得到发泡层树脂原料。将废旧热塑性聚氨酯（70份）、TPU新料（30份）熔融共混，得到支撑层树脂原料。将发泡层数值原料和支撑层树脂原料分别投入共挤出装置的两台挤出机中，控制螺杆转速比为1：1，挤出机各段温度在140-160℃，在汇流器和层倍增器（200目）之间安装过滤装置以滤除大粒径杂质，汇流器、层倍增器和出口模处温度为180℃，层倍增器数量为3，最后经定型模具的定型作用和牵引机的牵引作用，得到层数为16，发泡层与支撑层交替排布的层状复合材料。该材料的平均吸音量为22dB（声波频率为100-2500KHz），热导率为0.071W/(mK)。
对比例6-1
控制共挤出装置中两台挤出机的螺杆转速为3：1，即增大发泡层与支撑层的层厚比，其余加工步骤和参数设置同实施例6。所得材料的平均吸音量为25dB（声波频率为100-2500KHz），热导率为0.065W/(mK)。可见，可通过调控发泡层与支撑层的层厚比对材料的最终性能进行调控。
对比例6-2
使用5个层倍增器，其余加工步骤和参数设置同实施例6。得到层数为128，发泡层与支撑层交替排布的层状复合材料。该材料的料的平均吸音量为19dB（声波频率为100-2500KHz），热导率为0.086W/(mK)。可见，可通过改变材料的层数对材料的最终性能进行调控。
对比例6-3
更换较大尺寸的出口模，使所得材料总厚度增加。其余步骤和参数设置同实施例6。所得材料的平均吸音量为26dB（声波频率为100-2500KHz），热导率为0.064W/(mK)。可见，可通过改变材料的总厚度对其最终性能进行调控。

Claims (9)

1.一种多层发泡再生塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.在废旧塑料中掺入发泡剂，然后在废旧塑料的粘流温度以上，发泡剂的分解温度以下进行熔融共混造粒，得到发泡层树脂原料；
B．以废旧塑料、或塑料新料、或废旧塑料与塑料新料的熔融共混物为树脂基体，与功能组分充分混合后进行熔融共混造粒，得到支撑层树脂原料；
C．将所述发泡层树脂原料和所述支撑层树脂原料分别投入共挤出装置的两台挤出机中熔融挤出，挤出的熔体分别经过滤装置的滤网滤除大粒径粒子后在汇流器中叠合，然后通过与汇流器相连的层倍增器的切割和叠合作用调控层数，最后从出口模挤出，经定型模具的定型作用和牵引机的牵引作用，得到发泡层与支撑层交替排布的层状复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种多层发泡再生塑料的制备方法，其特征在于所述塑料新料是指未经热塑成型加工使用过的塑料原料；所述废旧塑料是指经过一次热塑成型加工使用后经回收、清洁、破碎、得到的塑料原料；所述发泡层树脂原料选用的废旧塑料中固含量所占的质量分数小于5%，所述支撑层树脂原料选用的废旧塑料中固含量所占的质量分数小于20%，所述固含量是指废旧塑料在热塑加工中无法熔融的金属、无机物或高熔点有机物。
3.根据权利要求1所述的一种多层发泡再生塑料的制备方法，其特征在于所述发泡层废旧塑料的熔体粘度和熔体强度通过加入交联剂、扩链剂、橡胶粒子或热塑性弹性体中的一种进行调控，以满足共挤出过程稳定流动和可控发泡需要。
4.根据权利要求1所述的一种多层发泡再生塑料的制备方法，其特征在于所述支撑层树脂原料根据热塑加工或者性能需要可以加入以下功能组分中的一种或多种：
A、在所述支撑层树脂中加入交联剂、扩链剂、橡胶粒子或热塑性弹性体中的一种，调控所述支撑层树脂的熔体粘度或熔体强度；
B. 在所述支撑层树脂中添加质量分数为5%-40%的橡胶或热塑性弹性体，调控所述层状复合材料的力学韧性；
C. 在所述支撑层树脂中添加质量分数为5%-30%的无机粉体，调控所述层状复合材料的力学强度和刚性，所述无机粒子可以是滑石粉、二氧化硅、硫酸钡、玻璃纤维、蒙脱土中的一种或者多种；
D. 在所述支撑层树脂中添加质量分数为10%-30%的阻燃剂，调控所述层状复合材料的阻燃性能；
E. 在所述支撑层树脂中添加质量分数为15%-40%的相变材料，调控所述层状复合材料的保温、隔热性能；
F. 在所述支撑层树脂中添加质量分数为5%-30%的导电粒子，调控所述层状复合材料的导电、介电、电磁屏蔽、抗静电性能。
5.根据权利要求1所述的一种多层发泡再生塑料的制备方法，其特征在于所述发泡层通过以下三种发泡方式中的一种进行发泡：
A. 挤出发泡法：控制共挤出温度，设置多层共挤出系统的挤出机各段温度均低于发泡剂分解温度，而汇流器、层倍增器和出口模处的温度高于发泡剂分解温度，使所述层状复合材料的发泡层在离开出口模后即具有泡孔结构，然后经定型模具冷却定型，最后经牵引机牵出，得到所述多层发泡材料；
B. 离模发泡法：控制共挤出温度，设置整个多层共挤出系统的各段温度均低于发泡剂分解温度，使所述层状复合材料的发泡层在离开出口模时不产生泡孔结构，然后进入定型模具，模具温度高于发泡剂分解温度使发泡层充分发泡，最后经牵引机牵出，得到所述多层发泡材料；
C. 间歇发泡法：控制共挤出温度，设置整个多层共挤出系统的各段温度均低于发泡剂分解温度，使所述层状复合材料的发泡层经定型模具定型冷却和牵引机牵出后仍不产生泡孔结构；将共挤出制品按所需尺寸、形状进行裁剪后放入定型模具中，设置模具温度高于发泡剂分解温度使发泡层充分发泡，定型冷却后得到所述多层发泡材料。
6.根据权利要求1所述的一种多层发泡再生塑料的制备方法，其特征在于，所述挤出机与汇流器之间均设置有过滤装置，所述过滤装置内安装滤网来滤除熔体中的大粒径粒子促进粒子分散，所述滤网的最大目数为400目。
7.根据权利要求1所述的一种多层发泡再生塑料的制备方法，其特征在于所述层倍增器的数量为n（0，1，2，3，…），对应的复合材料层数为2（n+1），n最大值可选至10。
8.根据权利要求1所述的一种多层发泡再生塑料的制备方法，其特征在于所述发泡层的发泡程度和泡孔结构通过以下方式调控：
A、调控配方组成：即所述发泡层中成核剂、发泡剂、助发泡剂的种类和添加量、树脂原料的熔体强度；
B、调控层结构：即所述多层发泡材料的总层数、总厚度、发泡层树脂原料和支撑层树脂原料的共挤出速率比；
C、调控发泡工艺：即发泡方式、发泡温度、发泡时间。
9.一种多层发泡再生塑料，其特征在于：包括支撑层和设置于该支撑层表面上的发泡层，所述多层发泡再生塑料为至少两层或者多层状交叠结构，其中，发泡孔仅选择性的分布在所述发泡层中提供减重、隔音、隔热作用；所述支撑层提供力学支撑，并根据填加的功能组分种类为所述多层发泡再生塑料提供一种或多种性能特性。
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