CN112266600B - 一种废旧聚碳酸酯塑料的改性处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废旧聚碳酸酯塑料的改性处理方法，以废旧聚碳酸酯塑料作为原料进行制备，其回收的废旧聚碳酸酯塑料在清理后依次进行破碎、磁选操作后进行酸洗、浮选，并在浮选完成后进行干燥操作，并在干燥后将废旧聚碳酸酯塑料颗粒进行二次破碎，并在二次破碎后利用二乙烯基苯或者甲基丙烯酸进行超声辅助溶胀处理，并在超声辅助溶胀处理后进行轻盐水洗；经过轻盐水洗的废旧聚碳酸酯塑料的杂质基本以被清除，然后再通过三元共聚聚酮与羧基丁腈胶液作为改性剂进行熔融共混，得到改性处理后的改性塑料颗粒。本发明的方法制得的聚碳酸酯再生塑料颗粒的力学性能接近于新制聚碳酸酯塑料。

Description

一种废旧聚碳酸酯塑料的改性处理方法

技术领域

本发明涉及塑料的回收加工技术领域，具体涉及一种废旧聚碳酸酯塑料的改性处理方法。

背景技术

塑料材料在人类社会与生产生活中发挥着越来越重要的作用，塑料制品的应用领域已十分广泛，随之而来的废弃塑料的污染也十分严重，不仅带来日益严重的环境污染问题，同时也造成了大量的资源浪费。目前，大多数废塑料没有得到有效循环利用，而废塑料的资源化回收再利用技术在此情况下也越来越引起人们的重视。

其中，在废塑料的资源化回收再利用技术中，单一品种废塑料的回收再利用技术包括以机械共混法、溶剂溶解法和热熔加工法进行回收利用，而将废旧塑料分选后重熔仍是普遍采用的处理方法，虽然用这种方法以及设备再生塑料具有操作简便、结构简单、原料塑化好等特点，可用来制造各种塑料袋、桶、盆、玩具、家具、文具等生活用具及各种塑料制品。但大多数廉价塑料制品以基础单体为原料，通过加聚或者缩聚反应形成高分子化合物，其中，作为五大工程塑料之一的聚碳酸酯是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，目前，工程塑料领域中主要使用的是芳香族类聚碳酸酯，这一类芳香族聚碳酸酯材料在储存、加工和日常使用过程中，会受热、光和氧等作用而极易发生老化降解，严重影响到回收塑料的性能，而后加的用于提升性能的组合填料、增塑剂、稳定剂等添加剂也会让塑料制品的分子结构单体间紧密结合，这使得再生塑料制品的分子结构单体之间的相互作用发生变化，再加上重熔过程中塑料本身氧化分解，甚至发生其他化学反应，都会致使再生后的塑料制品品质下降，工业应用不够满意，因而需要对回收后的聚碳酸酯塑料进行改性处理后再进行重熔加工以获得性能更加接近于新制聚碳酸酯塑料的塑料原料。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种废旧聚碳酸酯塑料的改性处理方法，以解决上述技术背景中的缺陷。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种废旧聚碳酸酯塑料的改性处理方法，以聚碳酸酯含量≥90％的废旧聚碳酸酯塑料作为原料进行制备，其具体包括以下操作步骤：

S1将回收的废旧聚碳酸酯塑料进行破碎，破碎至粒径≤5mm的颗粒后进行磁选，分选出其中的金属异物；

S2将进行过磁选的废旧聚碳酸酯塑料颗粒进行酸洗，洗净废旧塑料上的杂质和金属颗粒后进行清水洗净并浮选得到聚碳酸酯塑料颗粒，将浮选得到的聚碳酸酯塑料颗粒甩干后中温烘干；

S3对步骤S2处理后的废旧聚碳酸酯塑料颗粒进行重盐水洗，进行重盐水洗时控制盐洗池中食盐的浓度为25～30g/ml，水洗过程中持续搅拌，盐洗处理40～60min后取出甩干后；

S4对经过步骤S3处理后的废旧聚碳酸酯塑料颗粒进行二次破碎，将废旧聚碳酸酯塑料颗粒粉碎至粒径≤2mm，然后利用二乙烯基苯或者甲基丙烯酸作为溶胀溶剂对经过二次破碎的聚碳酸酯塑料颗粒进行超声辅助溶胀处理，进行超声辅助溶胀处理时，控制超声频率为45～50KHz，功率从800～1200W，处理时长为25～40min；

S5将经过步骤S4处理后废旧聚碳酸酯塑料颗粒进行轻盐水洗，进行轻盐水洗时控制盐洗池中食盐的浓度为10～15g/ml，水洗过程中持续搅拌，盐洗处理25～35min后取出后用清水洗净并甩干；

S6将经过步骤S5处理的废旧聚碳酸酯塑料颗粒加入熔融槽中，一并加入占废旧聚碳酸酯塑料颗粒总质量3～7wt％的三元共聚聚酮以及0.5～1.5wt％的端羧基丁腈胶液作为改性剂，

其中，三元共聚聚酮采用一氧化碳、丙烯、乙烯采用化学共聚方法三元聚合制成，其熔点为210～220℃，结构式为：

其中，m、n为正整数，且m＞n；

在熔融槽中进行熔融并持续搅拌，搅拌均匀后自然冷却并粉碎得到成品改性塑料颗粒。

作为进一步限定，所述步骤S2中进行酸洗操作时采用溶质质量分数≤60％的硫酸的水溶液进行酸洗，酸洗时长为45～60min。

作为进一步限定，所述步骤S2中进行清水洗净操作时在浮选池中采用流速为2～3m/s的流水进行冲洗，且冲洗时长不低于5min。

作为进一步限定，所述步骤S4中溶胀处理完成后采用振动方式将浸没在溶胀溶剂中的聚碳酸酯塑料颗粒与溶胀溶剂进行分离，并在分离完成后将聚碳酸酯塑料颗粒用清水冲洗干净。

作为进一步限定，所述步骤S6中，熔融槽中进行熔融操作时的熔融温度为230～250℃，熔融处理时长为45～60min。

有益效果：本发明提供的废旧聚碳酸酯塑料的改性处理方法以回收的废旧聚碳酸酯塑料作为原料制备聚碳酸酯再生塑料颗粒，通过对废旧聚碳酸酯塑料进行回收利用，起到节约能源保护环境的目的；该方法具有工艺简单、设备投入少的优点，同时能耗低、污染少，制得的聚碳酸酯再生塑料颗粒具有较佳的力学性能，阻燃效率高，可弥补再生塑料的不足，具有可观的商业价值。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

实施例一

在本实施例中，改性聚碳酸酯再生塑料，以聚碳酸酯含量≥90％的废旧聚碳酸酯塑料作为原料制得，其制备时参照以下制备步骤：

将作为原料的废旧聚碳酸酯塑料颗粒通过塑料破碎机进行破碎，控制塑料破碎机的破碎粒度为5mm，破碎完成后筛选出其中粒径≤5mm的颗粒部分进入磁选机分选，分选出其中的金属异物，而粒径大于5mm的颗粒部分则直接选出重新进入塑料破碎机继续破碎，并在破碎至粒径≤5mm时进入磁选机。

废旧聚碳酸酯塑料颗粒经过磁选机分选之后进行酸洗，利用溶质质量分数为60％的硫酸水溶液进行酸洗，酸洗时长为60min，酸洗用以洗净废旧塑料上的杂质和金属颗粒，酸洗完成后将酸洗完成的废旧聚碳酸酯塑料颗粒投入浮选池中，在浮选池中利用流速为2～3m/s的流水进行冲洗，冲洗5min，然后将得到的聚碳酸酯塑料颗粒甩干后，在45℃的温度条件下中温烘干得到第一聚碳酸酯塑料颗粒中间料。

将第一聚碳酸酯塑料颗粒中间料投入盐洗池中，用浓度为30g/ml的浓盐水进行重盐水洗60min，水洗过程中保持持续搅拌，重盐水洗完成后取出处理完成后的第一聚碳酸酯塑料颗粒中间料进行甩干，甩干后进行二次破碎，将上述第一聚碳酸酯塑料颗粒中间料粉碎至粒径≤2mm，此时，利用二乙烯基苯作为溶胀溶剂对经过二次破碎的聚碳酸酯塑料颗粒进行超声辅助溶胀处理，控制超声频率为45KHz，功率从800W，处理时长为25min，超声辅助溶胀处理处理后形成溶胀态的第二聚碳酸酯塑料颗粒中间料。

将第二聚碳酸酯塑料颗粒中间料投入盐洗池中，用浓度为10g/ml的淡盐水进行轻盐水洗25min，水洗过程中保持持续搅拌，轻盐水洗完成后取出处理完成后的第二聚碳酸酯塑料颗粒中间料用清水洗净，然后甩干得到第三聚碳酸酯塑料颗粒中间料。

对第三聚碳酸酯塑料颗粒中间料进行改性，改性时将一氧化碳、丙烯、乙烯采用化学共聚方法三元聚合制成的三元共聚聚酮和端羧基丁腈胶液作为改性剂，熔融槽中加入第三聚碳酸酯塑料颗粒中间料以及占加入的第三聚碳酸酯塑料颗粒中间料总质量的3wt％的三元共聚聚酮以及0.5wt％的端羧基丁腈胶液，在熔融槽中进行熔融，控制熔融槽中熔融温度为250℃的条件下熔融处理45min，期间持续搅拌；在本实施例中，采用的三元共聚聚酮具有结构式：

结构式中m、n为正整数，且m＞n，同时该三元共聚聚酮的熔点为220℃；将上述混合料搅拌均匀后自然冷却并粉碎得到成品改性塑料颗粒。

将本实施例的改性塑料颗粒经压片机压片制成长20cm、宽5m、厚5mm的塑料尺，测量其性能参数为：

密度：1.19g/cm³、弯曲模量1800MPa、拉伸模量21.5MPa、硬度为10.2HB、热变形温度：1.86MPa：131℃；0.46MPa：139℃；在溶剂侵蚀下无应力开裂；工作温度：-40～110℃，成型收缩率0.6％、尺寸稳定性好，电绝缘性能优良。

实施例二：

在本实施例中，改性聚碳酸酯再生塑料，以聚碳酸酯含量≥94％的废旧聚碳酸酯塑料作为原料制得，其制备时参照以下制备步骤：

将作为原料的废旧聚碳酸酯塑料颗粒通过塑料破碎机进行破碎，控制塑料破碎机的破碎粒度为5mm，破碎完成后筛选出其中粒径≤5mm的颗粒部分进入磁选机分选，分选出其中的金属异物，而粒径大于5mm的颗粒部分则直接选出重新进入塑料破碎机继续破碎，并在破碎至粒径≤5mm时进入磁选机。

废旧聚碳酸酯塑料颗粒经过磁选机分选之后进行酸洗，利用溶质质量分数为45％的硫酸水溶液进行酸洗，酸洗时长为55min，酸洗用以洗净废旧塑料上的杂质和金属颗粒，酸洗完成后将酸洗完成的废旧聚碳酸酯塑料颗粒投入浮选池中，在浮选池中利用流速为2～3m/s的流水进行冲洗，冲洗12min，然后将得到的聚碳酸酯塑料颗粒甩干后，在42℃的温度条件下中温烘干得到第一聚碳酸酯塑料颗粒中间料。

将第一聚碳酸酯塑料颗粒中间料投入盐洗池中，用浓度为25g/ml的浓盐水进行重盐水洗55min，水洗过程中保持持续搅拌，重盐水洗完成后取出处理完成后的第一聚碳酸酯塑料颗粒中间料进行甩干，甩干后进行二次破碎，将上述第一聚碳酸酯塑料颗粒中间料粉碎至粒径≤2mm，此时，利用二乙烯基苯作为溶胀溶剂对经过二次破碎的聚碳酸酯塑料颗粒进行超声辅助溶胀处理，控制超声频率为50KHz，功率从1200W，处理时长为25min，超声辅助溶胀处理处理后形成溶胀态的第二聚碳酸酯塑料颗粒中间料。

将第二聚碳酸酯塑料颗粒中间料投入盐洗池中，用浓度为15g/ml的淡盐水进行轻盐水洗35min，水洗过程中保持持续搅拌，轻盐水洗完成后取出处理完成后的第二聚碳酸酯塑料颗粒中间料用清水洗净，然后甩干得到第三聚碳酸酯塑料颗粒中间料。

对第三聚碳酸酯塑料颗粒中间料进行改性，改性时将一氧化碳、丙烯、乙烯采用化学共聚方法三元聚合制成的三元共聚聚酮和端羧基丁腈胶液作为改性剂，熔融槽中加入第三聚碳酸酯塑料颗粒中间料以及占加入的第三聚碳酸酯塑料颗粒中间料总质量的7wt％的三元共聚聚酮以及1.5wt％的端羧基丁腈胶液，在熔融槽中进行熔融，控制熔融槽中熔融温度为250℃的条件下熔融处理45min，期间持续搅拌；在本实施例中，采用的三元共聚聚酮具有结构式：

结构式中m、n为正整数，且m＞n，同时该三元共聚聚酮的熔点为210℃；将上述混合料搅拌均匀后自然冷却并粉碎得到成品改性塑料颗粒。

将本实施例的改性塑料颗粒经压片机压片制成长20cm、宽5m、厚5mm的塑料尺，测量其性能参数为：

密度：1.21g/cm³、弯曲模量：1900MPa、拉伸模量：22.4MPa、硬度：9.8HB、热变形温度：1.86MPa：135℃；0.46MPa：141℃；在溶剂侵蚀下无应力开裂；在溶剂侵蚀下无应力开裂；工作温度：-40～110℃，成型收缩率0.35％、尺寸稳定性好，电绝缘性能优良。

实施例三

在本实施例中，改性聚碳酸酯再生塑料，以聚碳酸酯含量≥92％的废旧聚碳酸酯塑料作为原料制得，其制备时参照以下制备步骤：

将作为原料的废旧聚碳酸酯塑料颗粒通过塑料破碎机进行破碎，控制塑料破碎机的破碎粒度为5mm，破碎完成后筛选出其中粒径≤5mm的颗粒部分进入磁选机分选，分选出其中的金属异物，而粒径大于5mm的颗粒部分则直接选出重新进入塑料破碎机继续破碎，并在破碎至粒径≤5mm时进入磁选机。

废旧聚碳酸酯塑料颗粒经过磁选机分选之后进行酸洗，利用溶质质量分数为55％的硫酸水溶液进行酸洗，酸洗时长为50min，酸洗用以洗净废旧塑料上的杂质和金属颗粒，酸洗完成后将酸洗完成的废旧聚碳酸酯塑料颗粒投入浮选池中，在浮选池中利用流速为2～3m/s的流水进行冲洗，冲洗10min，然后将得到的聚碳酸酯塑料颗粒甩干后，在37℃的温度条件下中温烘干得到第一聚碳酸酯塑料颗粒中间料。

将第一聚碳酸酯塑料颗粒中间料投入盐洗池中，用浓度为27g/ml的浓盐水进行重盐水洗50min，水洗过程中保持持续搅拌，重盐水洗完成后取出处理完成后的第一聚碳酸酯塑料颗粒中间料进行甩干，甩干后进行二次破碎，将上述第一聚碳酸酯塑料颗粒中间料粉碎至粒径≤2mm，此时，利用二乙烯基苯作为溶胀溶剂对经过二次破碎的聚碳酸酯塑料颗粒进行超声辅助溶胀处理，控制超声频率为48KHz，功率从900W，处理时长为35min，超声辅助溶胀处理处理后形成溶胀态的第二聚碳酸酯塑料颗粒中间料。

将第二聚碳酸酯塑料颗粒中间料投入盐洗池中，用浓度为12g/ml的淡盐水进行轻盐水洗30min，水洗过程中保持持续搅拌，轻盐水洗完成后取出处理完成后的第二聚碳酸酯塑料颗粒中间料用清水洗净，然后甩干得到第三聚碳酸酯塑料颗粒中间料。

对第三聚碳酸酯塑料颗粒中间料进行改性，改性时将一氧化碳、丙烯、乙烯采用化学共聚方法三元聚合制成的三元共聚聚酮和端羧基丁腈胶液作为改性剂，熔融槽中加入第三聚碳酸酯塑料颗粒中间料以及占加入的第三聚碳酸酯塑料颗粒中间料总质量的5wt％的三元共聚聚酮以及1.2wt％的端羧基丁腈胶液，在熔融槽中进行熔融，控制熔融槽中熔融温度为250℃的条件下熔融处理45min，期间持续搅拌；在本实施例中，采用的三元共聚聚酮具有结构式：

结构式中m、n为正整数，且m＞n，同时该三元共聚聚酮的熔点为220℃；将上述混合料搅拌均匀后自然冷却并粉碎得到成品改性塑料颗粒。

在本发明的实施例的条件下制备的成品改性塑料颗粒可直接作为再生塑料原料进行使用，也可以与新制聚碳酸酯塑料以及各类助剂在双螺杆挤出机中挤出成型制成再生塑料颗粒。

将本实施例的改性塑料颗粒经压片机压片制成长20cm、宽5m、厚5mm的塑料尺，测量其性能参数为：

密度：1.21g/cm³、弯曲模量：2100MPa、拉伸模量：23.1MPa、硬度：10.1HB、热变形温度：1.86MPa：135℃；0.46MPa：142℃；在溶剂侵蚀下无应力开裂；在溶剂侵蚀下无应力开裂；工作温度：-40～110℃，成型收缩率0.32％、尺寸稳定性好，电绝缘性能优良。

由上述实施例可知，本发明的技术方案得到的聚碳酸酯再生塑料颗粒的性能接近于纯料聚碳酸酯塑料的上述性能，其性能差异值基本控制在5％以内，且由于其采用废旧聚碳酸酯塑料作为原料制备，因而能有效节省相应的原料成本，并减少塑料污染物的排放量，具有社会价值以及应用价值。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种废旧聚碳酸酯塑料的改性处理方法，其特征在于，以聚碳酸酯含量≥90％的废旧聚碳酸酯塑料作为原料进行制备，其具体包括以下操作步骤：

S1将回收的废旧聚碳酸酯塑料进行破碎，破碎至粒径≤5mm的颗粒后进行磁选，分选出其中的金属异物；

S2将进行过磁选的废旧聚碳酸酯塑料颗粒进行酸洗，洗净废旧塑料上的杂质和金属颗粒后进行清水洗净并浮选得到聚碳酸酯塑料颗粒，将浮选得到的聚碳酸酯塑料颗粒甩干后中温烘干；

S3对步骤S2处理后的废旧聚碳酸酯塑料颗粒进行重盐水洗，进行重盐水洗时控制盐洗池中食盐的浓度为25～30g/ml，水洗过程中持续搅拌，盐洗处理40～60min后取出甩干后；

S4对经过步骤S3处理后的废旧聚碳酸酯塑料颗粒进行二次破碎，将废旧聚碳酸酯塑料颗粒粉碎至粒径≤2mm，然后利用二乙烯基苯或者甲基丙烯酸作为溶胀溶剂对经过二次破碎的聚碳酸酯塑料颗粒进行超声辅助溶胀处理，进行超声辅助溶胀处理时，控制超声频率为45～50KHz，功率从800～1200W，处理时长为25～40min；

S5将经过步骤S4处理后废旧聚碳酸酯塑料颗粒进行轻盐水洗，进行轻盐水洗时控制盐洗池中食盐的浓度为10～15g/ml，水洗过程中持续搅拌，盐洗处理25～35min后取出后用清水洗净并甩干；

S6将经过步骤S5处理的废旧聚碳酸酯塑料颗粒加入熔融槽中，一并加入占废旧聚碳酸酯塑料颗粒总质量3～7wt％的三元共聚聚酮以及0.5～1.5wt％的端羧基丁腈胶液作为改性剂，

其中，三元共聚聚酮采用一氧化碳、丙烯、乙烯采用化学共聚方法三元聚合制成，其熔点为210～220℃，结构式为：

其中，m、n为正整数，且m＞n；

在熔融槽中进行熔融并持续搅拌，搅拌均匀后自然冷却并粉碎得到成品改性塑料颗粒。

2.根据权利要求1所述的废旧聚碳酸酯塑料的改性处理方法，其特征在于，所述步骤S2中进行酸洗操作时采用溶质质量分数≤60％的硫酸的水溶液进行酸洗，酸洗时长为45～60min。

3.根据权利要求1所述的废旧聚碳酸酯塑料的改性处理方法，其特征在于，所述步骤S2中进行清水洗净操作时在浮选池中采用流速为2～3m/s的流水进行冲洗，且冲洗时长不低于5min。

4.根据权利要求1所述的废旧聚碳酸酯塑料的改性处理方法，其特征在于，所述步骤S4中溶胀处理完成后采用振动方式将浸没在溶胀溶剂中的聚碳酸酯塑料颗粒与溶胀溶剂进行分离，并在分离完成后将聚碳酸酯塑料颗粒用清水冲洗干净。

5.根据权利要求1所述的废旧聚碳酸酯塑料的改性处理方法，其特征在于，所述步骤S6中，熔融槽中进行熔融操作时的熔融温度为230～250℃，熔融处理时长为45～60min。