CN112480517A - 利用废旧聚乙烯塑料生产的高密度高强度聚乙烯光缆护套专用料 - Google Patents
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Abstract
一种利用废旧聚乙烯塑料生产的高密度高强度聚乙烯光缆护套专用料，其主要成分是聚乙烯纯度≥95％的废旧塑料70‑80份，精制高密母料10‑20份，1‑9份炭黑母料，1‑1.5份相容剂，0.5‑0.9份润滑剂，0.1‑0.6份抗氧剂组成，6.5‑8.5份的填充剂，0.9‑1.1份的辅助抗氧剂，0.9‑1.1份的偶联剂，0.03‑0.04份的分散剂，本发明制得的聚乙烯光缆护套具有高强度、高耐磨性，高耐电压性，确保光缆抗开裂抗老化，能够替代进口同类材料及全新高密度乙烯光缆护套料。
Description
技术领域
本发明涉及环保及资源综合利用技术，具体涉及一种利用废旧聚乙烯塑料生产的高密度聚乙烯光缆护套料。
背景技术
我国正处在工业化、信息化、城镇化加速发展阶段，面临的资源和环境形势非常严重，为缓解地球资源越来越少的严重问题，国家出台了大力发展循环经济的宏观政策，要求转变经济增长方式，建设资源节约型和环境友好型社会，资源综合利用将是我国经济社会发展中一项长远的战略方针和技术经济政策。因此，石油、水等资源应在现有技术允许的情况下最大限度地高效循环利用。对于石油资源等行业而言，塑料再生就是资源再生。废旧塑料回收利用是保持塑料行业持续发展后劲的必由之路。
原信息产业部2006年出台了YD/T1485-2006行业标准，利用废旧聚乙烯塑料可再生加工“黑色中密度聚乙烯光缆护套料”，但是这种材料耐环境应力较低，只能够用在普通光缆护套上。而大芯径的远距离输送的光缆，一般需要强度及耐环境更好的高密度聚乙烯光缆护套料。高密度聚乙烯护套料执行的是国家标准GB/T15065-2009，其中耐环境应力开裂≥500小时，拉伸强度≥20MPa。而YD/T1485-2006行业标准专对中密度聚乙烯护套料，只要求耐环境应力开裂≥96小时，拉伸强度≥17MPa。
国内市场上高密度聚乙烯光缆护套料，一般比中密度聚乙烯护套料价格高2000-2500元，早些年，我国主要依赖进口，近几年，国内开始用全新聚乙烯树脂改性加工生产高密度聚乙烯护套料。但是价格高，并且1:3地消耗石油资源；另外随着国际原油价格的不断攀升，作为石油副产品塑料原料——树脂的价格随国际石油价格一路上涨，尤其聚乙烯作为高密度聚乙烯光缆护套专用料的重要原料，占比达80％-90％，价格多年来一路看涨。为此，利用废旧聚乙烯塑料加工出质量符合国家标准的高密度聚乙烯光缆护套专用料，一方面可以充分利用再生资源，缓解白色污染的威胁；另一方面利用废旧聚乙烯能过大大降低高密度聚乙烯光缆护套专用料生产成本提高产品竞争力；该项目能够创造巨大的经济效益和良好的社会效益。
在实际生产中，要想获得高强度的聚乙烯光缆，通常的方法是在原料中添加其他辅助成分，以增加丝线的强度，然而开发新的辅助成分，不仅科技攻关的时间较长，而且资金投入较大，费时费力，一般的生产型企业难以承受。目前普遍存在的生产工艺中，螺杆加热区多为四个或五个设计，虽然也能够达到熔融原料成流体的作用，但熔融效果不能达到最佳，会影响后续工艺中的冷却成丝的效果。而在普通光缆的生产工艺中，各生产企业往往忽略了对设备本身及工艺流程中细节的系统研究，往往把注意力集中在添加辅助成分上面，这样就导致了目前大多数网丝生产企业生产的网丝强度大多在6N及以下，即使有能够生产高强度网丝的企业，因为添加了辅助增强助剂，导致生产成本较高，利润较小，经济效益较低。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有的废旧塑料再生加工只能生产中密度聚乙烯护套料，而不能生产质量高的高密度高强度聚乙烯护套料的技术难题，而提供一种利用废旧聚乙烯塑料生产的高密度高强度聚乙烯光缆护套专用料。
一种利用废旧聚乙烯塑料生产的高密度高强度聚乙烯光缆护套专用料，其主要成分是聚乙烯纯度≥95％的废旧塑料70-80份，精制高密母料10-20份，1-9份炭黑母料，1-1.5份相容剂，0.5-0.9份润滑剂，0.1-0.6份抗氧剂组成，6.5-8.5份的填充剂，0.9-1.1份的辅助抗氧剂，0.9-1.1份的偶联剂，0.03-0.04份的分散剂，其中所述精制高密母料原料组成为HDPE、POE、氢氧化铝等，调节HDPE与POE用量比例，使其熔体指数为1.5-2.0，所述聚乙烯纯度≥95％废旧塑料投入粉碎机粉碎，用水30～50℃水清洗清洗漂洗后造粒制得。
进一步的，所述的填充剂为纳米级CaCO3颗粒。
进一步的，所述的偶联剂为肽酸脂。
进一步的，所述的分散剂为硬脂酸。
进一步的，所述的辅助抗氧剂为硫代二丙酸二月桂脂。
进一步的，主要原料是精制高密度母料和废旧聚乙烯塑料，废旧聚乙烯塑料包括废旧电缆皮料，废旧聚乙烯管料，废旧聚乙烯农膜中的一种或多种，废旧聚乙烯塑料经破碎、清洗、干燥后制成废旧聚乙烯塑料颗粒。
进一步的，一种利用废旧聚乙烯塑料生产的高密度高强度聚乙烯光缆护套专用料的制造方法，采用聚乙烯纯度≥95％的废旧塑料70-80份，精制高密母料10-20份，1-9份炭黑母料，1-1.5份相容剂，0.5-0.9份润滑剂，0.1-0.6份抗氧剂组成，6.5-8.5份的填充剂，0.9-1.1份的辅助抗氧剂，0.9-1.1份的偶联剂，0.03-0.04份的分散剂于于混料机中，先低速再高速混合2分钟后，转移至双螺杆双阶挤出机挤出成型，最后采用铝塑双层防潮包装，最后采用铝塑双层防潮包装。
本发明的有益效果：
1.采用本发明方法生产的一种利用废旧聚乙烯塑料生产的高密度高强度聚乙烯光缆护套专用料具有高强度、高耐磨性，高耐电压性，确保光缆不受损伤；高耐寒性，使光缆在高寒区的野外敷设时，不发生低温脆裂；优异的耐环境力开裂性，保证光缆在使用环境中，其护层不因受表面活性剂的侵蚀发生表面龟裂，而降低光缆寿命；优异的抗氧化性，减缓光缆外护套在高温环境下发生光、热老化；选用密度高的废旧聚乙烯电缆皮料、废旧聚乙烯管料、桶料等，通过分拣、破碎、清洗，根据废旧塑料质量，研究确定产品配方，选择废塑料的品种及用量和高密母料及添加剂的最佳比例。保证产品质量达到GB/T15065-2009中高密度聚乙烯光缆护套料标准。
2.将CaCO3纳米颗粒作为刚性的无机粒子填充到高密度聚乙烯聚合物材料后可以提高了聚合物材料的韧性、刚性、硬度和耐磨性等性能，降低了生产成本。
纳米级CaCO3颗粒作为填充剂的增韧机理分析:当高密度聚乙烯护套料受到冲击振动时，作为填料的CaCO3粒子从高密度聚乙烯护套料基体中脱粘，高密度聚乙烯护套料基体产生空洞化损伤，若高密度聚乙烯护套料基体厚度小于临界基体层厚度，则基体层塑性变形大大加强，从而使高密度聚乙烯护套料材料韧性大大提高。另一方面由于CaCO3纳米颗粒具有较大的比表面积，CaCO3纳米颗粒在高密度聚乙烯聚合物基体中形成大量细裂纹，这些微细的断裂可分散冲击能量，同时，CaCO3纳米颗粒空间中的基体可经受冲击而产生的变形，这也分散了外部冲击力，从而提高韧性。CaCO3纳米颗粒作为刚性的无机粒子填充到高密度聚乙烯聚合物材料后可以提高聚合物材料的刚性、硬度和耐磨性等性能，但普通的无机粉体填料填充改性聚合材料时在增强这些性能的同时大都会降低聚合物材料的强度和韧性。而纳米无机材料由于粒径小、比表面积大，与聚合物材料复合后，与高密度聚乙烯基体材料间有很强的结合力，不仅能提高材料的刚性和硬度，还可起到增强增韧效果。使用纳米CaCO3提高高密度聚乙烯韧性的关键，是将纳米CaCO3颗粒较好地分散到高密度聚乙烯聚合物基体中。纳米颗粒有很高的表面活性，这些颗粒倾向于聚结。纳米CaCO3颗粒特定表面的改进可采用常规技术通过制备纳米CaCO3主体来实现，从而可有效地将纳米CaCO3颗粒分散到高密度聚乙烯聚合物基体中。
为了增加纳米CaCO3与聚合物的界面结合力，提高纳米CaCO3的分散能力，需对其表面进行改性，主要是降低粒子表面能态，消除颗粒的表面电荷，提高纳米颗粒有机相的亲和力，减弱粒子的表面极性等，从而增加高聚物制品的物理性能。
3、精密高密母料，该母料中含有HDPE、POE、氢氧化铝等，在一定的温度和外力作用下，金属铝离子与POE形成高分子，通过母料渗透、分散到再生的聚乙烯分子中，对聚乙烯护套料起着提升密度和增韧补强作用,耐环境应力开裂性能指标达到1000小时以上.
4.添加足量的抗氧化剂，保证材料的抗老化性能符合国家标准。
本项目产品和普通中密度聚乙烯护套产品一样，属塑料改性加工，使用的主体原料是废聚乙烯塑料，属无毒无害材料，其他辅助材料也无毒无害，因此无毒害物质排放。清洁用少量废水经过沉淀池缓冲沉淀后排放，对人员健康和周边环境不构成危害。混料、挤出工序设计抽排风装置，加强通风，减少粉尘和挥发性气体对现场操作工人的影响。本发明所有生产设备的运行噪声不会超过85分贝，机械转动部分安装安全防护罩，加热装置做好保温和隔热防护，车间设计基本为封闭式厂房，机械设备采取减震降噪装置，确保厂界噪声符合一级标准。生产区域布局按照消防要求，建筑物之间保持合理间距，建设好消防通道和安全通道，安全防护设施和主体工程同时建设、同时投产，仓库、车间备足消防灭火器材。生产车间按相关安全标准建设好通风装置，内部单独建一小间作为操作工更衣、冲凉卫生用。正常生产时，员工按要求穿戴劳保防护用品，备好劳动防护工具，规范劳动管理，作好劳动保护，确保安全生产。
具体的实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1：
一种利用废旧聚乙烯塑料生产的高密度聚乙烯光缆护套专用料，其主要成分是聚乙烯纯度≥95％的废旧塑料70份，精制高密母料10份，1份炭黑母料，1份相容剂，0.5份润滑剂，0.1份抗氧剂组成，6.5份的填充剂，0.9份的辅助抗氧剂，0.9份的偶联剂，0.03份的分散剂，其中所述精制高密母料原料组成为HDPE、POE、氢氧化铝等，调节HDPE与POE用量比例，使其熔体指数为1.5-2.0，所述聚乙烯纯度≥95％的废旧塑料投入粉碎机粉碎，用水30～50℃水清洗清洗漂洗后造粒制得。
进一步的，所述的填充剂为纳米级CaCO3颗粒。
进一步的，所述的偶联剂为肽酸脂。
进一步的，所述的分散剂为硬脂酸。
进一步的，所述的辅助抗氧剂为硫代二丙酸二月桂脂。
进一步的，主要原料是精制高密度母料和废旧聚乙烯塑料，废旧聚乙烯塑料包括废旧电缆皮料，废旧聚乙烯管料，废旧聚乙烯农膜中的一种或多种，废旧聚乙烯塑料经破碎、清洗、干燥后制成废旧聚乙烯塑料颗粒。
进一步的，一种利用废旧聚乙烯塑料生产的高密度聚乙烯光缆护套专用料的制造方法，采用聚乙烯纯度≥95％的废旧塑料70份，精制高密母料10份，1份炭黑母料，1份相容剂，0.5份润滑剂，0.1份抗氧剂组成，6.5份的填充剂，0.9份的辅助抗氧剂，0.9份的偶联剂，0.03份的分散剂于于混料机中，先低速再高速混合2分钟后，转移至双螺杆双阶挤出机挤出成型，最后采用铝塑双层防潮包装，最后采用铝塑双层防潮包装。
实施例2：
一种利用废旧聚乙烯塑料生产的高密度聚乙烯光缆护套专用料，其主要成分是聚乙烯纯度≥95％的废旧塑料75份，精制高密母料15份，9份炭黑母料，1.5份相容剂，0.9份润滑剂，0.6份抗氧剂组成，8.5份的填充剂，1.1份的辅助抗氧剂，1.1份的偶联剂，0.04份的分散剂，其中所述精制高密母料原料组成为HDPE、POE、氢氧化铝等，调节HDPE与POE用量比例，使其熔体指数为1.5-2.0，所述聚乙烯纯度≥95％的废旧塑料投入粉碎机粉碎，用水30～50℃水清洗清洗漂洗后造粒制得。
进一步的，所述的填充剂为纳米级CaCO3颗粒。
进一步的，所述的偶联剂为肽酸脂。
进一步的，所述的分散剂为硬脂酸。
进一步的，所述的辅助抗氧剂为硫代二丙酸二月桂脂。
进一步的，主要原料是精制高密度母料和废旧聚乙烯塑料，废旧聚乙烯塑料包括废旧电缆皮料，废旧聚乙烯管料，废旧聚乙烯农膜中的一种或多种，废旧聚乙烯塑料经破碎、清洗、干燥后制成废旧聚乙烯塑料颗粒。
进一步的，一种利用废旧聚乙烯塑料生产的高密度聚乙烯光缆护套专用料的制造方法，采用聚乙烯纯度≥95％的废旧塑料75份，精制高密母料15份，9份炭黑母料，1.5份相容剂，0.9份润滑剂，0.6份抗氧剂组成，8.5份的填充剂，1.1份的辅助抗氧剂，1.1份的偶联剂，0.04份的分散剂于于混料机中，先低速再高速混合2分钟后，转移至双螺杆双阶挤出机挤出成型，最后采用铝塑双层防潮包装，最后采用铝塑双层防潮包装。
实施例3：一种利用废旧聚乙烯塑料生产的高密度聚乙烯光缆护套专用料，其主要成分是聚乙烯纯度≥95％的废旧塑料80份，精制高密母料20份，4份炭黑母料，1.2份相容剂，0.6份润滑剂，0.3份抗氧剂组成，7份的填充剂，1份的辅助抗氧剂，1份的偶联剂，0.03份的分散剂，其中所述精制高密母料原料组成为HDPE、POE、氢氧化铝等，调节HDPE与POE用量比例，使其熔体指数为1.5-2.0，所述聚乙烯纯度≥95％的废旧塑料投入粉碎机粉碎，用水30～50℃水清洗清洗漂洗后造粒制得。
进一步的，所述的填充剂为纳米级CaCO3颗粒。
进一步的，所述的偶联剂为肽酸脂。
进一步的，所述的分散剂为硬脂酸。
进一步的，所述的辅助抗氧剂为硫代二丙酸二月桂脂。
进一步的，主要原料是精制高密度母料和废旧聚乙烯塑料，废旧聚乙烯塑料包括废旧电缆皮料，废旧聚乙烯管料，废旧聚乙烯农膜中的一种或多种，废旧聚乙烯塑料经破碎、清洗、干燥后制成废旧聚乙烯塑料颗粒。
进一步的，一种利用废旧聚乙烯塑料生产的高密度聚乙烯光缆护套专用料的制造方法，采用聚乙烯纯度≥95％的废旧塑料80份，精制高密母料20份，4份炭黑母料，1.2份相容剂，0.6份润滑剂，0.3份抗氧剂组成，7份的填充剂，1份的辅助抗氧剂，1份的偶联剂，0.03份的分散剂于于混料机中，先低速再高速混合2分钟后，转移至双螺杆双阶挤出机挤出成型，最后采用铝塑双层防潮包装，最后采用铝塑双层防潮包装。
对比例1：一种聚乙烯光缆护套专用料，其主要成分是废旧塑料80份，精制高密母料5份，4份炭黑母料，1.2份相容剂，0.6份润滑剂，0.3份抗氧剂组成。
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | |
| 拉伸强度Mpa | 24.8 | 26.9 | 25.4 | 20.1 |
| 密度g/cm<sup>3</sup> | 0.956 | 0.966 | 0.972 | 0.942 |
| 断裂伸长率％ | 822 | 856 | 840 | 500 |
如无具体说明，本发明的各种原料均可以通过市售得到；或根据本领域的常规方法制备得到。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。
本发明的其他方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。
上述具体实施例，进一步阐述本发明，应理解。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。除非另外说明，否则所有的份数为重量份，所有的百分比为重量百分比。
Claims (7)
1.一种利用废旧聚乙烯塑料生产的高密度高强度聚乙烯光缆护套专用料，其主要成分是聚乙烯纯度≥95％的废旧塑料70-80份，精制高密母料10-20份，1-9份炭黑母料，1-1.5份相容剂，0.5-0.9份润滑剂，0.1-0.6份抗氧剂组成，6.5-8.5份的填充剂，0.9-1.1份的辅助抗氧剂，0.9-1.1份的偶联剂，0.03-0.04份的分散剂，其中所述精制高密母料原料组成为HDPE、POE、氢氧化铝等，调节HDPE与POE用量比例，使其熔体指数为1.5-2.0，所述聚乙烯纯度≥95％的废旧塑料投入粉碎机粉碎，用水30～50℃水清洗漂洗后造粒制得。
2.根据权利要求1所述的一种利用废旧聚乙烯塑料生产的高密度高强度聚乙烯光缆护套专用料，其特征在于：所述的填充剂为纳米级CaCO3颗粒。
3.根据权利要求1所述的一种利用废旧聚乙烯塑料生产的高密度高强度聚乙烯光缆护套专用料，其特征在于：所述的偶联剂为肽酸脂。
4.根据权利要求1所述的一种利用废旧聚乙烯塑料生产的高密度高强度聚乙烯光缆护套专用料，其特征在于：所述的分散剂为硬脂酸。
5.根据权利要求1所述的一种利用废旧聚乙烯塑料生产的高密度高强度聚乙烯光缆护套专用料，其特征在于：所述的辅助抗氧剂为硫代二丙酸二月桂脂。
6.根据权利要求1所述的一种利用废旧聚乙烯塑料生产的高密度高强度聚乙烯光缆护套专用料，其特征在于：废旧聚乙烯塑料包括废旧电缆皮料，废旧聚乙烯管料，废旧聚乙烯农膜中的一种或多种，废旧聚乙烯塑料经破碎、清洗、干燥后制成废旧聚乙烯塑料颗粒。
7.一种如权利要求1-6任一所述的一种利用废旧聚乙烯塑料生产的高密度高强度聚乙烯光缆护套专用料的制造方法，采用聚乙烯纯度≥95％的废旧塑料70-80份，精制高密母料10-20份，1-9份炭黑母料，1-1.5份相容剂，0.5-0.9份润滑剂，0.1-0.6份抗氧剂组成，6.5-8.5份的填充剂，0.9-1.1份的辅助抗氧剂，0.9-1.1份的偶联剂，0.03-0.04份的分散剂于混料机中，先低速再高速混合2分钟后，转移至双螺杆双阶挤出机挤出成型，最后采用铝塑双层防潮包装。
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| CN104387658A (zh) * | 2014-12-10 | 2015-03-04 | 湖北科普达实业有限公司 | 利用废旧聚乙烯塑料生产的高密度聚乙烯光缆护套专用料 |
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