CN113024985A - 一种基于废料再生的pc/abs合金材料及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于废料再生的PC/ABS合金材料及其制备工艺，所述合金材料由以下原料组成，所述原料按重量份数比为：60‑80份ABS水口废料、20‑40份PC水口废料、3‑5份增韧剂、5‑8份相容剂、抗氧化剂0.2‑0.4份、2‑4份协效阻燃剂、1‑3份阻燃剂、5‑7份黑色母、0.1‑0.3份润滑油脂、0.5‑0.7份抗滴落剂；将作为废料的注塑流道水口PC及ABS物料回收利用，制备成为PC/ABS合金工程塑料，不仅达到了资源回收再利用，还避免污染环境；两段高混机加工实现物料内外应力系数保持均匀稳固，并且利用抗氧化剂和润滑剂对材料结构进行调和，在挤出期间对物料进行氮化处理，使氮原子渗入工件表层的化学热处理，从而使得最终制备的PC/ABS实现优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性和耐高温的机械性能。
Description
技术领域
本发明涉及废料合金塑料制备技术领域，具体为一种基于废料再生的PC/ABS合金材料及其制备工艺。
背景技术
聚碳酸酯(PC)是一种线型聚碳酸酯，是一种无定形的工程塑料，具有良好的韧性、透明性和耐热性，ABS工程塑料具有很好的流动性和冲击性能，两种材料由于其优异的性能，均广泛适用于注塑加工即模具生产并作为原材料；
在模具注塑射出件的过程中，由于模具本身的设计及加工特性，尤其涉及到较长或较大的注塑件时，模具的流道面积也会随之增大，与之相对的流道及水口ABS或PC废料的质量、体积也会随之增大，而流道水口料普遍作为模具加工的废料，经常被人为草率丢弃处理，不仅浪费了生产资源，还对环境造成了破坏，同时也造成了不必要的经济性损失；
新式材料PC/ABS塑料合金是一种通过混炼后合成的改性工程塑料，将PC与ABS共混，可以综合PC和ABS两者的优良性能，既可以提高ABS的耐热性和拉伸强度，又可以降低PC的熔体黏度，改善加工性能，减少对应力开裂的敏感性，并可降低成本；如果能够将作为废料的水口及流道PC和ABS进行回收利用并结合再生，不仅能够避免资源的浪费，环境的破坏，同时还能满足企业的经济性需求。
为此，提出一种基于废料再生的PC/ABS合金材料及其制备工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于废料再生的PC/ABS合金材料及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于废料再生的PC/ABS合金材料，所述合金材料由以下原料组成，原料按重量份数比为：60-80份ABS水口废料、20-40份PC水口废料、3-5份增韧剂、5-8份相容剂、0.2-0.4份抗氧化剂、2-4份协效阻燃剂、1-3份阻燃剂、5-7份黑色母、0.1-0.3份润滑油脂、0.5-0.7份抗滴落剂、10-15份硬度改良剂、7-13份冲击改良剂和3-5份颜料。
作为本技术方案的进一步优选的：协效阻燃剂为埃洛石、滑石粉、云母、高岭土和硅灰石按配比为1：3：3：2的比例调和制粉。
作为本技术方案的进一步优选的：相容剂为马来酸酐MAH接枝POE、PE接枝物、SVN、丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯类共聚物、双组分增容中的任意一种或多种混合。
作为本技术方案的进一步优选的：增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物MBS、辛烯-乙烯共聚物接枝马来酸酐POE-MAH系增韧剂中的任意一种或多种混合。
作为本技术方案的进一步优选的：抗氧化剂为四[β-(3，5-二特丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
作为本技术方案的进一步优选的：阻燃剂为苯氧基环三磷腈阻燃剂。
作为本技术方案的进一步优选的：硬度改良剂为丙烯酸改性聚四氟乙烯纤维与丙烯酸改性氮苯基马来酰亚胺共聚物，冲击改良剂为丙烯酸改性及马来酸酐聚合物。
作为本技术方案的进一步优选的：润滑油脂为二硫化钼极压锂脂。
另外本发明还提供一种基于废料再生的PC/ABS合金材料的制备工艺，具体包括以下步骤：
S1、首先将ABS水口废料及PC水口废料进行冲刷洗涤，去除杂质，通过鼓风机干燥箱以80℃烘干2-4小时后，放入激光切割机制备大小相同的管块状物料；
S2、将ABS及PC管块状物料放入高混机内，以重量百分比为参考依据，放入增韧剂、相容剂和黑色母，高混机冷却槽注水工作，温度调至60℃-80℃，叶轮以120R-200r/min混炼搅拌3-6分钟；
S3、将颜料、抗氧化剂和半份润滑油脂放入高速搅拌锅，叶轮以150R-220r/min搅拌2-4分钟混炼，随后暂停高混机，与硬度改良剂、冲击改良剂及抗滴落剂一同装入高混机，将温度调至80℃-100℃，叶轮以150R-220r/min混炼搅拌2-4分钟；
S4、关闭高混机，取出预混料，与另外半份润滑油脂、协效阻燃剂及阻燃剂混合并放入双螺杆挤出机的主喂料口投入，温度调至200摄氏度，主机转速调至300R-550r/min制备1-3分钟，双螺杆挤出机挤出段预制一台真空机，并在主机加工时混合浓度为90%的氮气；
S5、经螺杆剪切、挤出后得到PC/ABS预成型材料，将其放入鼓风机干燥箱，以50℃烘干30min-50min取出，得到由ABS水口废料和PC水口废料再生的PC/ABS合金材料。
作为本技术方案的进一步优选的：颜料为有机颜料，有机颜料为偶氮颜料和酞菁颜料中的任意一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、将作为废料的注塑流道水口PC及ABS物料回收利用，制备成为PC/ABS合金工程塑料，不仅达到了资源回收再利用、避免污染环境，且相较ABS提高了耐热性和拉伸强度，相较于PC降低了熔体黏度，改善加工性能，减少对应力开裂的敏感性；
二、本发明在制备过程中使用协效阻燃剂配合阻燃剂，在材料的韧性不受影响的前提下，制备后不仅提高了PC/ABS阻燃性能，同显著提高了材料抗弯系数，在实际应用的过程中还可以有效避免高温高湿环境下对材料阻燃性能的破坏；
三、本发明利用增韧剂中和材料中碱性物质，极大地缓解了PC/ABS在高温环境下的降解速度，起到橡胶増韧的作用，并且有效的阻止材料银纹的拓展，提高了材料寿命；
四、两段高混机加工实现物料内外应力系数保持均匀稳固，并且利用抗氧化剂和润滑剂对材料结构进行调和，在挤出期间对物料进行氮化处理，将氮原子渗入工件表层的化学热处理，从而使得最终制备的PC/ABS实现优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性和耐高温的机械性能，能够有效应用于各种不同的工作环境。
附图说明
图1为本发明的制备方法流程图；
图2为本发明的步骤四制备方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种基于废料再生的PC/ABS合金材料、合金材料由以下原料组成、原料按重量份数比为：60份ABS水口废料、20份PC水口废料、3份增韧剂、5份相容剂、0.2份抗氧化剂、2份协效阻燃剂、1份阻燃剂、5份黑色母、0.1份润滑油脂、0.5份抗滴落剂、10份硬度改良剂、7份冲击改良剂和3份颜料。
本实施例中，具体的：协效阻燃剂为埃洛石、滑石粉、云母、高岭土和硅灰石按配比为1：3：3：2的比例调和制粉；协效阻燃剂用于协效阻燃以及辅助抗滴落效果，在材料的韧性不受影响的前提下，制备后不仅提高了PC/ABS阻燃性能，同显著提高了材料抗弯系数，在实际应用的过程中还可以有效避免高温高湿环境下对材料阻燃性能的破坏。
本实施例中，具体的：相容剂为马来酸酐MAH接枝POE、PE接枝物、SVN、丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯类共聚物、双组分增容中的任意一种或多种混合；相容剂用于改善ABS和PC共混时相容性不好的缺点，其作用是降低界面张力，而加入的第三组分增大界面层厚度，阻止分散相凝聚，稳定已形成的相形态结构，以增加两种聚合物的相容性，使之相互间粘结力增大，以形成稳定的共混结构。
本实施例中，具体的：增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物MBS、辛烯-乙烯共聚物接枝马来酸酐POE-MAH系增韧剂；增韧剂用于增加预混料的胶黏剂膜层柔韧性，提高机械性能。
本实施例中，具体的：抗氧化剂为四[β-(3，5-二特丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；抗氧化剂用于延缓或抑制聚合物氧化过程的进行，辅助氮工艺的同时提高材料寿命。
本实施例中，具体的：阻燃剂为苯氧基环三磷腈阻燃剂；苯氧基环三磷腈阻燃剂在制备后不仅提高了PC/ABS阻燃性能，同显著提高了材料抗弯系数，在实际应用的过程中还可以有效避免高温高湿环境下对材料阻燃性能的破坏。
本实施例中，具体的：硬度改良剂为丙烯酸改性聚四氟乙烯纤维与丙烯酸改性氮苯基马来酰亚胺共聚物，冲击改良剂为丙烯酸改性及马来酸酐聚合物；硬度改良剂和冲击改良剂均为提高材料的机械性能与改善结构应力情况，辅助提高材料使用寿命。
本实施例中，具体的：润滑油脂为二硫化钼极压锂脂；两段高混机加工实现物料内外应力系数保持均匀稳固，并且利用抗氧化剂和润滑剂对材料结构进行调和，辅助提高材料的机械性能与改善结构应力情况。
另外本发明还提供一种基于废料再生的PC/ABS合金材料的制备工艺，具体包括以下步骤：
S1、首先将ABS水口废料及PC水口废料进行冲刷洗涤，去除杂质，通过鼓风机干燥箱以80℃烘干2小时后，放入激光切割机制备大小相同的管块状物料；
S2、将ABS及PC管块状物料放入高混机内，以重量百分比为参考依据，放入增韧剂、相容剂和黑色母，高混机冷却槽注水工作，温度调至60℃，叶轮以120r/min混炼搅拌3分钟；
S3、将颜料、抗氧化剂和半份润滑油脂放入高速搅拌锅，叶轮以150r/min搅拌2分钟混炼，随后暂停高混机，与硬度改良剂、冲击改良剂及抗滴落剂一同装入高混机，将温度调至80℃，叶轮以150r/min混炼搅拌2分钟；
S4、关闭高混机，取出预混料，与另外半份润滑油脂、协效阻燃剂及阻燃剂混合并放入双螺杆挤出机的主喂料口投入，温度调至200摄氏度，主机转速调至300r/min制备1分钟，双螺杆挤出机挤出段预制一台真空机，并在主机加工时混合浓度为90%的氮气；
S5、经螺杆剪切、挤出后得到PC/ABS预成型材料，将其放入鼓风机干燥箱，以50℃烘干30min取出，得到由ABS水口废料和PC水口废料再生的PC/ABS合金材料。
本实施例中，具体的：颜料为有机颜料，有机颜料为偶氮颜料。
实施例二
请参阅图1-2，本发明还提供一种技术方案：一种基于废料再生的PC/ABS合金材料，合金材料由以下原料组成，原料按重量份数比为：70份ABS水口废料、30份PC水口废料、4份增韧剂、6份相容剂、0.3份抗氧化剂、3份协效阻燃剂、2份阻燃剂、6份黑色母、0.2份润滑油脂、0.6份抗滴落剂、12份硬度改良剂、9份冲击改良剂和4份颜料。
本实施例中，具体的：协效阻燃剂为埃洛石、滑石粉、云母、高岭土和硅灰石按配比为1：3：3：2的比例调和制粉。
本实施例中，具体的：相容剂为马来酸酐MAH接枝POE。
本实施例中，具体的：增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物MBS。
本实施例中，具体的：抗氧化剂为四[β-(3，5-二特丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
本实施例中，具体的：阻燃剂为苯氧基环三磷腈阻燃剂。
本实施例中，具体的：硬度改良剂为丙烯酸改性聚四氟乙烯纤维与丙烯酸改性氮苯基马来酰亚胺共聚物，冲击改良剂为丙烯酸改性及马来酸酐聚合物。
本实施例中，具体的：润滑油脂为二硫化钼极压锂脂。
另外本发明还提供一种基于废料再生的PC/ABS合金材料的制备工艺，具体包括以下步骤：
S1、首先将ABS水口废料及PC水口废料进行冲刷洗涤，去除杂质，通过鼓风机干燥箱以80℃烘干3小时后，放入激光切割机制备大小相同的管块状物料；
S2、将ABS及PC管块状物料放入高混机内，以重量百分比为参考依据，放入增韧剂、相容剂和黑色母，高混机冷却槽注水工作，温度调至70℃，叶轮以170r/min混炼搅拌4分钟；
S3、将颜料、抗氧化剂和半份润滑油脂放入高速搅拌锅，叶轮以180r/min搅拌3分钟混炼，随后暂停高混机，与硬度改良剂、冲击改良剂及抗滴落剂一同装入高混机，将温度调至90℃，叶轮以18r/min混炼搅拌3分钟；
S4、关闭高混机，取出预混料，与另外半份润滑油脂、协效阻燃剂及阻燃剂混合并放入双螺杆挤出机的主喂料口投入，温度调至200摄氏度，主机转速调至450r/min制备2分钟，双螺杆挤出机挤出段预制一台真空机，并在主机加工时混合浓度为90%的氮气；
S5、经螺杆剪切、挤出后得到PC/ABS预成型材料，将其放入鼓风机干燥箱，以50℃烘干40min取出，得到由ABS水口废料和PC水口废料再生的PC/ABS合金材料。
本实施例中，具体的：颜料为有机颜料，有机颜料为酞菁颜料。
实施例三
请参阅图1-2，本发明还提供一种技术方案：一种基于废料再生的PC/ABS合金材料，合金材料由以下原料组成，原料按重量份数比为：80份ABS水口废料、40份PC水口废料、5份增韧剂、8份相容剂、0.4份抗氧化剂、4份协效阻燃剂、3份阻燃剂、7份黑色母、0.3份润滑油脂、0.7份抗滴落剂、15份硬度改良剂、13份冲击改良剂和5份颜料。
本实施例中，具体的：协效阻燃剂为埃洛石、滑石粉、云母、高岭土和硅灰石按配比为1：3：3：2的比例调和制粉。
本实施例中，具体的：相容剂为马来酸酐MAH接枝POE、PE接枝物、SVN、丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯类共聚物。
本实施例中，具体的：增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物MBS、辛烯-乙烯共聚物接枝马来酸酐POE-MAH系增韧剂。
本实施例中，具体的：抗氧化剂为四[β-(3，5-二特丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
本实施例中，具体的：阻燃剂为苯氧基环三磷腈阻燃剂。
本实施例中，具体的：硬度改良剂为丙烯酸改性聚四氟乙烯纤维与丙烯酸改性氮苯基马来酰亚胺共聚物，冲击改良剂为丙烯酸改性及马来酸酐聚合物。
本实施例中，具体的：润滑油脂为二硫化钼极压锂脂。
另外本发明还提供一种基于废料再生的PC/ABS合金材料的制备工艺，具体包括以下步骤：
S1、首先将ABS水口废料及PC水口废料进行冲刷洗涤，去除杂质，通过鼓风机干燥箱以80℃烘干4小时后，放入激光切割机制备大小相同的管块状物料；
S2、将ABS及PC管块状物料放入高混机内，以重量百分比为参考依据，放入增韧剂、相容剂和黑色母，高混机冷却槽注水工作，温度调至80℃，叶轮以200r/min混炼搅拌6分钟；
S3、将颜料、抗氧化剂和半份润滑油脂放入高速搅拌锅，叶轮以220r/min搅拌4分钟混炼，随后暂停高混机，与硬度改良剂、冲击改良剂及抗滴落剂一同装入高混机，将温度调至100℃，叶轮以220r/min混炼搅拌4分钟；
S4、关闭高混机，取出预混料，与另外半份润滑油脂、协效阻燃剂及阻燃剂混合并放入双螺杆挤出机的主喂料口投入，温度调至200摄氏度，主机转速调至550r/min制备1-3分钟，双螺杆挤出机挤出段预制一台真空机，并在主机加工时混合浓度为90%的氮气；
S5、经螺杆剪切、挤出后得到PC/ABS预成型材料，将其放入鼓风机干燥箱，以50℃烘干50min取出，得到由ABS水口废料和PC水口废料再生的PC/ABS合金材料。
本实施例中，具体的：颜料为有机颜料，有机颜料为偶氮颜料。
工作原理或者结构原理：将作为废料的注塑流道水口PC及ABS物料回收利用，制备成为PC/ABS合金工程塑料，不仅达到了资源回收再利用、避免污染环境，且相较ABS提高了耐热性和拉伸强度，相较于PC降低了熔体黏度，改善加工性能，减少对应力开裂的敏感性；本发明在制备过程中使用协效阻燃剂配合阻燃剂，在材料的韧性不受影响的前提下，制备后不仅提高了PC/ABS阻燃性能，同显著提高了材料抗弯系数，在实际应用的过程中还可以有效避免高温高湿环境下对材料阻燃性能的破坏；
本发明利用增韧剂中和材料中碱性物质，极大地缓解了PC/ABS在高温环境下的降解速度，起到橡胶増韧的作用，并且有效的阻止材料银纹的拓展，提高了材料寿命；两段高混机加工实现物料内外应力系数保持均匀稳固，并且利用抗氧化剂和润滑剂对材料结构进行调和，在挤出期间对物料进行氮化处理，使氮原子渗入工件表层的化学热处理，从而使得最终制备的PC/ABS实现优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性和耐高温的机械性能，能够有效应用于各种不同的工作环境。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种基于废料再生的PC/ABS合金材料，其特征在于：所述合金材料由以下原料组成，所述原料按重量份数比为：60-80份ABS水口废料、20-40份PC水口废料、3-5份增韧剂、5-8份相容剂、0.2-0.4份抗氧化剂、2-4份协效阻燃剂、1-3份阻燃剂、5-7份黑色母、0.1-0.3份润滑油脂、0.5-0.7份抗滴落剂、10-15份硬度改良剂、7-13份冲击改良剂和3-5份颜料。
2.根据权利要求1所述的一种基于废料再生的PC/ABS合金材料，其特征在于：所述协效阻燃剂为埃洛石、滑石粉、云母、高岭土和硅灰石按配比为1：3：3：2的比例调和制粉。
3.根据权利要求1所述的一种基于废料再生的PC/ABS合金材料，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐MAH接枝POE、PE接枝物、SVN、丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯类共聚物、双组分增容中的任意一种或多种混合。
4.根据权利要求1所述的一种基于废料再生的PC/ABS合金材料，其特征在于：所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物MBS、辛烯-乙烯共聚物接枝马来酸酐POE-MAH系增韧剂中的任意一种或多种混合。
5.根据权利要求1所述的一种基于废料再生的PC/ABS合金材料，其特征在于：所述抗氧化剂为四[β-(3，5-二特丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
6.根据权利要求1所述的一种基于废料再生的PC/ABS合金材料，其特征在于：所述阻燃剂为苯氧基环三磷腈阻燃剂。
7.根据权利要求1所述的一种基于废料再生的PC/ABS合金材料，其特征在于：所述硬度改良剂为丙烯酸改性聚四氟乙烯纤维与丙烯酸改性氮苯基马来酰亚胺共聚物，所述冲击改良剂为丙烯酸改性及马来酸酐聚合物。
8.根据权利要求1所述的一种基于废料再生的PC/ABS合金材料，其特征在于：所述润滑油脂为二硫化钼极压锂脂。
9.一种基于废料再生的PC/ABS合金材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、首先将ABS水口废料及PC水口废料进行冲刷洗涤，去除杂质，通过鼓风机干燥箱以80℃烘干2-4小时后，放入激光切割机制备大小相同的管块状物料；
S2、将ABS及PC管块状物料放入高混机内，以重量百分比为参考依据，放入增韧剂、相容剂和黑色母，高混机冷却槽注水工作，温度调至60℃-80℃，叶轮以120-200r/min混炼搅拌3-6分钟；
S3、将颜料、抗氧化剂和半份润滑油脂放入高速搅拌锅，叶轮以150-220r/min搅拌2-4分钟混炼，随后暂停高混机，与硬度改良剂、冲击改良剂及抗滴落剂一同装入高混机，将温度调至80℃-100℃，叶轮以150-220r/min混炼搅拌2-4分钟；
S4、关闭高混机，取出预混料，与另外半份润滑油脂、协效阻燃剂及阻燃剂混合并放入双螺杆挤出机的主喂料口投入，温度调至200摄氏度，主机转速调至300-550r/min制备1-3分钟，双螺杆挤出机挤出段预制一台真空机，并在主机加工时混合浓度为90%的氮气；
S5、经螺杆剪切、挤出后得到PC/ABS预成型材料，将其放入鼓风机干燥箱，以50℃烘干30min-50min取出，得到由ABS水口废料和PC水口废料再生的PC/ABS合金材料。
10.根据权利要求9所述的一种基于废料再生的PC/ABS合金材料的制备工艺，其特征在于：所述颜料为有机颜料，所述有机颜料为偶氮颜料和酞菁颜料中的任意一种。
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|---|---|---|---|---|
| CN114045021A (zh) * | 2021-12-01 | 2022-02-15 | 太仓市华鼎塑料有限公司 | 一种汽车用高冲击强度耐候型abs复合材料及其制备工艺 |
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|---|---|---|---|---|
| CN101077922A (zh) * | 2006-05-26 | 2007-11-28 | 佛山市顺德区汉达精密电子科技有限公司 | 一种abs/pc改性合金 |
| CN101418111A (zh) * | 2008-11-14 | 2009-04-29 | 上海金发科技发展有限公司 | 一种耐候无卤阻燃abs类树脂及其制备工艺 |
| CN104629315A (zh) * | 2013-11-07 | 2015-05-20 | 殷培花 | 一种再生pc和abs的共混合金 |
| CN106905683A (zh) * | 2017-04-21 | 2017-06-30 | 桑德（天津）再生资源投资控股有限公司 | 一种高冲击耐热无卤阻燃pc/abs合金材料及其制备方法 |
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