CN115477839A - 一种基于聚酰胺回收料制备无卤阻燃聚酰胺的方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于聚酰胺回收料制备无卤阻燃聚酰胺的方法，无卤阻燃聚酰胺由以下原料组成：聚酰胺回收料、聚酰胺新料、无卤阻燃剂、增强纤维、抗氧剂、润湿剂、增韧剂；其制备方法，包括以下步骤：步骤一，将除增强纤维之外的各成分在高速混合机中进行混合，得到预混物；步骤二，然后将预混物与纤维投入双螺杆挤出机中进行熔融混合，挤出造粒；步骤三，将步骤二获得颗粒物进行注塑成型，得到所述无卤阻燃聚酰胺；本发明以聚酰胺回收料为主配合其他助剂制备的无卤阻燃聚酰胺具有良好的物理性能，其中拉伸强度大于150MPa，弯曲强度大于240MPa，阻燃性能达到V‑0，耐温性能高于245℃，可完全取代目前市场上底端的含卤阻燃聚酰胺，具有较高的市场价值。
Description
技术领域
本发明属于无卤阻燃聚酰胺制备领域，具体涉及一种基于聚酰胺回收料制备无卤阻燃聚酰胺的方法。
背景技术
聚酰胺是四大工程塑料之一，应用广泛，但在使用后，聚酰胺废品通常被当作垃圾直接丢弃，数量庞大，造成能源浪费和环境污染。因此，在全球范围内提出了回收聚酰胺的循环利用课题，但是目前回收方法依然非常简单，除部分重新造粒后由于性能衰减严重被应用在低端产品领域外，其余的多焚烧处理利用燃烧时释放的热能，一方面能量利用效率低，另一方面由于聚酰胺分子中含有N元素，燃烧过程中释放含氮化合物会严重污染环境，亟需一种有效的聚酰胺废料回收方法。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种基于聚酰胺回收料制备无卤阻燃聚酰胺的方法。
本发明采用如下技术方案：
一种基于聚酰胺回收料制备无卤阻燃聚酰胺的方法，所述无卤阻燃聚酰胺由以下重量份的原料组成：聚酰胺回收料35-50份、聚酰胺新料15-18份、无卤阻燃剂15-25份、增强纤维20-30份、抗氧剂1-2份、润湿剂1-3份、增韧剂2-3份；
其制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将除增强纤维之外的各成分在高速混合机中进行混合，得到预混物；
步骤二，然后将预混物与纤维投入双螺杆挤出机中进行熔融混合，挤出造粒；
步骤三，将步骤二获得颗粒物进行注塑成型，得到所述无卤阻燃聚酰胺；
所述聚酰胺回收料的制备工艺包括以下步骤：
(1)将回收的聚酰胺废料经破碎机破碎，然后进入筛分装置进行筛分处理，以获得粒径小于2mm的聚酰胺废料；
(2)将筛分后的聚酰胺废料与改性助剂通过螺杆挤压机熔融形成熔体；
(3)将熔体经水冷、风干、切料得聚酰胺回收料。
优选的，所述聚酰胺回收料制备工艺的(2)中，螺杆挤出机的各区温度为：一区温度为225-235℃、二区温度为235-245℃、三区温度为245-250℃、四区温度为250-255℃、五区温度为255-260℃、六区温度为260-265℃、七区温度为265-270℃，所述改性助剂经三区投入螺杆机压机中。
优选的，所述改性助剂包括复合热稳定剂、苯乙烯-马来酸酐共聚物、马来酸酐接枝聚酰胺、乙烯-丙烯酸共聚物，复合热稳定剂的加入量为聚酰胺回收料质量的0.6-1.2％，苯乙烯-马来酸酐共聚物的加入量为聚酰胺回收料质量的0.36-0.8％，马来酸酐接枝聚酰胺的加入量为聚酰胺回收料质量的0.5-1％，乙烯-丙烯酸共聚物的加入量为聚酰胺回收料质量的0.4-0.8％。
优选的，所述聚酰胺废料的相对粘度为2.21-2.36，所述聚酰胺回收料的相对粘度为2.55-2.77。
优选的，所述聚酰胺回收料制备工艺中，步骤(1)中筛分获得的粒径大于2mm的聚酰胺回收料及步骤(2)中螺杆挤出机产生的边角料，回送至破碎机中。
优选的，步骤二中，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40-48:1，螺筒温度220-260℃，螺杆转速300-500rpm。
优选的，所述聚酰胺新料为脂肪族聚酰胺或芳香族聚酰胺。
优选的，所述抗氧剂有抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168按质量比1:0.5：0.7的比例组成。
优选的，所述增强纤维由玻璃纤维、玄武岩纤维、短纤维按质量比1:0.6:0.2的比例组成。
优选的，所述增韧剂为苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体。
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明以聚酰胺回收料为主配合其他助剂制备的无卤阻燃聚酰胺具有良好的物理性能，其中拉伸强度大于150MPa，弯曲强度大于240MPa，阻燃性能达到V-0，耐温性能高于245℃，可完全取代目前市场上底端的含卤阻燃聚酰胺，具有较高的市场价值，可应用于家电、汽车等对耐温和阻燃有要求的领域；并且，本申请的制备方法简单，方便操作，以聚酰胺回收料为主料，对聚酰胺废料进行了回收，减少了环境污染，实现了资源循环利用，具有极大的社会效应和经济效益；
本申请通过限定聚酰胺废料的回收方法，加入改性助剂配合，可明显提高获得的聚酰胺回收料的相对粘度，拓宽了聚酰胺回收料的应用范围，以部分替换聚酰胺新料用于制备改性聚酰胺材料，减少聚酰胺新料的加入，降低生产成本，同时减少了环境污染，实现了资源循环利用；其中，加入复合热稳定剂，以提高聚酰胺废料在熔融状态下的热稳定性，大大减少其造粒后性能衰减，进而提高聚酰胺回收料的相对粘度；加入马来酸酐接枝聚酰胺，以改善聚酰胺废料与改性助剂之间的相容性，保证制得的聚酰胺回收料的性能。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
一种基于聚酰胺回收料制备无卤阻燃聚酰胺，由以下重量份的原料组成：聚酰胺回收料35-50份、聚酰胺新料15-18份、无卤阻燃剂15-25份、增强纤维20-30份、抗氧剂1-2份、乙烯-丙烯酸共聚物1-3份、苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体2-3份。
其中，聚酰胺新料为脂肪族聚酰胺或芳香族聚酰胺。
抗氧剂有抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168按质量比1:0.5：0.7的比例组成。
增强纤维由玻璃纤维、玄武岩纤维、短纤维按质量比1:0.6:0.2的比例组成；本申请通过限定增强纤维的组成，以大大提高制备的无卤阻燃聚酰胺的拉伸强度及弯曲强度，拓宽了无卤阻燃聚酰胺的应用范围。
无卤阻燃剂由可膨胀石墨、磷酸三丁酯、磷酸三甲苯酯按质量比1:0.36:0.62的比例组成；通过限定无卤阻燃剂的组成，使制备的无卤阻燃聚酰胺的阻燃等级达到V-0的级别，拓宽了无卤阻燃聚酰胺的应用范围。
其制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将除增强纤维之外的各成分在高速混合机中进行混合，得到预混物；
步骤二，然后将预混物与纤维投入双螺杆挤出机中进行熔融混合，挤出造粒；其中，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40-48:1，螺筒温度220-260℃，螺杆转速300-500rpm；
步骤三，将步骤二获得颗粒物进行注塑成型，得到所述无卤阻燃聚酰胺。
聚酰胺回收料的制备工艺包括以下步骤：
(1)将回收的聚酰胺废料经破碎机破碎，然后进入筛分装置进行筛分处理，以获得粒径小于2mm的聚酰胺废料；
(2)将筛分后的聚酰胺废料与改性助剂通过螺杆挤压机熔融形成熔体；其中，螺杆挤出机的各区温度为：一区温度为225-235℃、二区温度为235-245℃、三区温度为245-250℃、四区温度为250-255℃、五区温度为255-260℃、六区温度为260-265℃、七区温度为265-270℃，改性助剂经三区投入螺杆机压机中；
(3)将熔体经水冷、风干、切料得聚酰胺回收料。
其中，改性助剂包括复合热稳定剂、苯乙烯-马来酸酐共聚物、马来酸酐接枝聚酰胺、乙烯-丙烯酸共聚物，复合热稳定剂的加入量为聚酰胺回收料质量的0.6-1.2％，苯乙烯-马来酸酐共聚物的加入量为聚酰胺回收料质量的0.36-0.8％，马来酸酐接枝聚酰胺的加入量为聚酰胺回收料质量的0.5-1％，乙烯-丙烯酸共聚物的加入量为聚酰胺回收料质量的0.4-0.8％。
聚酰胺废料的相对粘度为2.21-2.36，所述聚酰胺回收料的相对粘度为2.55-2.77。
复合热稳定剂为受阻胺类稳定剂、受阻酚类稳定剂、碘化亚铜或亚磷酸酯类稳定剂。
步骤(1)中筛分获得的粒径大于2mm的聚酰胺回收料及步骤(2)中螺杆挤出机产生的边角料，回送至破碎机中。
实施例1
一种基于聚酰胺回收料制备无卤阻燃聚酰胺，由以下重量份的原料组成：聚酰胺回收料35份、芳香族聚酰胺18份、无卤阻燃剂15份、增强纤维20份、抗氧剂2份、乙烯-丙烯酸共聚物1份、苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体3份。
其制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将除增强纤维之外的各成分在高速混合机中进行混合，得到预混物；
步骤二，然后将预混物与纤维投入双螺杆挤出机中进行熔融混合，挤出造粒；其中，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1，螺筒温度220-260℃，螺杆转速500rpm；
步骤三，将步骤二获得颗粒物进行注塑成型，得到所述无卤阻燃聚酰胺。
聚酰胺回收料的制备工艺包括以下步骤：
(1)将回收的聚酰胺废料经破碎机破碎，然后进入筛分装置进行筛分处理，以获得粒径小于2mm的聚酰胺废料；
(2)将筛分后的聚酰胺废料与改性助剂通过螺杆挤压机熔融形成熔体；
(3)将熔体经水冷、风干、切料得聚酰胺回收料。
其中，改性助剂包括复合热稳定剂、苯乙烯-马来酸酐共聚物、马来酸酐接枝聚酰胺、乙烯-丙烯酸共聚物，复合热稳定剂的加入量为聚酰胺回收料质量的0.6％，苯乙烯-马来酸酐共聚物的加入量为聚酰胺回收料质量的0.8％，马来酸酐接枝聚酰胺的加入量为聚酰胺回收料质量的0.5％，乙烯-丙烯酸共聚物的加入量为聚酰胺回收料质量的0.8％。
聚酰胺废料的相对粘度为2.21，聚酰胺回收料的相对粘度为2.55。
实施例2
一种基于聚酰胺回收料制备无卤阻燃聚酰胺，由以下重量份的原料组成：聚酰胺回收料50份、脂肪族聚酰胺15份、无卤阻燃剂25份、增强纤维30份、抗氧剂1份、乙烯-丙烯酸共聚物3份、苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体2份。
其制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将除增强纤维之外的各成分在高速混合机中进行混合，得到预混物；
步骤二，然后将预混物与纤维投入双螺杆挤出机中进行熔融混合，挤出造粒；其中，双螺杆挤出机的螺杆长径比为48:1，螺筒温度220-260℃，螺杆转速300rpm；
步骤三，将步骤二获得颗粒物进行注塑成型，得到所述无卤阻燃聚酰胺。
聚酰胺回收料的制备工艺包括以下步骤：
(1)将回收的聚酰胺废料经破碎机破碎，然后进入筛分装置进行筛分处理，以获得粒径小于2mm的聚酰胺废料；
(2)将筛分后的聚酰胺废料与改性助剂通过螺杆挤压机熔融形成熔体；
(3)将熔体经水冷、风干、切料得聚酰胺回收料。
其中，改性助剂包括复合热稳定剂、苯乙烯-马来酸酐共聚物、马来酸酐接枝聚酰胺、乙烯-丙烯酸共聚物，复合热稳定剂的加入量为聚酰胺回收料质量的1.2％，苯乙烯-马来酸酐共聚物的加入量为聚酰胺回收料质量的0.36％，马来酸酐接枝聚酰胺的加入量为聚酰胺回收料质量的1％，乙烯-丙烯酸共聚物的加入量为聚酰胺回收料质量的0.4％。
聚酰胺废料的相对粘度为2.36，聚酰胺回收料的相对粘度为2.77。
实施例3
一种基于聚酰胺回收料制备无卤阻燃聚酰胺，由以下重量份的原料组成：聚酰胺回收料42份、脂肪族聚酰胺16份、无卤阻燃剂20份、增强纤维25份、抗氧剂1.5份、乙烯-丙烯酸共聚物2份、苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体2.5份。
其制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将除增强纤维之外的各成分在高速混合机中进行混合，得到预混物；
步骤二，然后将预混物与纤维投入双螺杆挤出机中进行熔融混合，挤出造粒；其中，双螺杆挤出机的螺杆长径比为45:1，螺筒温度220-260℃，螺杆转速400rpm；
步骤三，将步骤二获得颗粒物进行注塑成型，得到所述无卤阻燃聚酰胺。
聚酰胺回收料的制备工艺包括以下步骤：
(1)将回收的聚酰胺废料经破碎机破碎，然后进入筛分装置进行筛分处理，以获得粒径小于2mm的聚酰胺废料；
(2)将筛分后的聚酰胺废料与改性助剂通过螺杆挤压机熔融形成熔体；
(3)将熔体经水冷、风干、切料得聚酰胺回收料。
其中，改性助剂包括复合热稳定剂、苯乙烯-马来酸酐共聚物、马来酸酐接枝聚酰胺、乙烯-丙烯酸共聚物，复合热稳定剂的加入量为聚酰胺回收料质量的0.9％，苯乙烯-马来酸酐共聚物的加入量为聚酰胺回收料质量的0.63％，马来酸酐接枝聚酰胺的加入量为聚酰胺回收料质量的0.75％，乙烯-丙烯酸共聚物的加入量为聚酰胺回收料质量的0.6％。
聚酰胺废料的相对粘度为2.27，聚酰胺回收料的相对粘度为2.72。
对比例1
其原料组成及制备方法与实施例3基本一致，其区别在于：改性助剂不包括复合热稳定剂。
聚酰胺废料的相对粘度为2.27，聚酰胺回收料的相对粘度为2.39。
对比例2
其原料组成及制备方法与实施例3基本一致，其区别在于：改性助剂不包括马来酸酐接枝聚酰胺。
聚酰胺废料的相对粘度为2.27，聚酰胺回收料的相对粘度为2.41。
将实施例1-3制备的无卤阻燃聚酰胺经测试，获得如下数据
表1各实施例性能数据表
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 |
| 拉伸强度(MPa) | 150 | 157 | 163 | 136 | 133 |
| 弯曲强度(MPa) | 242 | 256 | 265 | 226 | 223 |
| 阻燃性能 | V-0 | V-0 | V-0 | V-1 | V-1 |
| 耐温性能(HDT) | 245 | 248 | 252 | 214 | 217 |
本发明以聚酰胺回收料为主配合其他助剂制备的无卤阻燃聚酰胺具有良好的物理性能，其中拉伸强度大于150MPa，弯曲强度大于240MPa，阻燃性能达到V-0，耐温性能高于245℃，可完全取代目前市场上底端的含卤阻燃聚酰胺，具有较高的市场价值，可应用于家电、汽车等对耐温和阻燃有要求的领域；并且，本申请的制备方法简单，方便操作，以聚酰胺回收料为主料，对聚酰胺废料进行了回收，减少了环境污染，实现了资源循环利用，具有极大的社会效应和经济效益。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (10)
1.一种基于聚酰胺回收料制备无卤阻燃聚酰胺的方法，其特征在于：所述无卤阻燃聚酰胺由以下重量份的原料组成：聚酰胺回收料35-50份、聚酰胺新料15-18份、无卤阻燃剂15-25份、增强纤维20-30份、抗氧剂1-2份、润湿剂1-3份、增韧剂2-3份；
其制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将除增强纤维之外的各成分在高速混合机中进行混合，得到预混物；
步骤二，然后将预混物与纤维投入双螺杆挤出机中进行熔融混合，挤出造粒；
步骤三，将步骤二获得颗粒物进行注塑成型，得到所述无卤阻燃聚酰胺；
所述聚酰胺回收料的制备工艺包括以下步骤：
(1)将回收的聚酰胺废料经破碎机破碎，然后进入筛分装置进行筛分处理，以获得粒径小于2mm的聚酰胺废料；
(2)将筛分后的聚酰胺废料与改性助剂通过螺杆挤压机熔融形成熔体；
(3)将熔体经水冷、风干、切料得聚酰胺回收料。
2.根据权利要求1所述的一种基于聚酰胺回收料制备无卤阻燃聚酰胺的方法，其特征在于：所述聚酰胺回收料制备工艺的(2)中，螺杆挤出机的各区温度为：一区温度为225-235℃、二区温度为235-245℃、三区温度为245-250℃、四区温度为250-255℃、五区温度为255-260℃、六区温度为260-265℃、七区温度为265-270℃，所述改性助剂经三区投入螺杆机压机中。
3.根据权利要求1所述的一种基于聚酰胺回收料制备无卤阻燃聚酰胺的方法，其特征在于：所述改性助剂包括复合热稳定剂、苯乙烯-马来酸酐共聚物、马来酸酐接枝聚酰胺、乙烯-丙烯酸共聚物，复合热稳定剂的加入量为聚酰胺回收料质量的0.6-1.2％，苯乙烯-马来酸酐共聚物的加入量为聚酰胺回收料质量的0.36-0.8％，马来酸酐接枝聚酰胺的加入量为聚酰胺回收料质量的0.5-1％，乙烯-丙烯酸共聚物的加入量为聚酰胺回收料质量的0.4-0.8％。
4.根据权利要求1所述的一种基于聚酰胺回收料制备无卤阻燃聚酰胺的方法，其特征在于：所述聚酰胺废料的相对粘度为2.21-2.36，所述聚酰胺回收料的相对粘度为2.55-2.77。
5.根据权利要求1所述的一种基于聚酰胺回收料制备无卤阻燃聚酰胺的方法，其特征在于：所述聚酰胺回收料制备工艺中，步骤(1)中筛分获得的粒径大于2mm的聚酰胺回收料及步骤(2)中螺杆挤出机产生的边角料，回送至破碎机中。
6.根据权利要求1所述的一种基于聚酰胺回收料制备无卤阻燃聚酰胺的方法，其特征在于：步骤二中，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40-48:1，螺筒温度220-260℃，螺杆转速300-500rpm。
7.根据权利要求1所述的一种基于聚酰胺回收料制备无卤阻燃聚酰胺的方法，其特征在于：所述聚酰胺新料为脂肪族聚酰胺或芳香族聚酰胺。
8.根据权利要求1所述的一种基于聚酰胺回收料制备无卤阻燃聚酰胺的方法，其特征在于：所述抗氧剂有抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168按质量比1:0.5：0.7的比例组成。
9.根据权利要求1所述的一种基于聚酰胺回收料制备无卤阻燃聚酰胺的方法，其特征在于：所述增强纤维由玻璃纤维、玄武岩纤维、短纤维按质量比1:0.6:0.2的比例组成。
10.根据权利要求1所述的一种基于聚酰胺回收料制备无卤阻燃聚酰胺的方法，其特征在于：所述增韧剂为苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体。
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| CN103554903A (zh) * | 2013-10-12 | 2014-02-05 | 方万漂 | 扩链增粘改性的回收尼龙材料 |
| CN104004348A (zh) * | 2014-06-06 | 2014-08-27 | 宁波伊德尔新材料有限公司 | 一种高热氧稳定性和耐热性再生尼龙复合材料及其制备方法 |
| CN114773836A (zh) * | 2022-05-31 | 2022-07-22 | 广东沃府实业有限公司 | 一种耐疲劳高光泽尼龙隔热条阻燃材料及其制备方法 |
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- 2022-10-11 CN CN202211241541.4A patent/CN115477839A/zh active Pending
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