CN115975294A - 一种高抗冲rPP材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种高抗冲rPP材料及其制备方法。所述高抗冲rPP材料，按照重量份数计，包括如下组分：聚丙烯电瓶壳再生材料50‑70份，聚丙烯洗衣机再生材料10‑30份，抗氧剂0.1‑1份，润滑剂0.1‑1份，增韧剂1‑7份，三元乙丙橡胶粉母粒5‑15份和气味小分子吸收剂0.1‑0.8份。本发明具有韧性好，VOC、重金属和卤素含量低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种高抗冲rPP材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)是一种性能优良的热塑性树脂，具有密度小，性价比高，耐热性、刚性和耐化学腐蚀性优异，易于加工成型和回收等优点，成为汽车用高分子材料中最大的品种之一。
高抗冲击的PP材料广泛应用于汽车、建筑装饰、家用电器、摩托车以及共享单车等不同领域。早期一般采用抗冲击的PP树脂经过改性生产而成，PP树脂的价格高昂导致制造成本偏高。
随着汽车数量的急速增长，废弃车用塑料如何处理成为难题。传统的填埋及焚烧方式，既污染了环境又造成大量可再生资源的浪费。将废旧汽车塑料进行回收利用，特别是高值化回收利用，不仅能解决塑料污染问题，而且可以为工业生产提供可观的原材料，还可以减少石油开采。
现阶段采用PP回收料搭配PP树脂作为底材，或采用全PP回收料经过改性生产而成，但是，一般存在VOC超标、重金属或卤素超标以及PP回料成分较复杂导致注塑外观缺陷等系列问题，并且力学性能有待进一步提高。
中国专利申请CN112745563A公开了一种再生聚丙烯复合材料及其制备方法，由再生聚丙烯、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、光稳剂和改性贝壳粉制成，再生聚丙烯为家电外壳解料造粒料、电瓶壳破碎造粒料、吨包袋破碎造粒料、聚丙烯周转箱破碎造粒料或保险杠破碎造粒料，增韧剂为三元乙丙橡胶、乙烯辛烯共聚物或顺丁橡胶，所得聚丙烯复合材料韧性较差，缺口冲击强度较低。
中国专利申请CN108410063A公开了一种汽车用改性PP再生材料及其制备方法，其制作原料包括：PP均聚拉丝级粉碎料、PP均聚注塑级粉碎料、PP共聚洗衣机缸粉碎料、PP共聚高冲片材级粉碎料、色母。该发明还提供了对应的制备方法，通过应用该制备方法，制备得到的汽车用改性PP再生材料具有性能稳定，冲击强度及熔融指数等物理性能优于其他单一PP材质原料的优点。该改性PP再生料不仅可以用于制作汽车门板等中抗冲部件，通过进一步改性后还可以用于制作保险杠等高抗冲的部件。汽车改性用户使用该发明提供的材料和方法进行改性，操作简易、成本低廉。但是其抗冲击性能有待进一步提高，并且容易存在VOC、重金属或卤素超标情况。
因此，开发一种能解决上述技术问题的高抗冲rPP材料及其制备方法是非常必要的。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种韧性好，VOC、重金属和卤素含量低的高抗冲rPP材料及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案予以实现的：
一种高抗冲rPP材料，按照重量份数计，包括如下组分：聚丙烯电瓶壳再生材料50-70份，聚丙烯洗衣机再生材料10-30份，抗氧剂0.1-1份，润滑剂0.1-1份，增韧剂1-7份，三元乙丙橡胶粉母粒5-15份和气味小分子吸收剂0.1-0.8份。
其中，聚丙烯电瓶壳再生材料和聚丙烯洗衣机再生材料为主要原料，气味小分子吸收剂的作用是除去材料中残余的各种VOC小分子，抗氧剂的作用是减少加工过程中的材料的热氧化降解，润滑剂的作用是减少物料与机械设备的摩擦，提高可加工性。
优选地，所述三元乙丙橡胶粉母粒，制备原料按照重量份数计，包括如下组分：三元乙丙橡胶粉20-40份、聚丙烯电瓶壳再生材料60-80份和表面改性剂1-5份。
更优选地，所述表面改性剂为KH-550和乙烯基三乙氧基硅烷的混合物，两者质量比2-5:1。
更优选地，所述三元乙丙橡胶粉的粒径为300-1000目。
更优选地，所述三元乙丙橡胶粉母粒的制备工艺，包括如下步骤：将三元乙丙橡胶粉在表面改性剂溶液中浸泡，干燥后再与聚丙烯电瓶壳再生材料混合均匀，经过双螺杆挤出机制备而成。
更优选地，表面改性剂溶液的质量分数为10-20％。
更优选地，所述表面改性剂溶液的温度为45-55℃。
更优选地，所述浸泡的时间为30-40min。
优选地，所述增韧剂为苯乙烯热塑性弹性体和POE的混合物，两者质量比1-3:1。
更优选地，所述苯乙烯热塑性弹性体为线型SBS，苯乙烯含量为30-35％。
优选地，所述抗氧剂包括抗氧剂1010和抗氧剂168中的至少一种。
优选地，所述润滑剂包括EBS。
优选地，所述气味小分子吸收剂包括多孔硅胶粉和4A分子筛中的至少一种。
本发明还涉及上述的高抗冲rPP材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚丙烯电瓶壳再生材料和聚丙烯洗衣机再生材料采用热水淘洗，备用；
(2)将各原料混合后投置于双螺杆挤出机中，熔融挤出，造粒。
优选地，步骤(1)中将聚丙烯电瓶壳再生材料和聚丙烯洗衣机再生材料采用65-75℃热水淘洗1-3次后，再在85-92℃的环境下停放45-75min，备用。
优选地，步骤(2)中双螺杆挤出机包括十个温控区，温控1-2区的温度为150-220℃；温控3-4区的温度为150-220℃；温控5-6区的温度为150-220℃；温控7-8区的温度为150-220℃；温控9-10区的温度为150-220℃。
所述的双螺杆挤出机有两个抽真空处，其中一个抽真空处位于输送料段的末端、熔融段的开始端；另一个抽真空处位于计量段。
本发明的有益效果是：
本发明以聚丙烯电瓶壳再生材料和聚丙烯洗衣机再生材料为主要原料，三元乙丙橡胶粉母粒与苯乙烯热塑性弹性体、POE复配，因为增韧机理不同，所以可以起到更好的增韧效果，且三元乙丙橡胶粉的价格低廉同时降低了弹性体增韧剂的用量，可以起到降本增效的作用。发明人还发现，苯乙烯热塑性弹性体中苯乙烯的含量对增韧效果有较大影响。
本发明采用KH-550和乙烯基三乙氧基硅烷对三元乙丙橡胶粉进行表面改性，协同作用显著，增韧效果显著提高。
本发明采用了两次热洗去杂质和重金属元素的方式，以及热存放的去除VOC小分子的方式，为后续生产提供干净且可达到环保要求的PP再生料，符合Rohs 2.0的环保标准，且VOC含量达到塑料行业国家标准，并且注塑件无外观缺陷，可用于汽车保险杠，以及汽车内外饰件等。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
本发明各实施例和对比例采用的苯乙烯热塑性弹性体为线型SBS，购自巴陵石化公司，苯乙烯含量30％的货号为YH-791，苯乙烯含量34％的货号为YH-768，苯乙烯含量40％的货号为YH-792，苯乙烯含量20％的货号为YH-796。
本发明各实施例和对比例采用的POE购自美国陶氏，牌号8100。
实施例1
一种高抗冲rPP材料，按照重量份数计，包括如下组分：聚丙烯电瓶壳再生材料50份，聚丙烯洗衣机再生材料20份，抗氧剂1010 0.5份，润滑剂EBS 0.5份，增韧剂6份，三元乙丙橡胶粉母粒10份和气味小分子吸收剂多孔硅胶粉0.4份；
所述增韧剂为苯乙烯热塑性弹性体SBS(苯乙烯含量30％)和POE的混合物，两者质量比2:1。
所述三元乙丙橡胶粉母粒，制备原料按照重量份数计，包括如下组分：三元乙丙橡胶粉(600目)30份、聚丙烯电瓶壳再生材料70份和表面改性剂3份；所述表面改性剂为KH-550和乙烯基三乙氧基硅烷的混合物，两者质量比3:1；
三元乙丙橡胶粉母粒的制备工艺，包括如下步骤：将三元乙丙橡胶粉在50℃的15％表面改性剂乙醇溶液中浸泡30min，干燥后再与聚丙烯电瓶壳再生材料混合均匀，经过双螺杆挤出机制备而成，双螺杆挤出机包括十个温控区，温控1-2区的温度为160℃；温控3-4区的温度为180℃；温控5-6区的温度为200℃；温控7-8区的温度为220℃；温控9-10区的温度为210℃。
高抗冲rPP材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚丙烯电瓶壳再生材料和聚丙烯洗衣机再生材料采用70℃热水淘洗2次后，再在90℃的环境下停放60min，备用；
(2)将各原料混合后投置于双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机包括十个温控区，温控1-2区的温度为160℃；温控3-4区的温度为180℃；温控5-6区的温度为200℃；温控7-8区的温度为220℃；温控9-10区的温度为210℃，双螺杆挤出机有两个抽真空处，其中一个抽真空处位于输送料段的末端、熔融段的开始端；另一个抽真空处位于计量段，熔融挤出，造粒。
实施例2
一种高抗冲rPP材料，按照重量份数计，包括如下组分：聚丙烯电瓶壳再生材料60份，聚丙烯洗衣机再生材料10份，抗氧剂168 0.1份，润滑剂EBS 0.1份，增韧剂1份，三元乙丙橡胶粉母粒5份和气味小分子吸收剂4A分子筛0.1份；
所述增韧剂为苯乙烯热塑性弹性体SBS(苯乙烯含量30％)和POE的混合物，两者质量比1:1。
所述三元乙丙橡胶粉母粒，制备原料按照重量份数计，包括如下组分：三元乙丙橡胶粉(300目)20份、聚丙烯电瓶壳再生材料60份和表面改性剂1份；所述表面改性剂为KH-550和乙烯基三乙氧基硅烷的混合物，两者质量比2:1；
三元乙丙橡胶粉母粒的制备工艺，包括如下步骤：将三元乙丙橡胶粉在45℃的10％表面改性剂乙醇溶液中浸泡30min，干燥后再与聚丙烯电瓶壳再生材料混合均匀，经过双螺杆挤出机制备而成，双螺杆挤出机包括十个温控区，温控1-2区的温度为160℃；温控3-4区的温度为180℃；温控5-6区的温度为200℃；温控7-8区的温度为220℃；温控9-10区的温度为210℃。
高抗冲rPP材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚丙烯电瓶壳再生材料和聚丙烯洗衣机再生材料采用65℃热水淘洗1次后，再在85℃的环境下停放45min，备用；
(2)将各原料混合后投置于双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机包括十个温控区，温控1-2区的温度为160℃；温控3-4区的温度为180℃；温控5-6区的温度为200℃；温控7-8区的温度为220℃；温控9-10区的温度为210℃，双螺杆挤出机有两个抽真空处，其中一个抽真空处位于输送料段的末端、熔融段的开始端；另一个抽真空处位于计量段，熔融挤出，造粒。
实施例3
一种高抗冲rPP材料，按照重量份数计，包括如下组分：聚丙烯电瓶壳再生材料70份，聚丙烯洗衣机再生材料30份，抗氧剂1010 1份，润滑剂EBS 1份，增韧剂7份，三元乙丙橡胶粉母粒15份和气味小分子吸收剂多孔硅胶粉0.8份。
所述增韧剂为苯乙烯热塑性弹性体SBS(苯乙烯含量34％)和POE的混合物，两者质量比3:1。
所述三元乙丙橡胶粉母粒，制备原料按照重量份数计，包括如下组分：三元乙丙橡胶粉(1000目)40份、聚丙烯电瓶壳再生材料80份和表面改性剂5份；所述表面改性剂为KH-550和乙烯基三乙氧基硅烷的混合物，两者质量比5:1；
三元乙丙橡胶粉母粒的制备工艺，包括如下步骤：将三元乙丙橡胶粉在55℃的20％表面改性剂乙醇溶液中浸泡40min，干燥后再与聚丙烯电瓶壳再生材料混合均匀，经过双螺杆挤出机制备而成，温控1-2区的温度为160℃；温控3-4区的温度为180℃；温控5-6区的温度为200℃；温控7-8区的温度为220℃；温控9-10区的温度为210℃。
高抗冲rPP材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚丙烯电瓶壳再生材料和聚丙烯洗衣机再生材料采用75℃热水淘洗3次后，再在92℃的环境下停放75min，备用；
(2)将各原料混合后投置于双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机包括十个温控区，温控1-2区的温度为160℃；温控3-4区的温度为180℃；温控5-6区的温度为200℃；温控7-8区的温度为220℃；温控9-10区的温度为210℃，双螺杆挤出机有两个抽真空处，其中一个抽真空处位于输送料段的末端、熔融段的开始端；另一个抽真空处位于计量段，熔融挤出，造粒。
对比例1-4与实施例1的区别仅在于增韧剂的组成或用量、三元乙丙橡胶粉母粒的用量不同，其余条件均相同，具体区别如表1所示。
表1
对比例5
与实施例1的区别仅在于增韧剂中SBS的苯乙烯含量不同，苯乙烯含量为40％，其余条件均相同。
对比例6
与实施例1的区别仅在于增韧剂中SBS的苯乙烯含量不同，苯乙烯含量为20％，其余条件均相同。
对比例7
与实施例1的区别仅在于三元乙丙橡胶粉母粒制备过程中采用的表面改性剂总用量不变，组成不同，仅为KH-550，其余条件均相同。
对比例8
与实施例1的区别仅在于三元乙丙橡胶粉母粒制备过程中采用的表面改性剂总用量不变，组成不同，仅为乙烯基三乙氧基硅烷，其余条件均相同。
测试例1
实施例1-3和对比例1-8的高抗冲rPP材料，力学性能测试和熔融指数如表2所示。熔融指数测试条件为230℃，负荷2160g。
表2
上述详细说明是针对本发明其中之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种高抗冲rPP材料，其特征在于，按照重量份数计，包括如下组分：聚丙烯电瓶壳再生材料50-70份，聚丙烯洗衣机再生材料10-30份，抗氧剂0.1-1份，润滑剂0.1-1份，增韧剂1-7份，三元乙丙橡胶粉母粒5-15份和气味小分子吸收剂0.1-0.8份。
2.根据权利要求1所述的高抗冲rPP材料，其特征在于，所述三元乙丙橡胶粉母粒，制备原料按照重量份数计，包括如下组分：三元乙丙橡胶粉20-40份、聚丙烯电瓶壳再生材料60-80份和表面改性剂1-5份。
3.根据权利要求2所述的高抗冲rPP材料，其特征在于，所述表面改性剂为KH-550和乙烯基三乙氧基硅烷的混合物，两者质量比2-5:1。
4.根据权利要求2所述的高抗冲rPP材料，其特征在于，所述三元乙丙橡胶粉的粒径为300-1000目。
5.根据权利要求2-4任一所述的高抗冲rPP材料，其特征在于，所述三元乙丙橡胶粉母粒的制备工艺，包括如下步骤：将三元乙丙橡胶粉在表面改性剂溶液中浸泡，干燥后再与聚丙烯电瓶壳再生材料混合均匀，经过双螺杆挤出机制备而成。
6.根据权利要求1所述的高抗冲rPP材料，其特征在于，所述增韧剂为苯乙烯热塑性弹性体和POE的混合物，两者质量比1-3:1；所述苯乙烯热塑性弹性体为线型SBS，苯乙烯含量为30-35％。
7.根据权利要求1所述的高抗冲rPP材料，其特征在于，所述抗氧剂包括抗氧剂1010和抗氧剂168中的至少一种；所述润滑剂包括EBS；所述气味小分子吸收剂包括多孔硅胶粉和4A分子筛中的至少一种。
8.权利要求1-7任一所述的高抗冲rPP材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将聚丙烯电瓶壳再生材料和聚丙烯洗衣机再生材料采用热水淘洗，备用；
(2)将各原料混合后投置于双螺杆挤出机中，熔融挤出，造粒。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中将聚丙烯电瓶壳再生材料和聚丙烯洗衣机再生材料采用65-75℃热水淘洗1-3次后，再在85-92℃的环境下停放45-75min，备用。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，双螺杆挤出机包括十个温控区，温控1-2区的温度为150-220℃；温控3-4区的温度为150-220℃；温控5-6区的温度为150-220℃；温控7-8区的温度为150-220℃；温控9-10区的温度为150-220℃。
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