利用废旧聚苯乙烯塑料制备高抗冲改性材料的方法技术

本发明专利技术公开的利用废旧聚苯乙烯塑料制备高抗冲改性材料的方法是先将的废旧聚苯乙烯６０～８０份、聚乙烯５～１０份、弹性体１０～３０份和增容剂等搅拌混合均匀，然后放入螺杆挤出机，在温度１５０～２１０℃下熔融共混获得，其中所用的聚乙烯和聚苯乙烯的熔融指数比≤０．５。由于本发明专利技术在体系中添加了少量聚乙烯，且通过限定废旧聚苯乙烯和聚乙烯的熔融指数来控制两者的粘度比和聚乙烯的结晶行为以及相尺寸，因而获得的改性材料的缺口冲击强度是原废旧聚苯乙烯的８～１０倍多，且可以维持甚至提高聚苯乙烯的拉伸强度，使所制得的改性聚苯乙烯可以替代高抗冲聚苯乙烯新料用于生产计算机、空调等中高端家用电器部件，社会经济效益显著。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于废旧聚苯乙烯回收改性
，具体涉及一种利用废旧聚苯乙烯塑 料制备高抗冲改性材料的方法。
技术介绍
聚苯乙烯(PS)具有透明、成型性好、刚性好、易染色、低吸湿性和价格低廉等优点，在包装、电子、建筑、汽车、家电、仪表、日用品和玩具等行业获得了广泛应 用。然而由于聚苯乙烯很难降解，致使聚苯乙烯及发泡聚苯乙烯等废料日益增加，这 不仅对环境造成严重的污染，而且也对资源形成了极大的浪费，尤其是在石油日益短 缺的今天。为了解决废旧聚苯乙烯塑料对环境造成的污染，并充分利用资源，目前国内外利用废旧聚苯乙烯塑料的途径大致可分为两类 一类是通过热裂解制得汽油、煤油、柴油等燃料产品和苯乙烯、苯、甲苯等化工原料(W. Kaminsky, M. Predel, A. Sadiki.Feedstock recycling of polymers by pyrolysis in a fluidised bed.Polymer Degradation and Stability, 85 (2004): 1045-1050; Paul T. Williamsn,y and Ranbir Bagri. Hydrocarbon gases and oils from the recycling of polystyrene waste by catalytic pyrolysis, ENERGY RESEARCH, 28 (2004): 31 - 44)。 一类是通过改性方式制备新的产品(1)制备聚 苯乙烯系列胶粘剂或涂料。但这些胶粘剂或涂料形成的胶膜附着力差、易P落，如对 之进行改性，且无论是物理改性还是化学改性，均须将废聚苯乙烯塑料溶于苯或甲苯 溶剂中，这又将对环境产生二次污染(陈立军等，利用废旧聚苯乙烯塑料制备专用涂 料.2005, 5:16-20;李翠珍等，废旧聚苯乙烯泡沫塑料在涂料中的应用，涂料工业，2005， 35 (4): 35 — 37;何新快等，废旧聚苯乙烯改性胶粘剂的研制，包装工程，2005， 26 (3): 38—40)。 (2)直接粉碎后和水泥混合作轻体建筑材料。但制成的轻质混凝土制 品中基体和发泡聚苯乙烯基料的密度相差很大，在制备过程中容易导致这种材料的分 层离析(黄发荣，陈涛，沈学宁.高分子材料的循环利用.北京化学工业出版社，2002: 195 — 196)。 (3)制絮凝剂。该絮凝剂是采用在PS苯环上引入磺酸的方法使其改性而具有水溶性，从而用于污7K的处理(Imene Bekri-Abbesa， Sami Bayoudh， Mohamed Baklouti.A technique for purifying wastewater with polymeric flocculant produced from waste plastic. Desalination, 204 (2007) :198-203)，但此法回收的废旧聚苯乙烯量较少。 上述回收利用途径存在着再生次数有限、资源利用率低、会产生二次污染等问题。共混改性回收聚苯乙烯为充分利用可回收资源、减少废旧塑料对环境的污染，拓 展再生聚苯乙烯料在更广泛领域的应用提供了一条有效的途径，而且废旧塑料的低成 本还可为企业带来可观的经济效益。聚苯乙烯(PS)和发泡聚苯乙烯(EPS)回收料 所形成的PS粒子质脆、抗冲击强度低，用橡胶共混来改性聚苯乙烯的冲击性能是近几 十年发展起来的改善塑料性能的最有效、最经济的方法之一(黄发荣，陈涛，沈学宁.高 分子材料循环利用.北京化学工业出版社，2002: 204~206)。然而橡胶的加入在提高 材料冲击韧性的同时，却大大降低了材料的刚性和强度，使得目前经橡胶增韧改性后 回收的废旧聚苯乙烯只能被用来制作包装材料、日常用品等低端产品。如何在增加废旧聚苯乙烯冲击韧性的同时不大幅度降低刚性和强度，同时还能降 低材料的成本，成为了本领域科技研究工作者对废旧聚苯乙烯共混改性研究的热点。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对己有技术存在的问题，提供一种工艺简单的利用废旧聚苯乙 烯塑料制备高抗冲改性材料的方法。本专利技术提供的是在深入研究了 塑料增韧机理的基础上，利用橡胶和聚乙烯同时增韧废旧聚苯乙烯的方式，并同时通 过对配方进行设计用废旧聚苯乙烯和聚乙烯的熔融指数比来调节它们之间的粘度比， 从而达到控制聚乙烯的结晶行为和相形态，以获得完全能代替高抗冲聚苯乙烯的改性 废旧聚苯乙烯材料。本专利技术提供的，该方法是先将 废旧聚苯乙烯60 80份、聚乙烯5 10份、弹性体10 30份、增容剂4 10份和抗氧剂 0.001-0.004份搅拌混合均匀，然后放入螺杆挤出机，在温度150 210'C下熔融共混获 得，该方法配方中所用份数均为重量份，且所用的聚乙烯和聚苯乙烯的熔融指数比 《0.5。上述方法中所用的废旧聚苯乙烯的熔融指数为10 25g/10min，聚乙烯的熔融指数为0.05 6g/10min。上述方法中所用的聚乙烯为超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯或者是它们的回收 料中的任一种。上述方法中所用的弹性体为乙烯一辛烯共聚物弹性体POE、乙丙橡胶、丁苯橡胶、 顺丁橡胶、天然橡胶中的任一种。其中乙烯-辛烯共聚物弹性体POE是指美国DuPont DOW化学公司采用限定几何构型催化剂技术和相关的INSITE工艺开发的乙烯辛烯共聚物。上述方法中所用的增容剂为苯乙烯一乙烯共聚物、苯乙烯一丁二烯共聚物、苯乙 烯一乙烯一丁二烯一苯乙烯共聚物、苯乙烯一异戊二烯一苯乙烯热塑性弹性体、苯乙 烯一丁二烯一苯乙烯合成橡胶中的任一种。上述方法中所用的抗氧剂为本领域使用的常规抗氧剂，具体可为抗氧剂1010、 136、 1076、 300、 264等。本专利技术方法在配方中设计添加少量与聚苯乙烯熔融指数匹配的聚乙烯是获得高抗 冲改性材料的关键。在研究中发现当聚乙烯和聚苯乙烯的熔融指数比小于或等于0.5 时，混合体系中PE的结晶温度和纯PE的结晶温度相比几乎不变(见图1)。这说明聚 乙烯分散相在聚苯乙烯基体中的粒径较大，包含的异相成核剂较多，聚乙烯可在较低 的过冷度下异相成核结晶，所以能保持较高的结晶温度；而且由于聚乙烯在聚苯乙烯 基体中的分散相尺寸也较大(见图2)，容易形成并保持一种纤维状结构(见图3)。这 种纤维状结构的聚乙烯在受到冲击力时， 一方面可以在银纹或裂纹中起到搭桥作用以 阻止银纹的开裂并起到终止裂纹的作用，另一方面可以在纤维被拔出和脱粘的过程中 耗散大量的能量，从而大大提高了材料的冲击强度，使得用该混合体系所得材料测得 的缺口冲击强度可达到9.3KJ/m2。但当聚乙烯和聚苯乙烯的熔融指数比大于0.5时，该 聚合物混合体系中聚乙烯的结晶温度就将大大下降，从纯PE的结晶温度117'C左右下 降到80'C左右(见图1)。这表明此熔融指数下的聚乙烯容易在聚苯乙烯基体中分散成 小液滴，小液滴不含或者含有很少的有效异相成核剂，聚乙烯只能在较高的过冷度下 均相成核结晶；而且由于聚乙烯在聚苯乙烯中的相对粘度较小，在聚苯乙烯基体中的 分散相尺寸过小(见图4)，不仅起不到阻止银纹开裂和终止银纹的作用，还会成为应 力集中点诱导引发银纹(见图5)，使得用该混合体系所得材料的缺口冲击本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用废旧聚苯乙烯塑料制备高抗冲改性材料的方法，该方法是先将的废旧聚苯乙烯６０～８０份、聚乙烯５～１０份、弹性体１０～３０份、增容剂４～１０份和抗氧剂０．００１～０．００４份搅拌混合均匀，然后放入螺杆挤出机，在温度１５０～２１０℃下熔融共混获得，该方法配方中所用份数均为重量份，且所用的聚乙烯和聚苯乙烯的熔融指数比≤０．５。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：傅强，付晓婷，陈枫，张琴，杜荣妮，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：90[]