一種利用廢棄塑料製備改性納米塑料的方法
2023-09-21 18:25:00
一種利用廢棄塑料製備改性納米塑料的方法
【專利摘要】本發明屬於機械製造領域，具體涉及一種利用廢棄塑料製備改性納米塑料的方法，包括如下步驟：將廢棄塑料經過粉碎、除雜、催化加氫裂解、改性、真空脫泡、定型六個步驟的處理，加入偶聯劑1%～2%、相容劑1%～2%和無機填料5%～10%混合攪拌進行改性，所述偶聯劑為氨基矽烷，所述相容劑為馬來酸酐，所述無機填料為超細滑石粉，超細滑石粉的含量為10%～30%,對熱固性廢棄塑料的一系列處理後不僅廢物重新利用，而且淨化熱固性廢棄塑料，減少環境汙染，增加再生產塑料的耐熱性、耐磨性和阻燃性，市場應用廣闊。
【專利說明】一種利用廢棄塑料製備改性納米塑料的方法
[0001]【技術領域】
本發明屬於機械製造領域，具體涉及一種利用廢棄塑料製備改性納米塑料的方法。
【背景技術】
[0002]熱固性塑料由於具有優點多，如價格低，剪切模量和楊氏模量高、剛性好、硬度高等被廣泛用於電器和電子工業，機械，車輛滑動元件、密封元件及餐具等生產，應用廣泛。但熱固性塑料在加工的過程中，大分子之間形成交聯結構，其製品具有不溶不熔的特點，長期以來，人們一直認為廢棄熱固性塑料不能回收利用，因而將其當作垃圾處理，不僅造成環境汙染而且耗費大量人力，本發明提出一種利用廢棄塑料製備改性納米塑料的方法，即解決了環境汙染問題又重新利用了資源。
【發明內容】
[0003]針對現有技術上存在的不足，本發明提供一種變廢為寶的利用廢棄塑料製備改性納米塑料的方法。
[0004]為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現:
一種利用廢棄塑料製備改性納米塑料的方法，包括如下步驟:
1)粉碎:將熱固性廢棄塑料粉碎成50~80um的塑料細粒；
2)除雜:將塑料細粒分別依次用乙醇和乙醚的混合物、丙酮和去離子水分別在工業超聲機裡超聲過濾清洗除雜15min，再用120#汽油和去離子水順序清洗兩遍；
3)催化加氫裂解:將清洗過的塑料細粒放入反應器中，450°C，在催化劑、攪拌的條件下加氫裂解30min，可得到80%的小分子液體，其中小分子液體中的單體重新發生加聚反應為液態的塑料，所述催化劑為活性炭載負白金；
4)改性:往反應器中加入偶聯劑1%~2%、相容劑1%~2%、納米複合阻燃物10%-15%和無機填料5%~10%混合攪拌進行改性，所述偶聯劑為氨基矽烷，所述相容劑為馬來酸酐，所述無機填料為超細滑石粉，超細滑石粉的含量為10%~30% ;所述的納米阻燃複合劑的製備方法為:
(1)將矽羥基磷灰石、紅磷、凹凸棒、水滑石、蒙脫土、鈦白粉、方解石、高嶺土按照25-35:15-20:10-15:10-15:8_10:8_10:7_8:5_7 的質量份數配比混合，加入到 200 份二甲亞碸(DMSO)和50份甲醇的混合溶液中，於65°C攪拌60小時，過濾，並用60°C溫度的熱乙醇洗3次除去過量的二甲亞碸(DMSO)，放入真空乾燥箱，在60°C溫度乾燥24小時，研磨過篩，得一次改性阻燃複合物；
(2)、將1份一次改性阻燃複合物、10份醋酸鉀和25份蒸餾水混合，於溫度50°C攪拌10小時以上，於溫度30°C，先在超聲電功率350W條件下分散2.5小時，然後再在超聲電功率250W條件下分散3小時。過濾，並用蒸餾水洗3次，80°C真空乾燥24小時，研磨過篩，得二次改性阻燃複合物；
(3)、將上述1份二次改性阻燃複合物在600W功率超聲波分散40min，用恆溫加熱裝置加熱到90°C，並用機械攪拌器攪拌(1200r/min)60分鐘；得納米阻燃複合物；
5)真空脫泡:將反應器抽成真空，抽走液態塑料中溶解的空氣，脫去液態塑料中的氣
泡；
6)定型:從反應器中放出液態塑料至模具中，真空冷卻2~3h，在液態塑料成半乾時，撒上Al (OH) 3、八溴醚和Mg (OH) 2的混合物，再冷卻2~3h，至完全乾燥；
所述Al (OH) 3、八溴醚和Mg (OH) 2的混合物中，Al (OH) 3、八溴醚和Mg (OH) 2的比例為1:2:1 ；
上述的利用廢棄塑料製備改性納米塑料的方法中，所述步驟2)中，所述乙醇和乙醚的混合物中，乙醇:乙醚=4:3。
[0005]上述的利用廢棄塑料製備改性納米塑料的方法中，所述步驟4)中，所述加入偶聯劑、相容劑和無機填料進行改性處理條件為真空攪拌。
[0006]上述的利用廢棄塑料製備改性納米塑料的方法中，所述步驟4)中，所述超細滑石粉用矽烷處理。
[0007]有益效果:將熱固性廢棄塑料經過粉碎、除雜、催化加氫裂解、改性、真空脫泡、定型六個步驟的處理，不僅廢物重新利用，而且淨化熱固性廢棄塑料，減少環境汙染，增加再生產塑料的耐熱性、耐磨性和阻燃性，市場應用廣闊，在粉碎中，粉碎塑料細粒粒徑合適，無需使用精細儀器進行處理，在除雜中，除去熱固性廢棄塑料表面的水溶性和脂溶性物質，提高熱固性廢棄塑料品質，在改性中，加入偶聯劑可以進行表面活性處理，加入相容劑可以促進各類聚合物之間相容，加入無機填料不僅可以降低成本而且可以改善塑料性能，超細滑石粉用矽烷處理促進塑料間的相容性，在真空脫泡中，真空脫泡增加塑料緻密性，在液態塑料成半乾時，撒上Al (OH) 3、八溴醚和Mg (OH) 2的混合物吸附於塑料表面，起到阻燃防碳化的效果。本發明製備的阻燃劑不含滷素、有機物，無毒環保，應用前景廣闊；本發明進行二次改性，這樣的好處是:增加反應活性點，提高改性效果；改性的同時又能蒸除體系中的水分，乾燥與改性同時進行，提高了工作效率；納米級矽羥基磷灰石、凹凸棒、蒙脫土、高嶺土等自身微孔中存在大量的物理和化學吸附水，在高溫下產生水蒸汽，阻斷氧氣，吸收熱量，達到多重阻燃的功效；強大吸附性能可以有效改善幾種阻燃劑的協同作用，阻止被阻燃物質溫度升高，提高了阻燃效率；矽羥基磷灰石、凹凸棒、蒙脫土、高嶺土等資源豐富，大大降低了阻燃劑的工業成本，也為凹凸棒土的開發應用提供了一條新途徑；本發明採用溶液法超聲波分散及機械高速攪拌器攪拌，使得阻燃劑各自組分在溶液中達到了納米級分散，有效避免了對複合材料的自然氧化，從而使複合材料具有更好的力學性能。複合材料的氧指數為39。
【具體實施方式】
[0008]為使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合【具體實施方式】，進一步闡述本發明。
[0009]實施例1:1)粉碎:將熱固性廢棄塑料粉碎成50~80um目的塑料細粒，粉碎塑料細粒粒徑合適，無需使用精細儀器進行處理。
[0010]2)除雜:將塑料細粒分別依次用乙醇和乙醚的混合物、丙酮和去離子水分別在工業超聲機裡超聲過濾清洗除雜15min，再用120#汽油和去離子水順序清洗兩遍，除雜除去熱固性廢棄塑料表面的水溶性和脂溶性物質，提高熱固性廢棄塑料品質。
[0011]3)催化加氫裂解:將清洗過的塑料細粒放入反應器中，450°C，在催化劑、攪拌的條件下加氫裂解30min，可得到80%的小分子液體，其中小分子液體中的單體重新發生加聚反應為液態的塑料，所述催化劑為活性炭載負白金。
[0012]4)改性:往反應器中加入偶聯劑1%~2%、相容劑1%~2%、納米複合阻燃物10%-15%和無機填料5%~10%混合攪拌進行改性，所述偶聯劑為氨基矽烷，所述相容劑為馬來酸酐，所述無機填料為超細滑石粉，超細滑石粉的含量為10%~30% ;所述的納米阻燃複合劑的製備方法為:
(1)將矽羥基磷灰石、紅磷、凹凸棒、水滑石、蒙脫土、鈦白粉、方解石、高嶺土按照25-35:15-20:10- 15:10-15:8_10:8_10:7_8:5_7 的質量份數配比混合，加入到 200 份二甲亞碸(DMSO)和50份甲醇的混合溶液中，於65°C攪拌60小時，過濾，並用60°C溫度的熱乙醇洗3次除去過量的二甲亞碸(DMSO)，放入真空乾燥箱，在60°C溫度乾燥24小時，研磨過篩，得一次改性阻燃複合物；
(2)、將1份一次改性阻燃複合物、10份醋酸鉀和25份蒸餾水混合，於溫度50°C攪拌10小時以上，於溫度30°C，先在超聲電功率350W條件下分散2.5小時，然後再在超聲電功率250W條件下分散3小時。過濾，並用蒸餾水洗3次，80°C真空乾燥24小時，研磨過篩，得二次改性阻燃複合物；
(3)、將上述1份二次改性阻燃複合物在600W功率超聲波分散40min，用恆溫加熱裝置加熱到90°C，並用機械攪拌器攪拌(1200r/min)60分鐘；得納米阻燃複合物；
5)真空脫泡:將反應器抽成真空，抽走液態塑料中溶解的空氣，脫去小分子液體中的氣泡，增加塑料緻密性。
[0013]6)定型:從反應器中放出液態塑料至模具中，真空冷卻2h，在液態塑料成半乾時，撒上Al (OH) 3、八溴醚和Mg (OH) 2的混合物，再冷卻2h，至完全乾燥；
其中，所述乙醇和乙醚的混合物中，乙醇:乙醚=4:3。
[0014]關鍵的是，所述加入偶聯劑、相容劑和無機填料進行改性處理條件為真空攪拌。
[0015]而且，所述Al (OH) 3、八溴醚和Mg (OH) 2的混合物中，Al (OH) 3、八溴醚和Mg (OH) 2的比例為1:2:1。
[0016]在本實施例中，改性步驟中選擇的偶聯劑為氨基矽烷，相容劑為馬來酸酐，無機填料為超細滑石粉，超細滑石粉的含量為10%，耐熱性，耐磨性比不加好2倍。
[0017]實施例2:其餘與所述實施例1相同，不同之處在於，步驟6)中先真空冷卻3h，再冷卻3h，本實施例中，所得塑料阻燃效果比實施例1稍差，但Al (OH) 3、八溴醚和Mg(0H)2的混合物消耗量低，不影響使用效果。
[0018]實施例3:其餘與所述實施例1相同，不同之處在於，步驟3)中未使用催化劑，其加氫裂解效率明顯降低，同樣的時間只能得到30%的小分子液體，量明顯減少。
[0019]本實施例經實際應用中可知，本發明將熱固性廢棄塑料經過粉碎、除雜、催化加氫裂解、改性、真空脫泡、定型六個步驟的處理，不僅廢物重新利用，而且淨化熱固性廢棄塑料，減少環境汙染，增加再生產塑料的耐熱性、耐磨性和阻燃性，市場應用廣闊，在粉碎中，粉碎塑料細粒粒徑合適，無需使用精細儀器進行處理，在除雜中，除去熱固性廢棄塑料表面的水溶性和脂溶性物質，提高熱固性廢棄塑料品質，在改性中，加入偶聯劑可以進行表面活性處理，加入相容劑可以促進各類聚合物之間相容，加入無機填料不僅可以降低成本而且可以改善塑料性能，超細滑石粉用矽烷處理促進塑料間的相容性，在真空脫泡中，真空脫泡增加塑料緻密性，在液態塑料成半乾時，撒上Al (OH) 3、八溴醚和Mg (OH) 2的混合物吸附於塑料表面，起到阻燃防碳化的效果。本發明製備的阻燃劑不含滷素、有機物，無毒環保，應用前景廣闊；本發明進行二次改性，這樣的好處是:增加反應活性點，提高改性效果；改性的同時又能蒸除體系中的水分，乾燥與改性同時進行，提高了工作效率；納米級矽羥基磷灰石、凹凸棒、蒙脫土、高嶺土等自身微孔中存在大量的物理和化學吸附水，在高溫下產生水蒸汽，阻斷氧氣，吸收熱量，達到多重阻燃的功效；強大吸附性能可以有效改善幾種阻燃劑的協同作用，阻止被阻燃物質溫度升高，提高了阻燃效率；矽羥基磷灰石、凹凸棒、蒙脫土、高嶺土等資源豐富，大大降低了阻燃劑的工業成本，也為凹凸棒土的開發應用提供了一條新途徑；本發明採用溶液法超聲波分散及機械高速攪拌器攪拌，使得阻燃劑各自組分在溶液中達到了納米級分散，有效避免了對複合材料的自然氧化，從而使複合材料具有更好的力學性能。複合材料的氧指數為39。
[0020]以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.一種利用廢棄塑料製備改性納米塑料的方法，其特徵在於，包括如下步驟: 1)粉碎:將熱固性廢棄塑料粉碎成50~80um的塑料細粒； 2)除雜:將塑料細粒分別依次用乙醇和乙醚的混合物、丙酮和去離子水分別在工業超聲機裡超聲過濾清洗除雜15min，再用120#汽油和去離子水順序清洗兩遍； 3)催化加氫裂解:將清洗過的塑料細粒放入反應器中，450°C，在催化劑、攪拌的條件下加氫裂解30min，可得到80%的小分子液體，其中小分子液體中的單體重新發生加聚反應為液態的塑料，所述催化劑為活性炭載負白金； 4)改性:往反應器中加入偶聯劑1%~2%、相容劑1%~2%、納米複合阻燃物10%-15%和無機填料5%~10%混合攪拌進行改性，所述偶聯劑為氨基矽烷，所述相容劑為馬來酸酐，所述無機填料為超細滑石粉，超細滑石粉的含量為10%~30% ;所述的納米阻燃複合劑的製備方法為: (1)將矽羥基磷灰石、紅磷、凹凸棒、水滑石、蒙脫土、鈦白粉、方解石、高嶺土按照25-35:15-20:10-15:10-15:8_10:8_10:7_8:5_7 的質量份數配比混合，加入到 200 份二甲亞碸(DMSO)和50份甲醇的混合溶液中，於65°C攪拌60小時，過濾，並用60°C溫度的熱乙醇洗3次除去過量的二甲亞碸(DMSO)，放入真空乾燥箱，在60°C溫度乾燥24小時，研磨過篩，得一次改性阻燃複合物； (2)、將1份一次改性阻燃複合物、10份醋酸鉀和25份蒸餾水混合，於溫度50°C攪拌10小時以上，於溫度30°C，先在超聲電功率350W條件下分散2.5小時，然後再在超聲電功率250W條件下分散3小時，過濾，並用蒸餾水洗3次，80°C真空乾燥24小時，研磨過篩，得二次改性阻燃複合物； (3)、將上述1份二次改性阻燃複合物在600W功率超聲波分散40min，用恆溫加熱裝置加熱到90°C，並用機械攪拌器攪拌(1200r/min)60分鐘；得納米阻燃複合物； 5)真空脫泡:將反應器抽成真空，抽走液態塑料中溶解的空氣，脫去液態塑料中的氣泡； 6)定型:從反應器中放出液態塑料至模具中，真空冷卻2~3h，在液態塑料成半乾時，撒上Al (OH) 3、八溴醚和Mg (OH) 2的混合物，再冷卻2~3h，至完全乾燥； 所述Al (OH) 3、八溴醚和Mg (OH) 2的混合物中，Al (OH) 3、八溴醚和Mg (OH) 2的比例為1:2:1 ;所述的利用廢棄塑料製備改性納米塑料的方法，其特徵在於，所述步驟2)中，所述乙醇和乙醚的混合物中，乙醇:乙醚=4:3。
2.根據權利要求1所述的利用廢棄塑料製備改性納米塑料的方法，其特徵在於，所述步驟4)中，所述加入偶聯劑、相容劑和無機填料進行改性處理條件為真空攪拌。
3.根據權利要求1所述的利用廢棄塑料製備改性納米塑料的方法，其特徵在於，所述步驟4)中，所述超細滑石粉用矽烷處理。
【文檔編號】C08K3/22GK103525112SQ201310431475
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月22日 優先權日:2013年9月22日
【發明者】周建, 顏玉榮 申請人:蘇州市湘園特種精細化工有限公司