低成本納米改性pet瓶再生料生產超高強度打包帶的加工工藝的製作方法
2023-09-22 02:13:15 4
專利名稱：低成本納米改性pet瓶再生料生產超高強度打包帶的加工工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及塑料改性加工工藝的技術領域，尤其是指低成本納米改性PET瓶再生料生產超高強度打包帶的加工工藝。
背景技術：
PET瓶的原料瓶級切片是石化副產品。主要由石油煉化成PX，再到PTA，變成PET 有光切片，SSP增粘成瓶級切片，瓶級切片經過融化擠出吹塑成PET瓶。隨著中國生活水平的提高和PET固有的輕量、美觀、方便攜帶、運輸成本低等特點，PET瓶的用途越來越廣。如裝礦泉水、飲料，國外甚至大規模應用於啤酒瓶。隨之，廢棄的PET瓶也越來越多，甚至在部分地區形成白色汙染。在2000年開始，很多發達國家提供大量的政府補貼鼓勵PET瓶的回收。中國因為人力成本的優勢，經過多次技術升級，逐漸成為世界PET瓶回收綜合利用的主要基地。原來PET瓶再生料只能夠用於生產滌綸短纖，代替棉花用於棉絮、床上用品、玩具填充、紗線紡織。由於PET瓶再生料雜質較多，生產的製品技術指標較差，造成附加值太低。 PET瓶再生料的售價因此始終不能提高，壓制了廢PET瓶回收單價，造成PET廢瓶售價不能覆蓋回收的成本，只能夠依靠政府的環保補貼。因此，只有通過技術攻關，提高PET瓶再生料的附加值，應用於更多高值的行業，才能夠通過市場的力量最終提高PET廢瓶的回收率。近年來，通過納米SiO 改性PET達到增強增韌的研究成果不斷。SiO 納米粒子細小，比表面積大，表面活性高，表面原子具有很大的活性，容易在體系內引起二次附聚形成粒子團，不能很好的均勻分散到PET中去。SiO納米粒子屬於親水惰性粉體，並不能很好的跟油性的PET混合在一起。所以用SiO 納米粒子改性PET瓶再生料時，需要先對納米粒子進行表面處理。納米級SiO 至少一維小於50nm，需要使用偶聯劑、超級擴散劑等辦法對納米級SiO 進行活化活性處理。納米SiO 改性PET常規有2種辦法，一種是原位聚合法，使用石油初級品PTA等原料通過直接酯化路線或酯交換路線聚合過程中，添加納米SiO 製備PET/ SiO 納米複合材料切片。該方法缺點是需要大型流水線，工藝線路長，固定資產投入大，生產成本高，靈活性低。另一種是共混熔融法。在採用共混熔融法眾多技術中，很多人為了追求技術指標完美等因素而不用考慮成本，使用PET原生切片作為原料，通過機械共混活化納米SiO後使用雙螺杆擠出生產PET/ SiO 聚合物切片，再擠出生產薄膜、片材等製品。好處是成本較低，不用添加太多的固定資產，但是納米粒子在PET聚合物中的分布稍為不均勻。缺點是兩次擠出，PET降解大，粘度降低大於0. 15，造成製品物理指標大幅度下降，沒有了使用價值。為此只能在生產過程中添加擴鏈劑、增粘劑或者需要固相增粘等，又大幅提高了成本 15%以上。兩次擠出，成本又比常規切片額外增加超過10%。由於成本的增加高於聚合物功能增加的價值，因此這種方法實際市場價值較小。
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PET瓶再生廢塑料再生應用，不可能使用聚合改性的辦法，只可用共混熔融法改性。PET再生料本來粘度就在0. 7-0. 82的範圍，假如使用雙螺杆造粒多次擠出，PET再生料就會降解到0.60以下，製品所有的技術指標均會下降，成本大幅度提高。在技術指標與成本平衡中，只能夠使用機械共混活化納米SiO與PET瓶再生料後，直接使用螺杆擠出熔體來生產打包帶或其他製品。直接使用未經改性的PET瓶再生料來生產PET打包帶，當斷裂強度到達390MPA的時候，比較難以突破。可以參考PET打包帶的國家標準GB/T22344-2008。西方發達國家採取使用高粘度的PET原生切片，粘度需要達到1. 1以上，配置特製的生產線，用於生產高強度的PET打包帶，強度可以做到420-430MPA。但是高粘度的PET原生切片成本增加20%左右，生產設備比常規生產線高5倍以上，強度才增加10%，性價比不高。我們另闢蹊徑，在打包帶生產線設備不大改動的前提下，可以通過化學納米改性 PET瓶再生料提高PET打包帶的綜合性能。活性後的納米級SiO 改性PET瓶回收料直接用螺杆擠出生產的的PET打包帶，具有斷裂強度提高、伸長率降低、抗撕裂橫向韌性好等特性，擁有明顯的技術、成本優勢。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種利用PET瓶再生料作為原料， 通過納米級SiO 改性，生產低成本納米改性PET瓶再生料生產超高強度打包帶的加工工藝。廢舊PET瓶回收後，通過分揀、去招紙、破碎、漂浮除瓶蓋、高溫蒸煮、強力除汙、脫水去微粒雜質、破碎、篩選大小、熱風除水、風選輕雜質，得出PET瓶破碎片，也叫瓶片，統稱 PET瓶再生料。納米級SiO 至少一維小於50nm。將納米SiO 質量的1. 5%的偶聯劑與1%的超級分散劑溶於乙酸乙酯溶液得到混合液。將納米SiO 粉體放到在高速混煉機攪拌的過程中，均勻地噴淋混合液。攪拌15 分鐘後，將活化的納米SiO 混合粉體取出放到烘箱70°C烘乾60分鐘，最終得到活性納米 SiO 。使用真空轉鼓乾燥PET瓶再生料。每個轉鼓上料1700kg後，前5小時保持150°C 完成預結晶和去除表面水。之後乾燥溫度升到200°C _240°C，真空度保持低於lOOpa，共乾燥M小時以上，直到水分控制在50ppm以下。通過小型烘箱將活性納米SiO 水分保持在200ppm以內。破除真空轉鼓的真空， 每個轉鼓添加PET瓶再生料質量0. 8%的活性納米SiO 。衝進除水的高純度氮氣，並保持氮氣正壓，防止氧化，避免降解。重新開啟轉鼓旋轉，轉鼓內原料與活性納米SiO自由翻滾，旋轉混合0. 5小時。放料輸送到打包帶流水線的儲料罐等待使用。直接使用螺杆擠出機熔融生產製品。使用特殊的PET打包帶流水線生產經過熔融、擠出、過濾、熱流道分流、模頭鑄帶、水冷、多道熱牽伸、冷熱定型、PET打包帶收捲成卷。本專利發明提供了一種提高PET瓶再生料附加值的新方法，通過添加納米級 SiO 共混改性PET瓶再生料直接螺杆擠出生產高強度PET打包帶的工藝。相對各種納米 SiO改性PET的技術路線，不需要多級造粒擠出，不需要添置眾多固定資產，是改性PET瓶再生料較有成本優勢的新工藝。本專利發明利用PET瓶再生料作為原料生產的改性高強度 PET打包帶質量，達到發達國家使用超高粘度切片作為原料生產的高強度打包帶的質量指標。本發明以再生PET瓶片為原料，在石油資源日益短缺的今天具有重要的環保意義，所生產出來的PET納米複合材料還能用於片材、薄膜以及包裝帶的生產，這些製品均能夠比普通製品提高了相關的技術參數。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明做進一步說明。本實施例為低成本納米改性PET瓶再生料生產超高強度打包帶的加工工藝，該工藝的主要步驟是
步驟一、活化改性納米級SiO 將納米SiO質量的1. 5%的偶聯劑與1%的超級分散劑溶於乙酸乙酯溶液得到混合液。將納米SiO 粉體放到在高速混煉機攪拌的過程中，均勻地噴淋混合液。攪拌15分鐘後，將活化的納米SiO 混合粉體取出放到烘箱70°C烘乾 60分鐘，最終得到活性納米SiO 。步驟二、使用真空轉鼓乾燥PET瓶再生料。每個轉鼓上料1700kg後，前5小時保持150°C完成預結晶和去除表面水。之後乾燥溫度升到200°C，真空度保持低於lOOpa，共乾燥M小時以上，直到水分控制在50ppm以下。通過小型烘箱將活性納米SiO 水分保持在200ppm以內。破除真空轉鼓的真空，每個轉鼓添加PET瓶再生料質量0. 8%的活性納米 SiO 。衝進除水的高純度氮氣，並保持氮氣正壓，防止氧化，避免降解。重新開啟轉鼓旋轉，轉鼓內原料自由翻滾、混合0. 5小時。放料輸送到打包帶流水線的儲料罐等待使用。步驟三充分混合後，將混合體輸送到PET打包帶流水線的擠出機儲料罐。通過螺杆擠出機熔融擠出，擠出機的溫度要比常規的PET瓶再生料的溫度低5-10°C。設定為如下
一區溫度250 255°C，二區溫度252 256°C， 三區溫度254 258°C，四區溫度256 260°C， 五區溫度，258 262°C，六區溫度260 264°C， 過濾器溫度262°C。擠出時主機轉速40 48轉/分鐘。步驟四熔體經過蠟燭狀摺疊過濾器過濾。普通過濾網精度可以在500目左右，但是納米SiO 改性熔體過濾網的目數要小於400目，否則納米粒子會在過濾網前面凝聚堵塞過濾器。過濾器溫度需要比常規低5°C，以減低熔體的降解。步驟五模頭成型、冷水槽冷卻成型打包帶。通過兩次牽伸，兩道高溫鬆弛熱定型， 收捲成型。在兩次牽伸的過程中，由於納米SiO 的作用，改性的PET的玻璃化溫度比常規高10°C，因此牽伸的溫度比常規要高6°C以上。納米SiO 粒子在打包帶內部均勻地分布， 改性PET聚合物打包帶具有了更高的強度，在多次牽伸時可以將打包帶總牽伸比提高15% 以上。PET打包帶總牽伸倍數越高，生產出來的PET打包帶斷裂強度越大，伸長率越少。生產出來的納米SiO 改性打包帶斷裂強度相應提高了 10%以上，斷裂強度達到430MPA以上，伸長率在14%以上，總體指標達到國外超高粘度原生切片製備的高強低伸PET打包帶的要求。步驟六冷熱定型後PET打包帶收捲成卷。產品性能檢測報告對比表如下(見附表)
權利要求
1.低成本納米改性PET瓶再生料生產超高強度打包帶的加工工藝，其特徵在於，該工藝的主要步驟是步驟一、活化改性納米級SiO ；首先將質量為納米SiO 質量1 2. 5%的偶聯劑與 0.5 m的超級分散劑溶於乙酸乙酯溶液中得到混合液，然後將納米SiO 粉體放到高速混煉機中攪拌並在此過程中均勻噴淋混合液，攪拌完全後將活化的納米SiO 混合粉體取出放到烘箱50 90°C烘乾40 80分鐘，最終得到活性納米SiO ；步驟二、使用真空轉鼓乾燥PET瓶再生料；每個轉鼓上料1500 1900kg後，前3 7 個小時保持120 180°C完成預結晶和去除表面水，之後乾燥溫度升到180 220°C，真空度保持低於90 llOpa，共乾燥22 沈個小時以上，直到水分控制在40 60ppm以下， 通過小型烘箱將活性納米SiO 水分保持在180 220ppm以內，破除真空轉鼓的真空，每個轉鼓添加PET瓶再生料質量0. 5 1. 1%的活性納米SiO ，衝進除水的高純度氮氣，並保持氮氣正壓，防止氧化，避免降解，重新開啟轉鼓旋轉，轉鼓內原料自由翻滾、混合0. 2 1小時，放料輸送到打包帶流水線的儲料罐等待使用；步驟三充分混合後，將混合體輸送到PET打包帶流水線的擠出機儲料罐，通過螺杆擠出機熔融擠出，擠出機的溫度要比常規的PET瓶再生料的溫度低5-10°C，設定為如下 一區溫度250 255°C，二區溫度252 256°C， 三區溫度254 258°C，四區溫度256 260°C， 五區溫度258 262°C，六區溫度260 264°C， 過濾器溫度260 洸4 °C， 擠出時主機轉速40 48轉/分鐘；步驟四熔體經過蠟燭狀摺疊過濾器過濾；普通過濾網精度可以在300 700目，但是納米SiO 改性熔體過濾網的目數要小於300 500目，否則納米粒子會在過濾網前面凝聚堵塞過濾器，過濾器溫度需要比常規低3 7°C，以減低熔體的降解；步驟五模頭成型、冷水槽冷卻成型打包帶；通過兩次牽伸，兩道高溫鬆弛熱定型，收捲成型，在兩次牽伸的過程中，由於納米SiO 的作用，改性的PET的玻璃化溫度比常規高 8 12°C，因此牽伸的溫度比常規要高4 8°C以上，納米SiO 粒子在打包帶內部均勻地分布，改性PET聚合物打包帶具有了更高的強度，在多次牽伸時可以將打包帶總牽伸比提高13 17%以上，PET打包帶總牽伸倍數越高，生產出來的PET打包帶斷裂強度越大，伸長率越少，生產出來的納米SiO 改性打包帶斷裂強度相應提高了 8 12%以上，斷裂強度達到400 460MPA以上，伸長率在12 16%以內，總體指標達到國外超高粘度原生切片製備的高強低伸PET打包帶的要求；步驟六冷熱定型後PET打包帶收捲成卷。
2.根據權利要求1所述的低成本納米改性PET瓶再生料生產超高強度打包帶的加工工藝，其特徵在於所述納米級SiO 至少一維小於50nm。
全文摘要
本發明提供一種低成本納米改性PET瓶再生料生產超高強度打包帶的加工工藝，通過添加納米級SiO2共混改性PET瓶再生料直接螺杆擠出生產高強度PET打包帶。相對各種納米SiO2改性PET的技術路線，不需要多級造粒擠出，不需要添置眾多固定資產，是改性PET瓶再生料較有成本優勢的新工藝。本專利發明利用PET瓶再生料作為原料生產的改性高強度PET打包帶質量，達到發達國家使用超高粘度切片作為原料生產的高強度打包帶的質量指標。本發明以再生PET瓶片為原料，在石油資源日益短缺的今天具有重要的環保意義，所生產出來的PET納米複合材料還能用於片材、薄膜以及包裝帶的生產，這些製品均能夠比普通製品提高了相關的技術參數。
文檔編號B65D63/10GK102399421SQ20111026039
公開日2012年4月4日 申請日期2011年9月5日 優先權日2011年9月5日
發明者謝志江 申請人:謝志江