一種聚苯乙烯複合材料框的製備方法
2023-11-05 13:20:57
專利名稱：一種聚苯乙烯複合材料框的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種裝飾材料技術，具體為一種主要利用回收的聚苯乙烯採用物理方法製備聚苯乙烯複合材料框的方法。
背景技術：
聚苯乙烯(PQ樹脂是產量和消費量僅次於聚乙烯、聚氯乙烯和聚丙烯的通用樹脂。PS樹脂主要有通用型聚苯乙烯(GPQ樹脂、耐衝擊型聚苯乙烯(HIPQ樹脂和可發泡聚苯乙烯(EPQ樹脂。PS樹脂廣泛用於家用電器、汽車、家庭用具、包裝容器、辦公用品、玩具、建築保溫材料、雙向拉伸聚苯乙烯(B0PQ板材和工業零件等。隨著中國建築行業、汽車工業、電器行業等的快速發展，PS樹脂的需求量呈上升趨勢，但一方面PS樹脂產量和品種難以滿足需求(中國每年聚苯乙烯樹脂的需求缺口達50% 以上，使得我國PS樹脂對國外的依賴性很大，嚴重影響我國的相關經濟發展)，另一方面廢棄的PS樹脂製品不僅造成資源的浪費，也會造成白色汙染，是當今社會亟需解決的問題。 因此，將PS樹脂產品回收利用，是實現資源的重複利用，節約能源，減少碳排放的一項重要舉措，具有重大的現實意義和經濟意義。大量專利報導了聚苯乙烯或苯乙烯類聚合物的回收技術，例如CN1160728公開了一種用桔子油回收廢舊聚苯乙烯泡沫，並通過蒸餾方法分離桔子油和聚苯乙烯的方法， 但是該方法處理過程較長，能源消耗大，桔子油回收率較低，回收成本高；CN1749297公開了一種用桔子油溶解回收廢舊聚苯乙烯，再用醇類、醚類對聚苯乙烯進行沉澱得到回收聚苯乙烯的方法，雖然該方法化學試劑回收率較高，但是用到較多的化學試劑；CN1097196A 公開了一種利用可回收的溶劑溶解廢舊聚苯乙烯再進行機械造粒的再生方法，但該方法耗費時間長、設備複雜、耗能也高；CN200510032267.X公開了一種採用檸檬烯來回收廢舊聚苯乙烯的方法，但該方法使用的溶劑價格昂貴，不具有工業應用價值；CN200810058659.7 公開了一種將廢舊的聚苯乙烯低溫熱壓、經過良溶劑溶解，再熔融造粒的回收方法，該方法在低溫熱壓溶劑和造粒過程中可能使聚苯乙烯分解，產生副產物。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明擬解決的技術問題是，提供一種聚苯乙烯複合材料框的製備方法，該方法主要利用回收的聚苯乙烯及完全可降解的纖維素增強材料，加工製造鏡框、相框、線框或畫框等實用裝飾製品，具有節約能源，生產成本低廉，有益環保等優點。本發明解決所述技術問題的技術方案是，設計一種聚苯乙烯複合材料框的製備方法，該製備方法所述聚苯乙烯複合材料框包括回收的聚苯乙烯材料和回收聚苯乙烯材料重量5 10%的發泡劑，經常規生產設備和下述工藝製成(1)先將回收聚苯乙烯材料在壓機中進行物理脫泡，再將消泡後的大塊回收聚苯乙烯材料加入到高速粉碎機中粉碎，然後加入到雙螺杆擠出機中擠出造粒；
(2)將造好的聚苯乙烯粒料和所述發泡劑加入到高速混合機中混合5 IOmin後， 卸料至低速冷混機中，再混合5 lOmin，得到預混料；(3)將預混料通過雙螺杆擠出機組按複合材料框設計要求擠出成型即得；所述雙螺杆擠出機組加熱溫度控制在130 185°C，模口溫度控制在155 190°C ；所述回收的聚苯乙烯材料包括通用型聚苯乙烯製品的回收料、高抗衝聚苯乙烯製品的回收料或可發泡聚苯乙烯製品的回收料中的至少一種；所述發泡劑為N，N'-硝基五次甲基醯胺、偶氮二甲醯胺、4，4'-氧代雙苯磺醯胼、正戊烷或石油醚中的至少一種。與現有技術相比，本發明聚苯乙烯複合材料框的製備方法因為以物理加工方法為主，因為不需加入化學試劑對聚苯乙烯製品進行化學處理，因而具有環保性，且工序簡單、 投入少、可連續生產，並且加工過程原料利用率高，不存在邊角廢料問題；而其產品主要是框類裝飾製品，物理機械性能完全可以滿足要求。
具體實施例方式下面結合實施例進一步敘述本發明。本發明設計的聚苯乙烯複合材料框(簡稱複合材料框)的製備方法(簡稱製備方法)，該製備方法所述聚苯乙烯複合材料框以回收的聚苯乙烯材料為主要材料，包括回收聚苯乙烯材料重量5 10%的發泡劑，經常規生產設備和下述工藝製成(1)先將回收聚苯乙烯材料在壓機中進行物理脫泡，再將消泡後的大塊回收聚苯乙烯材料加入到高速粉碎機中粉碎，然後加入到雙螺杆擠出機中擠出造粒；(2)將造好的聚苯乙烯粒料和所述發泡劑加入到高速混合機中混合5 IOmin後， 卸料至低速冷混機中，再混合5 lOmin，得到預混料；(3)將預混料通過雙螺杆擠出機組按複合材料框設計要求擠出成型即得。擠出導槽可以根據所生產的複合材料框條形狀設計要求進行替換，所述雙螺杆擠出機組加熱溫度控制在130 185G，模口溫度控制在155 190G。擠出成型過程中的溫度可以根據複合材料框類型及組成成分不同作小範圍調整。本發明製備方法所述回收的聚苯乙烯材料包括通用型聚苯乙烯(GPQ製品的回收料、高抗衝聚苯乙烯(HIPS)製品的回收料或可發泡聚苯乙烯(EPS)製品的回收料中的至少一種。所述的高抗衝聚苯乙烯製品回收料源於廢棄的聚苯乙烯塑料日常用品、聚苯乙烯塑料瓶，家用電器(電視機、錄音機、收音機、洗衣機、電冰箱、吸塵器等)的殼體及零部件， 以及電工、電訊、儀表工業中用以製備弱電器件的板材、殼體及零部件等。所述的可發泡聚苯乙烯製品回收料源於廢棄的建築保溫用的發泡聚苯乙烯、包裝用的發泡聚苯乙烯和發泡聚苯乙烯餐盒等。本發明製備方法所述發泡劑為N，N'-硝基五次甲基醯胺、偶氮二甲醯胺、4， 4'-氧代雙苯磺醯胼、正戊烷或石油醚中的至少一種。本發明製備方法利用發泡劑在複合材料框的加工過程中的發泡作用來降低複合材料框的密度，從而降低整個複合材料框的重量，使所製備的複合材料框在具有優良的物理機械性能同時、具有質輕和低成本的明顯優勢。由於所述聚苯乙烯材料是從不同的聚苯乙烯製品中回收而來，這些回收聚苯乙烯製品在生產過程中可能加有一些添加劑，以改善產品性能或降低成本。因此，本發明利用這些回收聚苯乙烯材料製備回收聚苯乙烯複合材料框時，可能會使所製備複合材料框的物理機械性能較差，因此，本發明製備方法的進一步特徵是，在所述複合材料框成分中添加增強材料或/和增韌材料，以提高所製備的複合材料框的物理機械性能。所述的增韌材料為乙丙橡膠、丁腈橡膠、丁苯橡膠、丁基橡膠、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)中的至少一種，添加量為回收聚苯乙烯材料重量的1 15%。所述的增強材料為纖維素類材料，具體為粒徑為20 400目的木粉、竹粉、小麥秸稈粉、玉米秸稈粉、麩皮或稻糠等中的至少一種，添加量為回收聚苯乙烯材料重量的5 50%。所述增強材料優選木粉。本發明製備方法中所述增韌材料與所述第( 步工藝中的發泡劑一樣加入到高速混合機中去混合；而所述的增強材料先在105 150°C、轉速為600 lOOOr/min的高速混合機中攪拌預處理(乾燥)至含水率為1 2% ；然後與所述第( 步工藝中的發泡劑一樣加入到高速混合機中去混合即可。當增強材料和增韌材料同時添加時，其各自添加比例適用原範圍。另外，由於所述聚苯乙烯材料是從不同的聚苯乙烯製品中回收而來的，可能涉及不同的顏色和性能，因此製備之前應當先進行分揀或分類。同時，在製備過程中所述回收的聚苯乙烯材料可根據不同顏色分別造粒。本發明製備方法所得聚苯乙烯複合材料框主要採用回收的聚苯乙烯材料經發泡工藝製成。所述回收的聚苯乙烯材料多數來自減震包裝材料，抗震救災簡易房用聚苯乙烯泡沫板，使用過程非常短暫，仍然具有良好的物理機械性能，並且回收利用時不需經過特殊處理，只需根據顏色的不同進行分類，並進行不同框架的加工生產，再通過發泡工藝進一步節約了生產成本；由於回收聚苯乙烯的成本比純的聚苯乙烯的成本低很多，因而可以實現廢物的重複利用，變廢為寶，真正實現了循環經濟。另外，本發明製備方法所得聚苯乙烯複合材料框具有生產簡單、操作容易、生產成本低、耐腐蝕、耐潮、尺寸穩定性好、環保、可降解、可加工(如鋸、釘、刨、鑽等)性能好等優點。本發明製備方法是將回收的聚苯乙烯或苯乙烯類聚合物通過物理脫泡熔融造粒， 進而再通過簡單地添加發泡劑和/或改性助劑的方法加工成可多次回收利用的高附加值產品複合材料框。在申請人檢索的範圍內能，未見有相同文獻報導。本發明未述及之處適用於現有技術。以下給出本發明的具體實施例。本申請權利要求保護範圍不受這些具體實施例的限制。實施例1本實施例中，聚苯乙烯複合材料框的製備材料包括100重量份(下同)回收聚苯乙烯材料、10份20目增強材料木粉、5份發泡劑偶氮二甲醯胺和10份增韌材料乙丙橡膠。 其製備方法的步驟如下(1)在120°C、轉速為800r/min的條件下，在高速混合機中攪拌木粉，至含水率為1 2%; ( 將回收聚苯乙烯(製品)在壓機中進行物理脫泡，再將消泡後的大塊聚苯乙烯(製品)材料加入到高速粉碎機中粉碎，然後加入到雙螺杆擠出機中擠出造粒；C3)將造好的聚苯乙烯粒料、乙丙橡膠和發泡劑依次加入到高速混合機中與乾燥好的木粉混合5min後，卸料至低速冷混機中，再混合5min，得到預混料；(4)將預混料通過雙螺杆擠出機組按設計要求擠出成型即得。加工過程中螺杆擠出機筒四段加熱溫度分別控制在 130°C、150°C、165°C 和 170°C，模口溫度控制在 180°C。實施例2本實施例與實施例1的不同是增強材料為20份100目木粉；發泡劑為N，N'-硝基五次甲基醯胺，添加量不變。此外，加工溫度和模壓條件有微小調整，其它與實施例1相同。實施例3本實施例與實施例1的不同是木粉的添加量為30份；發泡劑為偶氮二甲醯胺， 添加量為7份；增韌材料為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)，添加量為10份。此外，加工溫度和模壓條件有微小調整，其它與實施例1相同。實施例4本實施例與實施例3的不同是發泡劑為N，N'-硝基五次甲基醯胺，添加量為9 份。此外，加工溫度和模壓條件有微小調整，其它與實施例3相同。實施例5本實施例與實施例4的不同是木粉的添加量為50份；增韌材料為乙丙橡膠，添加量為13份；發泡劑為偶氮二甲醯胺，添加量為10份。此外，模壓壓力略有調整，其它與實施例4相同。實施例6本實施例與實施例1的不同是所述複合材料只有聚苯乙烯和發泡劑兩種組分， 具體為聚苯乙烯100份，正戊烷發泡劑10份。此外，加工溫度和模壓條件有微小調整，其它與實施例1相同。實施例7本實施例與實施例1的不同是所述增強材料為玉米秸稈粉，目數為200目，添加量為30份，增韌材料添加量為15份，此外，加工溫度和模壓條件有微小調整，其它與實施例 1相同。實施例8本實施例與實施例1的不同是所述增強材料為木粉，目數為400目，添加量為50 份，增韌材料添加量為15份，此外，加工溫度和模壓條件有微小調整，其它與實施例1相同。本發明對各實施例所得產品進行了物理機械性能測試，為了更直觀此較，將上述各實施例的工藝參數和所得複合材料框的物理機械性能參數同列於表1中。表1實施例的具體加工參數及物理機械性能
權利要求
1.一種聚苯乙烯複合材料框的製備方法，該製備方法所述聚苯乙烯複合材料框包括回收的聚苯乙烯材料和回收聚苯乙烯材料重量5 10%的發泡劑，經常規生產設備和下述工藝製成(1)先將回收聚苯乙烯材料在壓機中進行物理脫泡，再將消泡後的大塊回收聚苯乙烯材料加入到高速粉碎機中粉碎，然後加入到雙螺杆擠出機中擠出造粒；(2)將造好的聚苯乙烯粒料和所述發泡劑加入到高速混合機中混合5 IOmin後，卸料至低速冷混機中，再混合5 lOmin，得到預混料；(3)將預混料通過雙螺杆擠出機組按複合材料框設計要求擠出成型即得；所述雙螺杆擠出機組加熱溫度控制在130 185°C，模口溫度控制在155 190°C ；所述回收的聚苯乙烯材料包括通用型聚苯乙烯製品的回收料、高抗衝聚苯乙烯製品的回收料或可發泡聚苯乙烯製品的回收料中的至少一種；所述發泡劑為N，N'-硝基五次甲基醯胺、偶氮二甲醯胺、4，4'-氧代雙苯磺醯胼、正戊烷或石油醚中的至少一種。
2.根據權利要求1所述聚苯乙烯複合材料框的製備方法，其特徵在於所述聚苯乙烯複合材料框還包括回收聚苯乙烯重量1 15%的增韌材料；該增韌材料與所述第( 步工藝中的發泡劑一樣加入到高速混合機中去混合；所述增韌材料為乙丙橡膠、丁腈橡膠、丁苯橡膠、丁基橡膠、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯中的至少一種。
3.根據權利要求1所述聚苯乙烯複合材料框的製備方法，其特徵在於所述聚苯乙烯複合材料框還包括回收聚苯乙烯重量5 50%的增強材料；該增強材料先在105 150°C、轉速為600 lOOOr/min的高速混合機中攪拌預處理至含水率為1 2%;然後與所述第(2) 步工藝中的發泡劑一樣加入到高速混合機中去混合；所述增強材料為纖維素類材料，具體為粒徑為20 400目的木粉、竹粉、小麥秸稈粉、玉米秸稈粉、麩皮或稻糠中的至少一種。
4.根據權利要求1所述聚苯乙烯複合材料框的製備方法，其特徵在於所述回收的聚苯乙烯材料根據不同顏色分別造粒。
全文摘要
本發明公開一種聚苯乙烯複合材料框的製備方法，該製備方法所述聚苯乙烯複合材料框包括回收的聚苯乙烯材料和其重量5～10％的發泡劑，經常規生產設備和下述工藝製成1.先將回收聚苯乙烯材料在壓機中進行物理脫泡，再將消泡後的大塊回收聚苯乙烯材料加入到高速粉碎機中粉碎，然後加入到雙螺杆擠出機中擠出造粒；2.將造好的聚苯乙烯粒料和發泡劑加入到高速混合機中混合5～10min後，卸料至低速冷混機中，再混合5～10min，得到預混料；3.將預混料通過雙螺杆擠出機組按複合材料框設計要求擠出成型即得；所述雙螺杆擠出機組加熱溫度控制在130～185℃，模口溫度控制在155～190℃。
文檔編號C08J9/10GK102199328SQ201110068200
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月22日 優先權日2011年3月22日
發明者任元林, 劉玉桂, 董二瑩, 金銀山 申請人:天津工業大學