一種廢舊聚丙烯顆粒改性製成塑料模板的方法與流程
2023-05-02 09:27:21 1
本發明涉及高分子材料改性領域，特別涉及一種廢舊聚丙烯顆粒改性製成塑料模板的方法。
背景技術：
聚丙烯（以下簡稱PP）以其優良的的耐熱及機械性能，有著廣泛的市場需求，但PP屬結晶性聚合物，其軟化點和熔點非常接近，熔程窄；在溫度高於結晶熔點進行熱成型時，強度急劇下降，導致熱成型時PP的粘彈區不能在較寬溫度範圍內保持穩定，PP的熔體強度迅速下降，其粘度也將迅速降低，高溫下這種無粘彈性的PP熔膜難以成型。而廢舊聚丙烯的熔融指數更高，熔體強度更低，特別是把廢舊聚丙烯加工成0.5～2.0mm的薄壁製品時成型性能更差,甚至無法進行，故採用廢舊聚丙烯PP進行擠出生產塑料薄壁製品時，需先提高廢舊聚丙烯的熔體強度。
廢舊多層複合柔性包裝膜如PET／聚丙烯、PET／聚乙烯以及PA/塑料複合材料（洗衣粉袋、快遞包裝袋、電了元件袋等）都是無極性材料，無法與PP、PE通用樹脂相容，通常採用熱熔膠將其粘合在一起形成多層複合柔性包裝膜，但填埋、焚燒、降解以及將廢舊塑料還原為石油等都會形成二次汙染。常規生產PP/PA塑料模板是添加POE接枝相容劑獲得，一般接枝相容劑的價格都比較昂貴，加入量15～20%就與廢複合塑料的價格相當，這樣就沒有了商業價值，而且效果也不是很好，加入接枝POE成本大幅度提高也同時導致剛性及耐熱溫度大幅度下降，無法製成有耐熱要求的塑料建築模板。
因此，使用聚丙烯顆粒製成符合塑料模板要解決複合塑料相容及提高熔體強度二大難題，對聚丙烯進行熔融接枝使其產生極性官能團及支鏈結構是解決複合塑料相容性及提高熔體的最佳方法，但熔融接枝反應要求在無水條件下進行，而廢舊塑料顆粒乾燥條件達不到進行接枝反應所要求的含水量（約0.1‰），需要尋找另外的方法。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種廢舊聚丙烯顆粒改性製成塑料模板的方法，該方法生產成本低廉、對環境無汙染，使廢舊聚丙烯顆粒得到再生利用，提高社會經濟效益。
本發明的技術方案為：一種廢舊聚丙烯顆粒改性製成塑料模板的方法，取廢舊聚丙烯顆粒 85～90份、改性母粒10～15份均勻攪拌加入反應型擠出機中，經接枝反應生成熔融改性聚丙烯，再通過板材模具中擠出定型、冷卻、牽引，最後按長度裁切,獲得高強度的聚丙烯複合塑料模板；所述的改性母粒是以活性化無機粉體為載體，在其外表面塗抹過氧化物、小分子單體、多官能團單體後再外裹熱塑性彈性體而製成的母粒，包括以下步驟：
①、製作外表面塗抹有過氧化物的粉體：取活性化無機粉體90份、過氧化物10份、將活性化無機粉體在攪拌機中攪拌至50～60℃，然後倒入過氧化物，再攪拌5～10min後取出冷卻至室溫，得到過氧化物粉體；
②、製作外表面塗抹有小分子單體的粉體：取活性化無機粉體80份、小分子單體總量20份，先將活性無機粉體在攪拌機中攪拌至50～60℃，然後倒入小分子單體，再攪拌5～10min後取出冷卻至室溫，得到小分子單體粉體；
③、製作外表面塗抹有多官能團單體的粉體：取活性化無機粉體80份、多官能團單體總量20份，先將活性無機粉體在攪拌機中攪拌至50～60℃，然後倒入多官能團單體，再攪拌5～10min後取出冷卻至室溫，得到多官能團單體粉體；
④、製作改性母粒：取過氧化物粉體1～3份、小分子單體粉體10～20份、多官能團單體粉體15～25份、熱塑性彈性體10～15份，分別將過氧化物粉體、小分子單體粉體和加多官能團單體粉體加入到三臺粉體給料機中，將熱塑性彈性體加入到塑料給料機，三者攪拌混合後在雙螺杆擠出機完成造粒，粉粒再通過拉條機頭成型、過水冷卻、切粒獲得改性母粒；
⑤、製作聚丙烯塑料模板：取廢舊聚丙烯顆粒 85～90份、改性母粒10～15份均勻攪拌後經給料機進入到雙螺杆擠出機，雙螺杆擠出機前段的溫度設定為120～150℃，廢舊聚丙烯顆粒中的水份被汽化從排氣口排出，再進入170℃以上的雙螺杆機筒段，經熔融捏合混煉發生接枝反應，得到長支鏈結構的高熔體強度熔融改性聚丙烯；熔融改性聚丙烯隨後進入單螺杆擠出機，在單螺杆擠出機中得到進一步塑化並降溫至140～160℃，從板材模具中擠出定型、冷卻、牽引，最後按長度裁切，獲得高強度的聚丙烯複合塑料模板。
本發明的實質性特點和顯著進步是：
1、本發明的廢舊聚丙烯顆粒改性製成塑料模板的方法，採用熱塑性彈性體包裹無機粉體一方面使得使用較少熱塑性彈性體就能獲較大量的熱塑性彈性體材料，在提高聚丙烯韌性的同時也不降低其強度，一方面通過添加過氧化物，聚丙烯的分子結構發生了較大的變化，產生了支鏈結構，起到提高熔體強度作用，從而得到變硬化特性較好的高熔體強度聚丙烯，另一方面包裹在熱塑性彈性內的小分子單體及多官能團單體在過氧化物的作用下產生接枝反應後可使PP產生分支結構、並帶上有極性的官能團，可將聚丙烯、尼龍、ABS、灰塵雜質、油墨等雜質融合成一整體，形成有長支鏈結構的高熔體強度聚丙烯複合材料。
2、本發明的廢舊聚丙烯顆粒改性製成塑料模板的方法，採用廢舊聚丙烯複合塑料作基料，價格便宜，採用排氣式板材生產機組能較好地解決廢舊再生料中空藏水不易乾燥的難題，實現改性與成型的同步，有利於降低成本。
3、本發明的廢舊聚丙烯顆粒改性製成塑料模板的方法,無廢棄物排放、也無有毒有害氣體溢出，有利於環保，具有工藝流程簡單、生產效率高、產品形態可調範圍寬、經濟性佳等特點。
4、本發明的廢舊聚丙烯顆粒改性製成塑料模板與木質模板進行對比，具有質輕、耐熱、抗衝擊、入釘性能好、使用次數多等優點，且價格低廉。
附圖說明
圖1是改性聚丙烯製成塑料模板的示意簡圖。
圖中零部件序號及名稱：
1-雙螺杆擠出機，2-單螺杆擠出機，3-給料機，4-排氣口，5-板材模具。
具體實施方式
下面通過附圖及具體實施例進一步說明本發明的技術方案。
實施例一至實施例六：
一種廢舊聚丙烯顆粒改性製成塑料模板的方法，由下述組分混合熔融擠出製成，各組分的含量以重量份計算為（參見附表一）：
聚丙烯複合塑料再生顆粒85～90份， 改性母粒10～15份；
所述改性母粒是以活性化無機粉體為載體外表面塗抹過氧化物、小分子單體、多官能團單體後再外裹熱塑性彈性體而製成的母粒，組成改性母粒各組分的含量以重量份計算為（參見附表二）：
1、過氧化物粉體3份、丙烯酸（AA） 粉體17份、秋蘭姆粉體16份、熱塑性彈性體11.3份；
2、過氧化物粉體4份、丙烯酸（AA）粉體15份、秋蘭姆粉體15份、熱塑性彈性體11.3份；
3、過氧化物粉體3份、馬來酸酐（MAH）粉體10份、乙烯粉體21份、熱塑性彈性體11.3份；
4、過氧化物粉體4份、馬來酸酐（MAH）粉體10份、苯乙烯粉體20份、熱塑性彈性體11.3份；
5、過氧化物粉體3份、甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）粉體16份、1,6已二醇二丙烯酸酯粉體15份、熱塑性彈性體11.3份；
6、過氧化物粉體4份、甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）粉體15份、1,6已二醇二丙烯酸酯粉體15份、熱塑性彈性體11.3份。
組成改性母粒的配比比例有多種，附表二僅列出其中的6種，每個實施例可選其中的一種。
在上述實施例一至實施例六中：
①、組成改性聚丙烯的廢舊聚丙烯內含10～30%的有機聚合物和5～10%的無機材料，所述有機材料為聚乙烯、尼龍、ABS、油墨或熱熔膠等，所述的無機材料為灰塵雜質、碳酸鈣、滑石粉等；
②、所述的過氧化物為過氧化二異丙苯、二異丙苯過氧化氫、2,5二甲基- 2,5已烷、2,5二甲基- 2,5已炔、二叔丁基過氧化物、二叔戊基過氧化物等分子中含有-O-O-健的化合物，優選過氧化二異丙苯；
③、所述的小分子單體為丙烯酸（AA）、馬來酸酐（MAH）、甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）、甲基丙烯酸（MA）以及長鏈不飽和脂肪酸等之中一種或兩種，優選丙烯酸（AA）；
④、所述的多官能團單體可以是秋蘭姆、苯乙烯、鄰苯二甲酸二烯丙酯（DAP）、二乙烯基苯、乙烯基甲苯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、1,6已二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯等分子中含有C=C健的不飽和化合物，優選秋蘭姆；
⑤、所述的活性化無機粉體為碳酸鈣、滑石粉或二氧化矽中之一種，優選活性碳酸鈣；
⑥、所述的熱塑性彈性體為EPDM、POE、SBS，EVA中之一種，優選POE。
本發明的廢舊聚丙烯顆粒改性製成塑料板材的方法，包括下述步驟：
①、製作外表面塗抹有過氧化物的粉體：取活性化無機粉體90份、過氧化物10份、將活性化無機粉體在攪拌機中攪拌至50～60℃，然後倒入過氧化物，再攪拌5～10min後取出冷卻至室溫，得到過氧化物粉體；
②、製作外表面塗抹有小分子單體的粉體：取活性化無機粉體80份、小分子單體總量20份，先將活性無機粉體在攪拌機中攪拌至50～60℃，然後倒入小分子單體，再攪拌5～10min後取出冷卻至室溫，得到小分子單體粉體；
③、製作外表面塗抹有多官能團單體的粉體：取活性化無機粉體80份、多官能團單體總量20份，先將活性無機粉體在攪拌機中攪拌至50～60℃，然後倒入多官能團單體，再攪拌5～10min後取出冷卻至室溫，得到多官能團單體粉體；
④、製作改性母粒：取過氧化物粉體1～3份、小分子單體粉體10～20份、多官能團單體粉體15～25份、熱塑性彈性體10～15份，分別將過氧化物粉體、小分子單體粉體和加多官能團單體粉體加入到三臺粉體給料機中，將熱塑性彈性體加入到塑料給料機，三者攪拌混合後在雙螺杆擠出機完成造粒，粉粒再通過拉條機頭成型、過水冷卻、切粒獲得改性母粒；
⑤、製作聚丙烯塑料模板：如圖1所示，取廢舊聚丙烯顆粒 85～90份、改性母粒10～15份均勻攪拌後經給料機3進入到雙螺杆擠出機1，雙螺杆擠出機1前段的溫度設定為120～150℃，廢舊聚丙烯顆粒中的水份被汽化從排氣口4排出，再進入170℃以上的雙螺杆機筒段，經熔融捏合混煉發生接枝反應，得到長支鏈結構的高熔體強度熔融改性聚丙烯；熔融改性聚丙烯隨後進入單螺杆擠出機2，在單螺杆擠出機2中得到進一步塑化並降溫至140～160℃，從板材模具5中擠出定型、冷卻、牽引，最後按長度裁切，獲得高強度的聚丙烯複合塑料模板，製成的聚丙烯複合塑料模板的板厚為14～18mm。
本發明的聚丙烯複合塑料模板中各組分的具體含量參見附表一，但也不僅僅限於表中所列數據，所有在權利要求書範圍內的數值變化，均在本發明專利的保護範圍之內。
實施例一至實施例六的各混合物配比如下述附表一 。
附表一：各實施例之聚丙烯複合塑料模板的組分含量一覽表（以重量份數計算）
附表二：改性母粒中各組分含量配比方案表（以重量份數計算）