一种高抗冲再生塑料及其生产工艺的制作方法

1.本发明属于再生塑料技术领域，具体涉及一种高抗冲再生塑料及其生产工艺。


背景技术：

2.高抗冲聚苯乙烯塑料具有易加工、尺寸稳定性好等优点而被广泛地应用于家用电器、电子产品的外壳中。基于电子电器设备更新换代的速度逐渐加快，高抗冲聚苯乙烯的废弃量也在逐渐增大，废旧高抗冲聚苯乙烯的再生利用成为目前亟须解决的问题。
3.废旧高抗冲聚苯乙烯在经过长时间使用后存在一定的老化和降解，损害材料本身的力学性能，尤其是抗冲击性能会显著下降，丧失了原有力学性能的材料废旧高抗冲聚苯乙烯，无法直接进行回收利用；因此，对废旧高抗冲聚苯乙烯的再生改性，得到综合性能优异的再生塑料材料，使其能够达到与聚苯乙烯新材料性能相媲美，可以代替新料而出现在家用电器、包装以及计算机领域，或用于集成电路领域，或用来制备一次性生活物品等等。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种高抗冲再生塑料及其生产工艺，以解决背景技术中的问题。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
6.一种高抗冲再生塑料，包括以下重量份原料：
7.废旧高抗冲聚苯乙烯70-90份、聚磷酸铵20-25份、改性弹性体10-12份、季戊四醇6-8份、改性填料0.4-0.6份；
8.所述改性填料通过以下步骤制得：
9.步骤a1、将六水合硝酸钴和六水合硝酸锌加入无水乙醇中，磁力搅拌溶解，得到溶液一；将二甲基咪唑加入无水乙醇中，磁力搅拌溶解，得到澄清的溶液二；
10.步骤a2、将溶液一滴加到溶液二中，在超声条件下分散30mi n，然后在温度为110-120℃下加热反应4-6h，自然冷却至室温后，离心并用无水乙醇洗涤底物三次，在110℃真空干燥箱中干燥12h，得到改性填料。
11.改性填料中含有咪唑环和金属元素，能够分别与废旧高抗冲聚苯乙烯中的苯环和聚磷酸铵中的氧原子作用连接，咪唑环与苯环之间存在分子间作用力，金属元素能够与氧原子进行配位，因此，改性填料能够促进聚磷酸铵在废旧高抗冲聚苯乙烯中的分散性。
12.进一步地，所述溶液一中六水合硝酸钴、六水合硝酸锌和无水乙醇的用量比为1.05-1.1g：1.1-1.15g：30ml。
13.进一步地，所述溶液二中二甲基咪唑和无水乙醇的用量比为1.2-1.3g：30ml。
14.进一步地，所述改性弹性体通过以下步骤制得：
15.向圆底烧瓶中加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、巯基乙醇和1,4二氧六环磁力搅拌10-20mi n，然后加入偶氮二异丁腈，在-5℃下继续磁力搅拌5-8mi n，将圆底烧瓶在60-80℃水浴和氮气保护下反应3h后，冷却至室温，进行后处理后，得到改性弹性体。
16.进一步地，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、巯基乙醇、1,4二氧六环和偶氮二异丁腈的用量比为5g：1-2g：100ml：0.01g。
17.进一步地，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物为星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
18.进一步地，所述后处理包括：将反应液加入无水乙醇中，沉析后得到白色产物，将白色产物置于70℃下鼓风烘箱中干燥至恒重即可。后处理过程不需要对白色产物进行纯化，羟基化改性后的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物与未能参与反应的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物一起作为改性弹性体，都能够改善再生塑料的力学性能，避免了原料的浪费。
19.一种高抗冲再生塑料的生产工艺，包括以下步骤：
20.步骤s1、将废旧高抗冲聚苯乙烯、改性弹性体和季戊四醇混匀后置于80℃的鼓风烘箱中干燥8h，然后加入到单螺杆挤出机中进行熔融、挤出、冷却、切粒，50℃下干燥6h后，得到扩链塑料颗粒；
21.步骤s2、将扩链塑料颗粒、聚磷酸铵和改性填料搅拌混合均匀，然后加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出造粒，得到高抗冲再生塑料。
22.进一步地，步骤s1中所述单螺杆挤出机的温度为190-210℃，转速为80-100r/mi n；
23.进一步地，步骤s2中所述双螺杆挤出机的温度为200-220℃，转速为100-150r/mi n。
24.本发明的有益效果：
25.本发明通过对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物进行羟基化改性，使得苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物在pb的1,2-乙烯基上接枝支链羟基，不影响苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物弹性，与废旧高抗冲聚苯乙烯的相容较好，能够起到物理增容作用，改善再生塑料的韧性；另外，在生产工艺上先将改性弹性体和季戊四醇一起与废旧高抗冲聚苯乙烯进行熔融共混，改性弹性体和季戊四醇的羟基与废旧高抗冲聚苯乙烯上的羧基发生酯化反应，将断裂的分子链重新连接，从而实现对废旧高抗冲聚苯乙烯的扩链，材料的分子量增加，分子间作用力增大，提高再生塑料的缺口冲击强度；
26.本发明通过水热法将钴离子和锌离子与二甲基咪唑中的氮原子配位，制得了同时含有金属元素和咪唑环的改性填料；一方面，改性填料是有机/无机杂化结构，与废旧高抗冲聚苯乙烯之间的界面结合力较强，同时改性填料具有独特的多孔结构以及高比表面积，可以有效吸收和分散外界冲击能量，能够进一步提高再生塑料的拉伸强度和缺口冲击强度；另一方面，改性填料能够与聚磷酸铵和多余的季戊四醇相互协同，当高抗冲再生塑料燃烧时，改性填料能够分解生成氧化钴和氧化锌，可以和季戊四醇碳源一起与聚磷酸铵交联反应，促进再生塑料表面形成密封、隔热的碳化层，阻止进一步燃烧，提高了再生塑料的阻燃性能。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的
实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
28.实施例1
29.改性弹性体，通过以下步骤制得：
30.向圆底烧瓶中加入25g星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(型号3546)、5g巯基乙醇和500ml 1,4二氧六环磁力搅拌10mi n，然后加入0.05g偶氮二异丁腈，在-5℃下继续磁力搅拌5mi n，将圆底烧瓶在60℃水浴和氮气保护下反应3h后，冷却至室温，将反应液加入无水乙醇中，沉析后得到白色产物，将白色产物置于70℃下鼓风烘箱中干燥至恒重，得到改性弹性体。
31.实施例2
32.向圆底烧瓶中加入25g星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(型号3546)、8g巯基乙醇和500ml 1,4二氧六环磁力搅拌15mi n，然后加入0.05g偶氮二异丁腈，在-5℃下继续磁力搅拌7mi n，将圆底烧瓶在70℃水浴和氮气保护下反应3h后，冷却至室温，将反应液加入无水乙醇中，沉析后得到白色产物，将白色产物置于70℃下鼓风烘箱中干燥至恒重，得到改性弹性体。
33.实施例3
34.向圆底烧瓶中加入25g星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(型号3546)、10g巯基乙醇和500ml 1,4二氧六环磁力搅拌20mi n，然后加入0.05g偶氮二异丁腈，在-5℃下继续磁力搅拌8mi n，将圆底烧瓶在80℃水浴和氮气保护下反应3h后，冷却至室温，将反应液加入无水乙醇中，沉析后得到白色产物，将白色产物置于70℃下鼓风烘箱中干燥至恒重，得到改性弹性体。
35.对比例1
36.本对比例与实施例2相比，将星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(型号3546)替换为线型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(型号3411)，其原料和制备步骤均相同。
37.实施例4
38.改性填料，通过以下步骤制得：
39.步骤a1、将10.5g六水合硝酸钴和11g六水合硝酸锌加入300ml无水乙醇中，磁力搅拌溶解，得到溶液一；将12g二甲基咪唑加入300ml无水乙醇中，磁力搅拌溶解，得到澄清的溶液二；
40.步骤a2、将溶液一滴加到溶液二中，在超声条件下分散30mi n，然后在温度为110℃下加热反应6h，自然冷却至室温后，离心并用无水乙醇洗涤底物三次，在110℃真空干燥箱中干燥12h，得到改性填料。
41.实施例5
42.改性填料，通过以下步骤制得：
43.步骤a1、将10.8g六水合硝酸钴和11.3g六水合硝酸锌加入300ml无水乙醇中，磁力搅拌溶解，得到溶液一；将12.5g二甲基咪唑加入300ml无水乙醇中，磁力搅拌溶解，得到澄清的溶液二；
44.步骤a2、将溶液一滴加到溶液二中，在超声条件下分散30mi n，然后在温度为115℃下加热反应5h，自然冷却至室温后，离心并用无水乙醇洗涤底物三次，在110℃真空干燥
箱中干燥12h，得到改性填料。
45.实施例6
46.改性填料，通过以下步骤制得：
47.步骤a1、将11g六水合硝酸钴和11.5g六水合硝酸锌加入300ml无水乙醇中，磁力搅拌溶解，得到溶液一；将13g二甲基咪唑加入300ml无水乙醇中，磁力搅拌溶解，得到澄清的溶液二；
48.步骤a2、将溶液一滴加到溶液二中，在超声条件下分散30mi n，然后在温度为120℃下加热反应4h，自然冷却至室温后，离心并用无水乙醇洗涤底物三次，在110℃真空干燥箱中干燥12h，得到改性填料。
49.实施例7
50.一种高抗冲再生塑料，包括以下重量份原料：
51.废旧高抗冲聚苯乙烯70份、聚磷酸铵20份、实施例1制得的改性弹性体10份、季戊四醇6份、实施例4制得的改性填料0.4份；
52.该高抗冲再生塑料的生产工艺，包括以下步骤：
53.步骤s1、将废旧高抗冲聚苯乙烯、实施例1制得的改性弹性体和季戊四醇混匀后置于80℃的鼓风烘箱中干燥8h，然后加入到温度为190℃，转速为80r/mi n单螺杆挤出机中，进行熔融、挤出、冷却、切粒，50℃下干燥6h后，得到扩链塑料颗粒；
54.步骤s2、将扩链塑料颗粒、聚磷酸铵和实施例4制得的改性填料搅拌混合均匀，然后加入到温度为200℃，转速为100r/mi n双螺杆挤出机中，进行熔融共混、挤出造粒，得到高抗冲再生塑料。
55.实施例8
56.一种高抗冲再生塑料，包括以下重量份原料：
57.废旧高抗冲聚苯乙烯80份、聚磷酸铵22份、实施例2制得的改性弹性体11份、季戊四醇7份、实施例5制得的改性填料0.5份；
58.该高抗冲再生塑料的生产工艺，包括以下步骤：
59.步骤s1、将废旧高抗冲聚苯乙烯、实施例2制得的改性弹性体和季戊四醇混匀后置于80℃的鼓风烘箱中干燥8h，然后加入到温度为200℃，转速为90r/mi n单螺杆挤出机中，进行熔融、挤出、冷却、切粒，50℃下干燥6h后，得到扩链塑料颗粒；
60.步骤s2、将扩链塑料颗粒、聚磷酸铵和实施例5制得的改性填料搅拌混合均匀，然后加入到温度为210℃，转速为130r/mi n双螺杆挤出机中，进行熔融共混、挤出造粒，得到高抗冲再生塑料。
61.实施例9
62.一种高抗冲再生塑料，包括以下重量份原料：
63.废旧高抗冲聚苯乙烯90份、聚磷酸铵25份、实施例3制得的改性弹性体12份、季戊四醇8份、实施例6制得的改性填料0.6份；
64.该高抗冲再生塑料的生产工艺，包括以下步骤：
65.步骤s1、将废旧高抗冲聚苯乙烯、实施例3制得的改性弹性体和季戊四醇混匀后置于80℃的鼓风烘箱中干燥8h，然后加入到温度为210℃，转速为100r/mi n单螺杆挤出机中，进行熔融、挤出、冷却、切粒，50℃下干燥6h后，得到扩链塑料颗粒；
66.步骤s2、将扩链塑料颗粒、聚磷酸铵和实施例6制得的改性填料搅拌混合均匀，然后加入到温度为220℃，转速为150r/mi n双螺杆挤出机中，进行熔融共混、挤出造粒，得到高抗冲再生塑料。
67.对比例2
68.本对比例与实施例8相比，仅将实施例2制得的改性弹性体替换为对比例1制得的改性弹性体，其余原料和步骤均相同。
69.对比例3
70.本对比例与实施例8相比，仅将实施例2制得的改性弹性体替换为线型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(型号3411)，其余原料和步骤均相同。
71.对比例4
72.本对比例与实施例9相比，不添加实施例6制得的改性填料，其余原料和步骤均相同。
73.对实施例7-实施例9和对比例2-对比例4制得的再生塑料进行性能测试，按照gb/t 1040.1-2018标准测试材料的拉伸强度，按照gb/t 1843-2008标准测试材料的缺口冲击强度，按照gb/t 10707-1989标准使用jf-3型氧指数仪测试材料的氧指数，结果如表1所示：
74.表1
[0075][0076]
由表1数据可以看出，实施例7-实施例9制得的再生塑料具有较高的拉伸强度和缺口冲击强度，而且还具有较高的氧指数；对比例2和对比例3与实施例8的数据相比可知，星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物制得的改性弹性体，能够显著提高再生塑料的拉伸强度和缺口冲击强度；对比例4与实施例9的数据对比可知，改性填料不仅对再生塑料的力学性能有进一步的提升，而且还能带来阻燃性能的协同提升。
[0077]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0078]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种高抗冲再生塑料，其特征在于，包括以下重量份原料：废旧高抗冲聚苯乙烯70-90份、聚磷酸铵20-25份、改性弹性体10-12份、季戊四醇6-8份、改性填料0.4-0.6份；所述改性填料通过以下步骤制得：步骤a1、将六水合硝酸钴和六水合硝酸锌加入无水乙醇中，磁力搅拌溶解，得到溶液一；将二甲基咪唑加入无水乙醇中，磁力搅拌溶解，得到溶液二；步骤a2、将溶液一滴加到溶液二中，在超声条件下分散30min，然后在温度为110-120℃下加热反应4-6h，自然冷却至室温后，离心、洗涤、干燥，得到改性填料。2.根据权利要求1所述的一种高抗冲再生塑料，其特征在于，所述溶液一中六水合硝酸钴、六水合硝酸锌和无水乙醇的用量比为1.05-1.1g：1.1-1.15g：30ml。3.根据权利要求1所述的一种高抗冲再生塑料，其特征在于，所述溶液二中二甲基咪唑和无水乙醇的用量比为1.2-1.3g：30ml。4.根据权利要求1所述的一种高抗冲再生塑料，其特征在于，所述改性弹性体通过以下步骤制得：向圆底烧瓶中加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、巯基乙醇和1,4二氧六环磁力搅拌10-20min，然后加入偶氮二异丁腈，在-5℃下继续磁力搅拌5-8min，将圆底烧瓶在60-80℃水浴和氮气保护下反应3h后，冷却至室温，进行后处理后，得到改性弹性体。5.根据权利要求4所述的一种高抗冲再生塑料，其特征在于，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、巯基乙醇、1,4二氧六环和偶氮二异丁腈的用量比为5g：1-2g：100ml：0.01g。6.根据权利要求4所述的一种高抗冲再生塑料，其特征在于，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物为星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。7.根据权利要求4所述的一种高抗冲再生塑料，其特征在于，所述后处理包括：将反应液加入无水乙醇中，沉析后得到白色产物，将白色产物置于70℃下鼓风烘箱中干燥至恒重。8.根据权利要求1所述的一种高抗冲再生塑料的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1、将废旧高抗冲聚苯乙烯、改性弹性体和季戊四醇混匀后置于80℃的鼓风烘箱中干燥8h，然后加入到单螺杆挤出机中进行熔融、挤出、冷却、切粒，50℃下干燥6h后，得到扩链塑料颗粒；步骤s2、将扩链塑料颗粒、聚磷酸铵和改性填料搅拌混合均匀，然后加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出造粒，得到高抗冲再生塑料。9.根据权利要求8所述的一种高抗冲再生塑料的生产工艺，其特征在于，步骤s1中所述单螺杆挤出机的温度为190-210℃，转速为80-100r/min。10.根据权利要求8所述的一种高抗冲再生塑料的生产工艺，其特征在于，步骤s2中所述双螺杆挤出机的温度为200-220℃，转速为100-150r/min。

技术总结
本发明公开了一种高抗冲再生塑料及其生产工艺，属于再生塑料技术领域，包括以下重量份原料：废旧高抗冲聚苯乙烯70-90份、聚磷酸铵20-25份、改性弹性体10-12份、季戊四醇6-8份、改性填料0.4-0.6份；其生产工艺包括以下步骤：步骤S1、将废旧高抗冲聚苯乙烯、改性弹性体和季戊四醇混匀后干燥，然后加入到单螺杆挤出机中进行熔融、挤出、冷却、切粒、干燥后，得到扩链塑料颗粒；步骤S2、将扩链塑料颗粒、聚磷酸铵和改性填料搅拌混合均匀，然后加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出造粒，得到高抗冲再生塑料；本发明制得的再生塑料颗粒具有优异的拉伸强度、缺口冲击强度和阻燃性能。缺口冲击强度和阻燃性能。


技术研发人员：陈俊青 李峰 杨秀娟
受保护的技术使用者：安徽锦诚再生资源科技有限公司
技术研发日：2023.06.09
技术公布日：2023/8/16