專利名稱：：聚乙烯pe/廢舊輪胎膠粉專用料制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及聚乙烯PE/廢舊輪胎膠粉專用料的制備方法，用于城市排水HDPE管道等產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
：隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，產(chǎn)生了大量的廢舊輪胎，且廢橡膠屬于熱固性聚合物材料，廢棄后很難降解，容易形成嚴(yán)重的黑色污染和火災(zāi)隱患。因而廢舊輪胎的回收和處理技術(shù)已成為世界性難題，其中把廢舊輪胎橡膠通過(guò)機(jī)械方法加工成膠粉是廢舊輪胎的一種最重要的回收利用途徑。膠粉可以作為填料直接利用到橡膠或塑料制品中，也可以作為改性材料應(yīng)用到高速路面鋪設(shè)和改性塑料中。用膠粉改性塑料，國(guó)內(nèi)外學(xué)者也做了相關(guān)研究，包括膠粉改性PE、PP、PVC、SBS、POE等，其中研究的重點(diǎn)集中在對(duì)膠粉的表面活化改性及體系的界面改善兩方面上。甕子良等在《橡膠工業(yè)》2007，54(3)中采用開(kāi)煉工藝制備了膠粉/HDPE熱塑性彈性體，并對(duì)膠粉進(jìn)行改性，獲得膠粉/HDPE熱塑性彈性體的最好性能為，拉伸強(qiáng)度8.7MPa，斷裂伸長(zhǎng)率204%，但沒(méi)有說(shuō)明相容劑和如何改性；李巖等在《中國(guó)塑料》2002，16(12)對(duì)高密度聚乙烯/廢橡膠膠粉共混物進(jìn)行研究，在HAAKE旋轉(zhuǎn)流變儀中制備共混物。配方HDPE為100份、膠粉20—40份、EPDM用量為10~15份、硅油用量為4份、DCP用量為0.2份，共混物具有較好的力學(xué)性能，拉伸強(qiáng)度14.4一12MPa，缺口沖擊強(qiáng)度(ASTMD256標(biāo)準(zhǔn)、RAYRAN沖擊測(cè)試儀)374—298J/m，斷裂伸長(zhǎng)率113—123%;王雄剛等在《塑料工業(yè)》2006，34(7)中用開(kāi)煉機(jī)制備共混物，認(rèn)為HDPE80份、膠粉20份、EPDM或EVA或EAA均為5份時(shí)共混材料的性能最好，拉伸強(qiáng)度為12.3MPa、懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度13.9KJ/m2、彎曲模量為501.2MPa;曹艷等在《合成樹(shù)脂及塑料》,2003,20(1)]R.Sonnier,E.Leroy*,L.Clerc,Aetc.Compatibilisationofpolyethylene/groundtyrerubberblendsbygirradiation[J].PolymerDegradationandStability,2006，91(10)在開(kāi)煉機(jī)上制備共混物，認(rèn)為廢膠粉60份、LLDPE為40份.、DCP為2份，增容劑馬來(lái)酸酐三單體接枝物用量為35份時(shí)，所得彈性體合金力學(xué)性能最佳，拉伸強(qiáng)度ll.lMPa，撕裂強(qiáng)度為63.4kN/m，斷裂伸長(zhǎng)率為260%;孫尼爾R.Sonnier，E.Leroy*，L.Clerc,Aetc.Compatibilisationofpolyethylene/groundtyrerubberblendsbygirradiation[J].PolymerDegradationandStability,2006,91(10)，利用Y射線對(duì)膠粉表面進(jìn)行活化，破壞膠粉的交聯(lián)結(jié)構(gòu)后用來(lái)填充改性回收高密度聚乙烯并做了相應(yīng)的研究，研究表明用Y射線對(duì)膠粉表面活化改性后，膠粉本身的性能除彈性模量外，屈服應(yīng)力、斷裂伸長(zhǎng)率、缺口沖擊強(qiáng)度都得到了不同程度的提升。綜上所述，目前所研究的膠粉/PE共混材料的綜合性能較差，不能滿足實(shí)際應(yīng)用的要求，主要原因是其一，采用開(kāi)煉機(jī)制備共混物，是開(kāi)式工藝，對(duì)膠粉的剪切強(qiáng)度不夠，不能對(duì)膠粉粒徑細(xì)化不足，影響產(chǎn)量力學(xué)性能提高；其二，對(duì)膠粉的處理不到位；其三，共混物在此工藝下難以確保反應(yīng)性改性；其四，要獲得綜合力學(xué)性能優(yōu)良、成本較低的膠粉/PE共混材料，材料配方不盡合理。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是提供一種PE/廢舊輪胎膠粉專用料的制備方法，其采用高效粉狀再生活化劑對(duì)膠粉的表面適度活化，然后添加適量的反應(yīng)劑和增容劑與PE混合后在雙螺桿中進(jìn)行反應(yīng)共混擠出，獲得綜合性能優(yōu)良的PE/廢舊輪胎膠粉專用料。本發(fā)明的所用原料為PE:包括LDPE、HDPE和回收PE類等；廢舊輪胎膠粉粒徑為40100目；高效再生活化劑WR510;反應(yīng)劑和增容劑為過(guò)氧化二異丙苯(DCP)和順丁烯二酸酐(即馬來(lái)酸酐MAH)或PE-g—區(qū)H;抗氧劑1010或抗氧劑168;上述原料均為市售。原料配方為廢舊輪胎膠粉用量為2040份，PE用量為8060份，高效再生活化劑WR510為0.20.6份，DCP用量為0.080.12份，MAH的用量為01.5份，抗氧劑0.2—0.4份，PE-g—MAH為0—10份。本發(fā)明的制備工藝過(guò)程是(1)廢舊輪胎膠粉的干燥對(duì)膠粉進(jìn)行適度千燥，干燥溫度70GC，時(shí)間為2h。(2)混料將干燥后的膠粉與高效粉狀再生活化劑加入高速混合機(jī)內(nèi)，在溫度為70100Gc的環(huán)境下高速攪拌510min，待冷卻至50QC以下，再把經(jīng)機(jī)械混合后的PE、反應(yīng)劑、增容劑加入高速混合機(jī)內(nèi)繼續(xù)高速混合510min，取出待用。(3)擠出造?；旌暇鶆虻奈锪显陔p螺桿擠出機(jī)中擠出造粒。加工溫度范圍為120200QC，螺桿轉(zhuǎn)速30—60r/min喂料轉(zhuǎn)速25—50r/min;因膠粉易吸水影響專用料的力學(xué)性能，故擠出造粒時(shí)不宜采用水冷拉條切粒，宜采用熱切或風(fēng)冷切粒。本發(fā)明采用便于與膠粉分散均勻的高效粉狀再生活化劑對(duì)膠粉表面進(jìn)行適度活化，使膠粉表面產(chǎn)生極性的C=C鍵、C-OH鍵、0=0鍵及羧酸鍵，再與MAH、DCP和PE在雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)實(shí)現(xiàn)共混和反應(yīng)擠出，獲得PE/膠粉專用料，由于PE、膠粉、助劑之間的化學(xué)過(guò)程，使PE和廢舊輪胎膠粉界面間建立起了一個(gè)界面過(guò)度層，避免了由于高模量差引起的相分離，使原本相容性不好的PE/廢舊輪胎膠粉共混體系內(nèi)的高分子鏈段能通過(guò)增容劑所建立的界面彼此向?qū)Ψ綌U(kuò)散，提高了界面強(qiáng)度，表現(xiàn)為共混材料的各項(xiàng)力學(xué)性能得到了較大程度的提升，材料主要性能指標(biāo)見(jiàn)表l:表1.PE/廢舊輪胎膠粉專用料要求的主要性能指標(biāo)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>本發(fā)明的工藝路線具有高壓、高溫、強(qiáng)剪切、密閉、生產(chǎn)效率高、綠色環(huán)保等工藝特點(diǎn)，有利于膠粉進(jìn)一步活化處理，在強(qiáng)剪切作用下膠粉粒子得到細(xì)化、尺寸大大減小(參見(jiàn)圖2所示的SEM照片)，膠粉活化前的尺寸為200—300um，—經(jīng)本工藝后膠粉尺寸只有5—20um，有利于改善共混材料的力學(xué)性能。本發(fā)明工藝可以實(shí)現(xiàn)材料配方中各種助劑的功能，尤其是反應(yīng)功能，確保共混材料的綜合性能。本發(fā)明制備的PE/廢舊輪胎膠粉專用料都滿足實(shí)際工程的使用要求，且制備工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本相對(duì)降低，應(yīng)用范圍寬，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益明顯。圖1本發(fā)明工藝路線示意圖圖2.PE/廢舊輪胎膠粉專用料中膠粉顆粒的SEM照片具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例的制備工藝過(guò)程是(1)廢舊輪胎膠粉的干燥對(duì)膠粉進(jìn)行適度干燥，干燥溫度7()GC，時(shí)間為2h。(2)混料將干燥后的膠粉與高效粉狀再生活化劑加入高速混合機(jī)內(nèi)，在溫度為7010()Gc的環(huán)境下高速攪拌510min，待冷卻至50GC以下，再把經(jīng)機(jī)械混合后的PE、反應(yīng)劑、增容劑加入高速混合機(jī)內(nèi)繼續(xù)高速混合510min，取出待用。(3)擠出造?；旌暇鶆虻奈锪显陔p螺桿擠出機(jī)中擠出造粒。加工溫度范圍為120200t，螺桿轉(zhuǎn)速30_60r/min喂料轉(zhuǎn)速25_50r/min;擠出造粒時(shí)采用熱切或風(fēng)冷切粒。實(shí)施例配方表2所示，實(shí)施例材料性能與文獻(xiàn)材料性能參見(jiàn)表3。表2.實(shí)施例共混材料配方<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本發(fā)明試驗(yàn)得出的專用料各項(xiàng)性能參見(jiàn)表3(測(cè)試方法參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn))。表3.實(shí)施例材料性能與文獻(xiàn)材料性能^拉伸強(qiáng)缺口沖擊強(qiáng)彎曲強(qiáng)~~彎曲模ii^熱變形溫目度/MPa度/KJnf2度/MPa量/MPag10min1度/。C<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求1.聚乙烯PE/廢舊輪胎膠粉專用料制備方法，其特征是采用的制備步驟為(1)廢舊輪胎膠粉的干燥對(duì)膠粉進(jìn)行適度干燥，干燥溫度700C，時(shí)間為2h；(2)混料將干燥后的膠粉與高效粉狀再生活化劑加入高速混合機(jī)內(nèi)，在溫度為70～1000C的環(huán)境下高速攪拌5～10min，待冷卻至500C以下，再把經(jīng)機(jī)械混合后的PE、反應(yīng)劑、增容劑加入高速混合機(jī)內(nèi)繼續(xù)高速混合5～10min，取出待用；(3)擠出造粒混合均勻的物料在雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，加工溫度范圍為120～2000C，螺桿轉(zhuǎn)速30—60r/min喂料轉(zhuǎn)速25—50r/min；其中所用原料為PE包括LDPE、HDPE和回收PE類；廢舊輪胎膠粉粒徑為40～100目；高效再生活化劑WR510；反應(yīng)劑和增容劑為過(guò)氧化二異丙苯DCP和順丁烯二酸酐即馬來(lái)酸酐MAH或PE-g—MAH；抗氧劑1010、抗氧劑168；原料配方為廢舊輪胎膠粉用量為20～40份，PE用量為80～60份，高效再生活化劑為0.2～0.6份，DCP用量為0.08～0.12份，MAH的用量為0～1.5份，抗氧劑0.2—0.4份，PE-g—MAH為0—10份。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的聚乙烯PE/廢舊輪胎膠粉專用料制備方法，其特征是擠出造粒時(shí)采用熱切或風(fēng)冷切粒。全文摘要本發(fā)明涉及PE/廢舊輪胎膠粉專用料的配方、制備工藝。其采用高效粉狀再生活化劑對(duì)膠粉的表面適度活化，然后添加適量的反應(yīng)劑和增容劑與PE混合后在雙螺桿中進(jìn)行反應(yīng)共混擠出，獲得綜合性能優(yōu)良的PE/廢舊輪胎膠粉專用料。其中所用原料為PE包括LDPE、HDPE和回收PE類等；廢舊輪胎膠粉粒徑為40～100目；高效再生活化劑WR510；反應(yīng)劑和增容劑為過(guò)氧化二異丙苯(DCP)和順丁烯二酸酐(即馬來(lái)酸酐MAH)或PE-g-MAH；抗氧劑1010、抗氧劑168。本發(fā)明具有高壓、高溫、強(qiáng)剪切、密閉、生產(chǎn)效率高、綠色環(huán)保，生產(chǎn)成本相對(duì)降低等特點(diǎn)，其制備的PE/廢舊輪胎膠粉專用料都滿足實(shí)際工程的使用要求。文檔編號(hào)B29C47/92GK101367968SQ20081015643公開(kāi)日2009年2月18日申請(qǐng)日期2008年10月10日優(yōu)先權(quán)日2008年10月10日發(fā)明者俞衛(wèi)忠,銘賴,陶國(guó)良申請(qǐng)人:江蘇工業(yè)學(xué)院;常州市中英管道有限公司