一种改性pp再生料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种改性pp再生料及其制备方法 (Modified PP reclaimed material and preparation method thereof ) 是由 罗云 陈龙 秦邦保 王九飙 杨圣月 唐晓寒 于 2021-01-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及改性再生料技术领域,涉及一种改性PP再生料及其制备方法,所述改性PP再生料的制备方法通过S1：往反应器中加入橡胶再生剂和相容剂,共混均匀,制得橡胶溶液；S2：将S1制得的橡胶溶液与橡胶粉共混均匀,过滤,干燥,制得预处理橡胶粉；S3：将S2制得的预处理橡胶粉与PP再生料和抗氧剂共混挤出,制得改性PP；该改性PP再生料的制备方法能提高橡胶粉与PP再生料的融合度,有效提高了PP再生料的冲击强度。(The invention relates to the technical field of modified reclaimed materials, and relates to a modified PP reclaimed material and a preparation method thereof, wherein the preparation method of the modified PP reclaimed material comprises the following steps of S1: adding a rubber regenerant and a compatilizer into a reactor, and uniformly blending to obtain a rubber solution; s2: uniformly blending the rubber solution prepared in the step S1 with rubber powder, filtering and drying to prepare pretreated rubber powder; s3: blending and extruding the pretreated rubber powder prepared by the step S2, a PP reclaimed material and an antioxidant to prepare modified PP; the preparation method of the modified PP reclaimed material can improve the fusion degree of the rubber powder and the PP reclaimed material and effectively improve the impact strength of the PP reclaimed material.)
技术领域
本发明涉及改性再生料技术领域，特别是涉及一种改性PP再生料及其制备方法。
背景技术
废旧家电及其他塑料制品回收的再生聚丙烯(PP)塑料，由于老化的原因，其冲击强度只有6～12KJ/cm2，这明显低于PP新料(≥32KJ/cm2)，因此，通过改性提高PP再生料的冲击强度具有现实的工业意义。目前，有采用橡胶粉来改性PP再生料，然而，图1所示，橡胶粉表面粗糙，有大量无规则的细小空隙结构，而PP、PE等塑料熔体粘度很高，难于浸入橡胶粉无规则的细小空隙，造成力学结构缺陷，影响共混体系强度。
专利申请号CN201110448757.3公开了一种轮胎橡胶粉改性的再生料及其制备方法，该方法包括步骤一、将回收的废旧塑料进行分拣、破碎、清洗、干燥处理后，加入到高速混合机中充分混匀备用；步骤二、将经过步骤一处理的塑料与废旧轮胎橡胶粉和其它加工助剂，在高速混合机中充分混匀；步骤三、将经过步骤二混匀后的混合料用双螺杆挤出机熔融共混，挤出造粒，但其再生料的制备方法仅是简单共混，由上述分析可知，橡胶粉细小空隙结构导致橡胶粉与PP料融合度差，以致改性后的PP料的冲击强度效果有限。
文献《橡胶再生剂De-link在废轮胎橡胶粉增韧废PP复合材料中的应用研究》，提出通过采用再生剂De-link降低轮胎橡胶粉的交联密度，再生剂部分恢复橡胶的粘性，从而提高橡胶粉与PP料的融合度，取得了较高的增韧效果，但是配方中不存在相容剂，影响橡胶/料的界面效果，仍导致改性后的PP料的冲击强度效果有限。
文献《橡胶再生剂与相容剂并用在轮胎橡胶粉增韧废PP复合材料中的应用研究》，虽然增加了相容剂，但只是将相容剂与PP料简单地共混，这导致相容剂分散在PP料中，与橡胶粉接触少，相容剂添加量较高时才能体现出相容剂的效果，这仍严重影响改性后的PP料的冲击强度效果以及增加生产成本，此外，该文献所公开的方法采用冷冻法橡胶粉，成本大大高于常温研磨橡胶粉，不利于工业化。
发明内容
本发明的第一目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种改性PP再生料的制备方法，该改性PP再生料的制备方法能有效提高橡胶粉与PP再生料的融合度。
本发明的第一目的通过以下技术方案实现：
提供一种改性PP再生料的制备方法，包括以下步骤，
S1：往反应器中加入橡胶再生剂和相容剂，共混均匀，制得橡胶溶液；
S2：将S1制得的橡胶溶液与橡胶粉共混均匀，过滤，干燥，制得预处理橡胶粉；
S3：将S2制得的预处理橡胶粉与PP再生料和抗氧剂共混挤出，制得改性PP。
进一步地，所述S1中，还加入有机溶剂，所述有机溶剂由甲苯和汽油混合制成。
进一步地，所述甲苯和汽油的重量之比是1：0.5～2。
进一步地，所述相容剂是SBS(热塑性丁苯橡胶)或SBR(丁苯橡胶)。
进一步地，所述S1中，将3～7重量份橡胶再生剂、50～110重量份有机溶剂和2～6重量份相容剂共混均匀。
进一步地，所述橡胶溶液的固含量是0.1％～10％，粘度是300mpas～2000mpas。
进一步地，所述橡胶粉包括SBS、SIS(苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物)、SBR、NR(天然橡胶)、乙丙橡胶、丁基橡胶、聚丙烯酸酯中的一种或多种的中低极性橡胶粉。
进一步地，所述橡胶粉的细度不少于60目。
进一步地，所述S3中，将60～100重量份PP再生料、10～30份预处理橡胶粉和0.1～0.8 重量份抗氧剂共混挤出。
进一步地，所述预处理橡胶粉与所述PP再生料和所述抗氧剂在密炼机内以170℃～175℃下混炼10～15min挤出制得所述改性PP，或在螺杆挤出机中以200℃～210℃混炼挤出制得所述改性PP。
进一步地，所述S2中，干燥的温度是常温或60℃以下。
进一步地，将S2中过滤后的滤液回收利用。
本发明的一种改性PP再生料的制备方法的有益效果：
(1)在橡胶粉与PP再生料共混前，先用橡胶再生剂与相容剂所制得的橡胶溶液来预处理橡胶粉，橡胶再生剂和相容剂预先与橡胶粉接触，提高了橡胶再生剂和相容剂与橡胶粉的接触面积，提高了橡胶再生剂和相容剂的利用率；并且，橡胶再生剂将橡胶粉中产生交联的硫元素脱硫，使橡胶粉还原成未交联状态，恢复粘弹性，促进橡胶粉与PP再生料能更好地融合，利用提高PP再生料的冲击强度。
(2)相容剂与橡胶再生剂并用加入到橡胶粉中作为界面剂，该界面剂渗入到橡胶粉空隙内部以形成互穿网络结构，不但增强橡胶粉与塑料的界面融合效果，且干燥后该互穿网络结构能够增韧改性PP再生料，提高PP再生料的冲击强度。
(3)本申请使用常温研磨制得的橡胶粉即可，大大降低了生产成本。
本发明的第二目的在于提供一种改性PP再生料，其采用上述一种改性PP再生料的制备方法制备而成，该改性PP再生料具有优良的冲击强度。
附图说明
利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是橡胶粉通过扫描电子显微镜获得的形貌图；
图2是本发明的改性PP再生料的制备方法的其中一种
具体实施方式
的流程图。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
一种改性PP再生料的制备方法，包括以下步骤，
S1：往反应器中加入橡胶再生剂和相容剂，共混均匀，制得橡胶溶液，优选地，还加入由甲苯和汽油混合制得的有机溶剂，该有机溶剂中的甲苯用作溶解，汽油能起到快速干燥的效果，相容剂则优选低极性的SBS或SBR，由SBS或SBR、橡胶再生剂和由甲苯和汽油制得的有机溶剂能组成的低粘度的橡胶溶液，利于增加后续橡胶粉与PP再生料的融合度；
S2：将S1制得的橡胶溶液与橡胶粉共混均匀，过滤，干燥，制得预处理橡胶粉，其中过滤液可冷凝回收，以用作橡胶溶液；
S3：将S2制得的预处理橡胶粉与PP再生料和抗氧剂共混挤出，制得改性PP。
其中，所述S1中，将3～7重量份橡胶再生剂、50～110重量份有机溶剂和2～6重量份SBS 或SBR共混均匀，经称量检测，预处理后橡胶粉增重3.7％～4.5％，相当于100重量份橡胶粉中添加2～3重量份SBS或SBR，2～3重量份橡胶再生剂。
其中，所述甲苯和汽油的重量之比是1：0.5～2，优选地，重量之比是1：1。
其中，所述橡胶溶液的固含量是0.1％～10％，从成本考虑固含量优选1％～5％，粘度是 300mpas～2000mpas，如此的粘度远低于PP料熔体粘度，利于与PP再生料融合。
其中，所述橡胶粉包括SBS、SIS、SBR、NR、乙丙橡胶、丁基橡胶、聚丙烯酸酯中的一种或多种的中低极性橡胶粉。中低极性橡胶粉具有较好粘弹性，使得与硬PP料结合，形成软硬结合的混料，从而提高再生PP料的韧性和冲击强度。此外，从成本考虑优选废轮胎橡胶粉；橡胶橡胶粉采用常温干法研磨橡胶粉、常温液相湿法(水磨法)橡胶粉、冷冻法橡胶粉均可，成本考虑优选常温研磨橡胶粉。
其中，所述橡胶粉的细度不少于60目，优选地是60目。
其中，所述S3中，将60～100重量份PP再生料、10～30份预处理橡胶粉和0.1～0.8重量份抗氧剂共混挤出。
其中，所述预处理橡胶粉与所述PP再生料和所述抗氧剂在密炼机内以170℃～175℃下混炼10～15min挤出制得所述改性PP，或在螺杆挤出机中以200℃～210℃混炼挤出制得所述改性PP，为方便造粒，优选采用螺杆挤出工艺，螺杆转速：75rpm。
其中，所述S2中，在常温或60℃以下的温度条件下干燥过滤后的所述橡胶溶液和所述橡胶粉。
上述改性PP再生料的制备方法由于是采用低粘度的橡胶溶液处理橡胶粉，渗入到橡胶粉空隙内部，形成互穿网络结构，增强橡胶粉与PP再生料的界面融合效果，使得PP再生料冲击强度从8～10KJ/cm2提高到21～22.7KJ/cm2。
下面将从具体的实施例来阐述本发明的技术方案，为更简洁地说明本发明的技术方案，以下以SBS处理轮胎橡胶粉增韧PP再生料为优选例，实际中还可以是SBR或其他相容剂处理其他橡胶粉来增韧PP再生料。
原料说明：
SBS：岳阳石化792；
橡胶再生剂：De-link；
橡胶粉：增利橡胶，60目；
PP再生料：由石家庄格力绿色再生资源有限公司提供的回收PP塑料；
抗氧化剂：抗氧化剂1010；
以上原料还可以是其他等同材料来替换。
实施例1
如图2所示，
S1：将2重量份的SBS、2重量份的橡胶再生剂混合制得橡胶溶液。
S2：把S1制得的橡胶溶液与橡胶粉混合搅拌均匀，离心过滤，于常温干燥，制得预处理橡胶粉，过滤后的滤液冷凝回收循环使用为橡胶溶液。通过控制离心机转速和离心时间，使得预处理橡胶粉中橡胶粉：SBS:橡胶再生剂＝16：2：2。
S3：将S2制得的20重量份预处理橡胶粉、80重量份PP再生塑料，0.5重量份抗氧剂混合均匀，然后再螺杆挤出机中以205℃下混炼挤出造粒，优选地，螺杆转速：75rpm。
实施例2
如图2所示，
S1：将5重量份的SBS、5重量份的橡胶再生剂溶解于90重量份的由将甲苯与汽油混合而成的有机溶剂中，制得橡胶溶液，其中甲苯与汽油的重量比为1：1，橡胶溶液的固含量5％，溶液粘度500mpa.s。通过控制离心机转速和离心时间，使得预处理橡胶粉中橡胶粉：SBS：橡胶再生剂＝20：5：5。
S2：把S1制得的橡胶溶液与橡胶粉混合搅拌均匀，离心过滤，于常温干燥，制得预处理橡胶粉，过滤后的滤液冷凝回收循环使用为橡胶溶液。
S3：将S2制得的20重量份预处理橡胶粉、80重量份PP再生塑料，0.5重量份抗氧剂混合均匀，然后再螺杆挤出机中以205℃下混炼挤出造粒，优选地，螺杆转速：75rpm。
实施例3
S1：将2重量份的SBS、3重量份的橡胶再生剂溶解于50重量份的由将甲苯与汽油混合而成的有机溶剂中，制得橡胶溶液，其中甲苯与汽油的重量比为1：0.5，制得橡胶溶液，橡胶溶液的固含量0.1％，溶液粘度只有300mpa.s。通过控制离心机转速和离心时间，使得预处理橡胶粉中橡胶粉：SBS:橡胶再生剂＝25：2：3。
S2：把S1制得的橡胶溶液与橡胶粉混合搅拌均匀，过滤，于60℃烘干，制得预处理橡胶粉，过滤后的滤液冷凝回收循环使用为橡胶溶液。
S3：将S2制得的10重量份预处理橡胶粉、60重量份PP再生塑料，0.1重量份抗氧剂混合均匀，然后再螺杆挤出机中以200℃下混炼挤出造粒，优选地，螺杆转速：75rpm。
实施例4
S1：将6重量份的SBS、7重量份的橡胶再生剂溶解于110重量份的由将甲苯与汽油混合而成的有机溶剂中，制得橡胶溶液，其中甲苯与汽油的重量比为1：2，制得橡胶溶液，橡胶溶液的固含量10％，溶液粘度只有2000mpa.s。通过控制离心机转速和离心时间，使得预处理橡胶粉中橡胶粉：SBS:橡胶再生剂＝15：6：7。
S2：把S1制得的橡胶溶液与橡胶粉混合搅拌均匀，离心过滤，于40℃以下烘干，制得预处理橡胶粉，过滤后的滤液冷凝回收循环使用为橡胶溶液。
S3：将S2制得的30重量份预处理橡胶粉、100重量份PP再生塑料，0.8重量份抗氧剂混合均匀，然后再螺杆挤出机中以210℃下混炼挤出造粒，优选地，螺杆转速：75rpm。
实施例5
S1：将4重量份的SBS、5重量份的橡胶再生剂溶解于80重量份的70重量份的由将甲苯与汽油混合而成的有机溶剂中，制得橡胶溶液，其中甲苯与汽油的重量比为1：1.1，制得橡胶溶液，从成本考虑，橡胶溶液的固含量3％，溶液粘度只有1000mpa.s。通过控制离心机转速和离心时间，使得预处理橡胶粉中橡胶粉：SBS:橡胶再生剂＝10：4：5。
S2：把S1制得的橡胶溶液与橡胶粉混合搅拌均匀，离心过滤，于50℃烘干，制得预处理橡胶粉，过滤后的滤液冷凝回收循环使用为橡胶溶液。
S3：将S2制得的22重量份预处理橡胶粉、80重量份PP再生塑料，0.5重量份抗氧剂混合均匀，然后再螺杆挤出机中以206℃下混炼挤出造粒，优选地，螺杆转速：75rpm。
实施例6
S1：将3重量份的SBS、4重量份的橡胶再生剂溶解于70重量份的50重量份的由将甲苯与汽油混合而成的有机溶剂中，制得橡胶溶液，其中甲苯与汽油的重量比为1：0.8，制得橡胶溶液，橡胶溶液的固含量4％，溶液粘度只有800mpa.s。通过控制离心机转速和离心时间，使得预处理橡胶粉中橡胶粉：SBS:橡胶再生剂＝18：3：4。
S2：把S1制得的橡胶溶液与橡胶粉混合搅拌均匀，离心过滤，于30℃以下烘干，制得预处理橡胶粉，过滤后的滤液冷凝回收循环使用为橡胶溶液。
S3：将S2制得的20重量份预处理橡胶粉、70重量份PP再生塑料，0.4重量份抗氧剂混合均匀，然后再螺杆挤出机中以200℃下混炼挤出造粒，优选地，螺杆转速：75rpm。
实施例7
S1：将5重量份的SBS、6重量份的橡胶再生剂溶解于100重量份的110重量份的由将甲苯与汽油混合而成的有机溶剂中，制得橡胶溶液，其中甲苯与汽油的重量比为1：1.5，制得橡胶溶液，橡胶溶液的固含量5％，溶液粘度只有900mpa.s。通过控制离心机转速和离心时间，使得预处理橡胶粉中橡胶粉：SBS:橡胶再生剂＝20：5：6。
S2：把S1制得的橡胶溶液与橡胶粉混合搅拌均匀，离心过滤，于50℃烘干，制得预处理橡胶粉，过滤后的滤液冷凝回收循环使用为橡胶溶液。
S3：将S2制得的25重量份预处理橡胶粉、90重量份PP再生塑料，0.6重量份抗氧剂混合均匀，然后再螺杆挤出机中以210℃下混炼挤出造粒，优选地，螺杆转速：75rpm。
对比实施例1
直接混料挤出工艺：
将2重量份SBS、2重量份橡胶再生剂、80重量份PP再生料、16重量份橡胶粉和0.5重量份抗氧剂直接混合均匀，然后将混合均匀的物料在螺杆挤出机中在205℃下混炼挤出造粒，其中，螺杆转速为75rpm。
对比实施例2
直接混料挤出工艺：
将2重量份橡胶再生剂、16重量份橡胶粉、80重量份PP再生料、0.5重量份抗氧剂直接混合均匀，然后将混合均匀的物料在螺杆挤出机中在205℃下混炼挤出造粒，螺杆转速为75rpm。
对比实施例3
将80重量份PP再生料、0.5重量份抗氧剂直接混合均匀，然后将混合均匀的物料在螺杆挤出机中在205℃下混炼挤出造粒，螺杆转速为75rpm。
性能测试：对实施例1和对比实施例1-3制得的改性PP再生料进行强度冲击测试，所测得的性能如表1所示。
表1
由上述表1可知，采用本发明制备方法实施例1制得的改性PP再生料的冲击强度优于对比实施例1-3制得的改性PP再生料的冲击强度，其验证了本发明采用由橡胶再生剂和相容剂制得的橡胶溶液预处理橡胶粉，再将预处理橡胶粉与PP再生料共混挤出，能有效提高橡胶粉与PP再生料的融合度，进而提高了改性PP再生料的冲击强度。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
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