本發(fā)明屬于廢舊塑料改性處理領(lǐng)域，具體是一種酸酐類化合物改性廢舊HIPS塑料(高抗沖聚苯乙烯)及其制備方法。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)塑料問世以來，塑料因具有抗腐蝕、耐沖擊、質(zhì)輕等優(yōu)點(diǎn)逐漸被廣泛的應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)方面，但隨著塑料制品消費(fèi)量的不斷增大，廢舊塑料也在不斷增多。如今，廢舊塑料已成為污染和危害人類生存環(huán)境的主要威脅物之一。
在廢舊塑料中，電子電器用廢舊塑料占著很大的比例。目前，我國正面臨著電子電器產(chǎn)品更新報(bào)廢高峰期，以每臺(tái)電腦使用3Kg塑料、電視機(jī)使用4Kg塑料、電冰箱使用10Kg塑料、手機(jī)使用100g塑料計(jì)算，這些即將報(bào)廢的電子電器產(chǎn)品每年將產(chǎn)生廢舊塑料高達(dá)1000萬t以上。這些電子電器用廢舊塑料的成分中HIPS和ABS樹脂占大多數(shù)，而這當(dāng)中HIPS就占了56％，這給環(huán)境和人類健康帶來了巨大危害，也造成了極大的資源浪費(fèi)。
廢舊高抗沖聚苯乙烯相比新料，其力學(xué)性能下降很多，尤其是沖擊性能。因此，最好的回收方法為，增韌改性廢舊高抗沖聚苯乙烯，實(shí)現(xiàn)其二次利用。在目前常用的處理方法中，廢舊HIPS的共混改性再利用可以改善廢舊料的性能，尤其是增韌效果最為顯著，但面臨一個(gè)問題：在韌性提高的同時(shí)卻犧牲了材料的剛性，例如拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度都出現(xiàn)了下降。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明旨在提供一種酸酐類化合物改性廢舊HIPS塑料(高抗沖聚苯乙烯)及其制備方法，所得改性材料兼具有韌性高，拉伸強(qiáng)度高、彎曲強(qiáng)度高和加工性能好的特點(diǎn)。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種酸酐類化合物改性廢舊HIPS塑料，是由下列重量份的各原料經(jīng)熔融共混制成的，
廢舊高抗沖聚苯乙烯 100份；
酸酐類化合物 0.3～2份。
本發(fā)明通過使用酸酐類化合物對(duì)廢舊HIPS進(jìn)行改性，制備得到機(jī)械性能良好的改性材料。以普通高抗沖聚苯乙烯為例，熔融共混前廢舊高抗沖聚苯乙烯的缺口沖擊強(qiáng)度為5.9KJ/m2，拉伸強(qiáng)度為33.2KJ/m2，彎曲強(qiáng)度為41.3KJ/m2，斷裂伸長率為35.8％，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率小于等于10.6g/10min，平均分子量為1385g/mol。熔融共混后廢舊HIPS改性材料的缺口沖擊強(qiáng)度可高于13KJ/m2，拉伸強(qiáng)度高于40KJ/m2，彎曲強(qiáng)度高于48KJ/m2，斷裂伸長率高于53％，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率小于等于9.8g/10min，平均分子量高于2000g/mol。
優(yōu)選的，所述酸酐類化合物為馬來酸酐、鄰苯二甲酸酐、均苯四甲酸酐中的一種或多種以任意比例混合的混合物。
為了更進(jìn)一步的說明本發(fā)明，本發(fā)明提供了一種酸酐類化合物改性廢舊HIPS塑料的制備方法，采用的是上述原料，其是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的：廢舊高抗沖聚苯乙烯和酸酐類化合物在200～220℃溫度下熔融共混，得到廢舊高抗沖聚苯乙烯改性材料。
采用上述制備方法，以上述普通高抗沖聚苯乙烯為例，本發(fā)明提供的廢舊HIPS改性材料的缺口沖擊強(qiáng)度高于15KJ/m2，拉伸強(qiáng)度高于42KJ/m2，彎曲強(qiáng)度高于50KJ/m2，斷裂伸長率高于54％，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率小于等于9.2g/10min，平均分子量高于2190g/mol。
優(yōu)選的，所述廢舊高抗沖聚苯乙烯和酸酐類化合物在在熔融共混前需對(duì)廢舊高抗沖聚苯乙烯進(jìn)行干燥。干燥廢舊高抗沖聚苯乙烯的溫度為60～90℃。
具體實(shí)施方式
下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
在本發(fā)明提供的一個(gè)實(shí)施例中，所述廢舊高抗沖聚苯乙烯的缺口沖擊強(qiáng)度低于6kJ/m2；在本發(fā)明提供的另一個(gè)實(shí)施例中，所述廢舊高抗沖聚苯乙烯的缺口沖擊強(qiáng)度小于等于5.4kJ/m2。
在本發(fā)明提供的一個(gè)實(shí)施例中，所述廢舊高抗沖聚苯乙烯的拉伸強(qiáng)度低于33MPa；在本發(fā)明提供的另一個(gè)實(shí)施例中，所述廢舊高抗沖聚苯乙烯的拉伸強(qiáng)度低于30.2MPa；在本發(fā)明提供的其他實(shí)施例中，所述廢舊高抗沖聚苯乙烯的拉伸強(qiáng)度都小于等于29MPa。
在本發(fā)明提供的一個(gè)實(shí)施例中，所述廢舊高抗沖聚苯乙烯的彎曲強(qiáng)度低于41MPa；在本發(fā)明提供的另一個(gè)實(shí)施例中，所述廢舊高抗沖聚苯乙烯的彎曲強(qiáng)度低于38.3MPa；在本發(fā)明提供的其他實(shí)施例中，所述廢舊高抗沖聚苯乙烯的彎曲強(qiáng)度小于等于37.6MPa。
在本發(fā)明提供的一個(gè)實(shí)施例中，所述廢舊高抗沖聚苯乙烯的斷裂伸長率低于35％；在本發(fā)明提供的另一個(gè)實(shí)施例中，所述廢舊高抗沖聚苯乙烯的斷裂伸長率低于33％；在本發(fā)明提供的其他實(shí)施例中，所述廢舊高抗沖聚苯乙烯的斷裂伸長率小于等于32.6％。
在本發(fā)明提供的一個(gè)實(shí)施例中，所述廢舊高抗沖聚苯乙烯的熔體質(zhì)量流動(dòng)速率高于10.6g/10min；在本發(fā)明提供的另一個(gè)實(shí)施例中，所述廢舊高抗沖聚苯乙烯的熔體質(zhì)量流動(dòng)速率高于11g/10min；在本發(fā)明提供的其他實(shí)施例中，所述廢舊高抗沖聚苯乙烯的斷熔體質(zhì)量流動(dòng)速率大于等于12.2g/10min。
在本發(fā)明提供的一個(gè)實(shí)施例中，所述廢舊高抗沖聚苯乙烯的平均分子量低于1400g/mol；在本發(fā)明提供的另一個(gè)實(shí)施例中，所述廢舊高抗沖聚苯乙烯的平均分子量低于1387g/mol；在本發(fā)明提供的其他實(shí)施例中，所述廢舊高抗沖聚苯乙烯的平均分子量低于1376g/mol。
本發(fā)明對(duì)所述廢舊高抗沖聚苯乙烯的來源沒有特別限定，可以是從高抗沖聚苯乙烯材料制品廢棄物中回收得到的廢舊高抗沖聚苯乙烯回收料。
在本發(fā)明中，所述酸酐類化合物優(yōu)選馬來酸酐、鄰苯二甲酸酐、均苯四甲酸酐中的一種或多種以任意比例混合的混合物。在所述物料中，以廢舊高抗沖聚苯乙烯的含量為100重量份計(jì)，所述酸酐類化合物的含量為0.3～2重量份，優(yōu)選為0.6～1.2重量份。
本發(fā)明提供的廢舊HIPS改性材料由廢舊HIPS塑料和酸酐類化合物熔融共混制成，具有良好的機(jī)械性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的廢舊HIPS改性材料的缺口沖擊強(qiáng)度高于15KJ/m2，拉伸強(qiáng)度高于42KJ/m2，彎曲強(qiáng)度高于50KJ/m2，斷裂伸長率高于54％，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率小于等于9.2g/10min，平均分子量高于2190g/mol。
本發(fā)明提供一種廢舊HIPS改性材料的制備方法，其是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的：廢舊高抗沖聚苯乙烯和酸酐類化合物在200～220℃溫度下熔融共混，得到廢舊高抗沖聚苯乙烯改性材料。
本發(fā)明對(duì)所述廢舊高抗沖聚苯乙烯和酸酐類化合物進(jìn)行熔融共混時(shí)所用的設(shè)備沒有特別限定，優(yōu)選為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的雙螺桿擠出機(jī)。在本發(fā)明中，所述雙螺桿擠出機(jī)運(yùn)行過程中，從料斗到機(jī)頭各段溫度分別優(yōu)選為200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、215℃、210℃、205℃、200℃；所述雙螺桿擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速優(yōu)選為75r/min。
在本發(fā)明中，優(yōu)選在廢舊高抗沖聚苯乙烯和酸酐類化合物熔融共混之前，對(duì)廢舊高抗沖聚苯乙烯進(jìn)行干燥。所述干燥的溫度優(yōu)選為60～90℃，更優(yōu)選為60～80℃；所述干燥的時(shí)間優(yōu)選為8～24h，更優(yōu)選為10～15h。本發(fā)明對(duì)廢舊高抗沖聚苯乙烯進(jìn)行干燥時(shí)所用的設(shè)備沒有特別限定，優(yōu)選為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的鼓風(fēng)干燥箱。在本發(fā)明提供的一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)選將干燥后的廢舊高抗沖聚苯乙烯和酸酐類化合物混合均勻后，再進(jìn)行熔融共混。本發(fā)明中，在原料熔融共混之前，對(duì)其進(jìn)行干燥，可以有效防止廢舊高抗沖聚苯乙烯中含有的水份在熔融共混過程中揮發(fā)，從而避免原料在熔融共混過程中由于水份揮發(fā)引起的熱降解和水解。
在本發(fā)明中，優(yōu)選在所述廢舊高抗沖聚苯乙烯進(jìn)行干燥之前，對(duì)所述廢舊高抗沖聚苯乙烯進(jìn)行粉碎，得到廢舊高抗沖聚苯乙烯片狀料。
熔融共混結(jié)束后，得到的廢舊HIPS改性材料熔體，所述熔體依次經(jīng)過造粒、干燥和注塑，得到廢舊HIPS改性材料。所選干燥溫度為優(yōu)選為50～90℃，更優(yōu)選為60～80℃；所述干燥的時(shí)間優(yōu)選為8～24h，更優(yōu)選為10～12h；所述的干燥設(shè)備為鼓風(fēng)干燥箱。所述注塑溫度優(yōu)選為190～230℃，更優(yōu)選為205～215℃。所述的注塑設(shè)備優(yōu)選為注塑機(jī)。在本發(fā)明中，所述注塑機(jī)運(yùn)行過程中，從料斗到機(jī)頭各段溫度分別優(yōu)選為205℃、215℃、215℃、205℃。
本發(fā)明提供的制備方法可以得到機(jī)械性能優(yōu)良的廢舊HIPS改性材料，解決了前人在改性過程中韌性增加，但強(qiáng)度下降的問題。
為了更清楚起見，下面通過以下實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明：
實(shí)施例1
將廢舊高抗沖聚苯乙烯片裝料放置在鼓風(fēng)干燥箱中，在80℃下干燥8h。將3g均苯四甲酸酐和500g干燥后的廢舊HIPS混合均勻，加入到雙螺桿擠出機(jī)，設(shè)置雙螺桿擠出機(jī)從料斗到機(jī)頭各段溫度為200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、215℃、210℃、205℃、200℃，螺桿轉(zhuǎn)速為75r/min。廢舊HIPS和均苯四甲酸酐在雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混后擠出，擠出得到的擠出料經(jīng)造粒后得到顆粒料。將顆粒料放置在鼓風(fēng)干燥箱中，在80℃下干燥8h。將干燥后得顆粒料倒入注塑機(jī)中，設(shè)置注塑機(jī)從料斗到機(jī)頭各段溫度分別優(yōu)選為205℃、215℃、215℃、205℃。注塑結(jié)束后得到廢舊HIPS改性材料。
在本實(shí)施例中，所使用的廢舊高抗沖聚苯乙烯回收料由順德鑫還寶資源利用有限公司提供，所述廢舊高抗沖聚苯乙烯回收料的缺口沖擊強(qiáng)度為5.9kJ/m2，拉伸強(qiáng)度為33.2MPa，彎曲強(qiáng)度為41.3MPa，斷裂伸長率為35.8％，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為10.6g/10min，平均分子量為1385g/mol。
實(shí)施例2
將廢舊高抗沖聚苯乙烯片裝料放置在鼓風(fēng)干燥箱中，在80℃下干燥8h。將4.5g均苯四甲酸酐和500g干燥后的廢舊HIPS混合均勻，加入到雙螺桿擠出機(jī)，設(shè)置雙螺桿擠出機(jī)從料斗到機(jī)頭各段溫度為200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、215℃、210℃、205℃、200℃，螺桿轉(zhuǎn)速為75r/min。廢舊HIPS和均苯四甲酸酐在雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混后擠出，擠出得到的擠出料經(jīng)造粒后得到顆粒料。將顆粒料放置在鼓風(fēng)干燥箱中，在80℃下干燥8h。將干燥后得顆粒料倒入注塑機(jī)中，設(shè)置注塑機(jī)從料斗到機(jī)頭各段溫度分別優(yōu)選為205℃、215℃、215℃、205℃。注塑結(jié)束后得到廢舊HIPS改性材料。
在本實(shí)施例中，所使用的廢舊高抗沖聚苯乙烯回收料與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例3
將廢舊高抗沖聚苯乙烯片裝料放置在鼓風(fēng)干燥箱中，在80℃下干燥8h。將6g均苯四甲酸酐和500g干燥后的廢舊HIPS混合均勻，加入到雙螺桿擠出機(jī)，設(shè)置雙螺桿擠出機(jī)從料斗到機(jī)頭各段溫度為200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、215℃、210℃、205℃、200℃，螺桿轉(zhuǎn)速為75r/min。廢舊HIPS和均苯四甲酸酐在雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混后擠出，擠出得到的擠出料經(jīng)造粒后得到顆粒料。將顆粒料放置在鼓風(fēng)干燥箱中，在80℃下干燥8h。將干燥后得顆粒料倒入注塑機(jī)中，設(shè)置注塑機(jī)從料斗到機(jī)頭各段溫度分別優(yōu)選為205℃、215℃、215℃、205℃。注塑結(jié)束后得到廢舊HIPS改性材料。
在本實(shí)施例中，所使用的廢舊高抗沖聚苯乙烯回收料與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例4
廢舊高抗沖聚苯乙烯改性材料性能檢測(cè)
分別檢測(cè)實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3制得改性材料以及廢舊HIPS回收料的缺口沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、斷裂伸長率、熔體質(zhì)量流動(dòng)速率和平均分子量。其中，缺口沖擊強(qiáng)度按照標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法GB1843-80進(jìn)行測(cè)試；拉伸強(qiáng)度按照標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法GB/T1040-92進(jìn)行測(cè)試；彎曲強(qiáng)度按照標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法GB/T9341-2000進(jìn)行測(cè)試；熔體質(zhì)量流動(dòng)速率按照標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法GB/3682-2000進(jìn)行測(cè)試；斷裂伸長率按照標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法GB/T1040-92進(jìn)行測(cè)試；平均分子量按照標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法GB/T 21863-2008進(jìn)行測(cè)試。
測(cè)試結(jié)果如表1所示。
表1廢舊HIPS改性材料的性能測(cè)試結(jié)果
通過表1可以看出，本發(fā)明提供的廢舊HIPS改性材料的機(jī)械性能明顯優(yōu)于廢舊HIPS回收料。
實(shí)施例5
將廢舊高抗沖聚苯乙烯片裝料放置在鼓風(fēng)干燥箱中，在60℃下干燥24h。將1.5g馬來酸酐和500g干燥后的廢舊HIPS混合均勻，加入到雙螺桿擠出機(jī)，設(shè)置雙螺桿擠出機(jī)從料斗到機(jī)頭各段溫度為200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、215℃、210℃、205℃、200℃，螺桿轉(zhuǎn)速為75r/min。廢舊HIPS和馬來酸酐在雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混后擠出，擠出得到的擠出料經(jīng)造粒后得到顆粒料。將顆粒料放置在鼓風(fēng)干燥箱中，在60℃下干燥12h。將干燥后得顆粒料倒入注塑機(jī)中，設(shè)置注塑機(jī)從料斗到機(jī)頭各段溫度分別優(yōu)選為205℃、215℃、215℃、205℃。注塑結(jié)束后得到廢舊HIPS改性材料。
在本實(shí)施例中，所使用的廢舊高抗沖聚苯乙烯回收料與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例6
將廢舊高抗沖聚苯乙烯片裝料放置在鼓風(fēng)干燥箱中，在90℃下干燥10h。將6g鄰苯二甲酸酐和500g干燥后的廢舊HIPS混合均勻，加入到雙螺桿擠出機(jī)，設(shè)置雙螺桿擠出機(jī)從料斗到機(jī)頭各段溫度為200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、215℃、210℃、205℃、200℃，螺桿轉(zhuǎn)速為75r/min。廢舊HIPS和鄰苯二甲酸酐在雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混后擠出，擠出得到的擠出料經(jīng)造粒后得到顆粒料。將顆粒料放置在鼓風(fēng)干燥箱中，在50℃下干燥24h。將干燥后得顆粒料倒入注塑機(jī)中，設(shè)置注塑機(jī)從料斗到機(jī)頭各段溫度分別優(yōu)選為205℃、215℃、215℃、205℃。注塑結(jié)束后得到廢舊HIPS改性材料。
在本實(shí)施例中，所使用的廢舊高抗沖聚苯乙烯回收料與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例7
將廢舊高抗沖聚苯乙烯片裝料放置在鼓風(fēng)干燥箱中，在80℃下干燥15h。將10g馬來酸酐和鄰苯二甲酸酐的混合物(質(zhì)量比1:1)與500g干燥后的廢舊HIPS混合均勻，加入到雙螺桿擠出機(jī)，設(shè)置雙螺桿擠出機(jī)從料斗到機(jī)頭各段溫度為200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、215℃、210℃、205℃、200℃，螺桿轉(zhuǎn)速為75r/min。廢舊HIPS與馬來酸酐和鄰苯二甲酸酐的混合物在雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混后擠出，擠出得到的擠出料經(jīng)造粒后得到顆粒料。將顆粒料放置在鼓風(fēng)干燥箱中，在90℃下干燥10h。將干燥后得顆粒料倒入注塑機(jī)中，設(shè)置注塑機(jī)從料斗到機(jī)頭各段溫度分別優(yōu)選為205℃、215℃、215℃、205℃。注塑結(jié)束后得到廢舊HIPS改性材料。
在本實(shí)施例中，所使用的廢舊高抗沖聚苯乙烯回收料與實(shí)施例1相同。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。