[发明专利]废弃热固塑料(环氧树脂)的循环利用和循环再塑技术和工艺

说明书

技术领域

一种废弃热固塑料(环氧树脂)的循环利用和循环再塑技术和工艺的发明。

背景技术

塑料均由高分子组成，分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。所谓热固性塑料(亦称热固塑料)，顾名思义，具有加热硬化成形(亦称热固成形)的特点。与此相反，热塑性塑料则具有加热软化(亦称热塑)特点。加热软化后的塑料须经过冷却才能固化成形。

热固性塑料与热塑性塑料乃至金属不同。能够热固成型的根本原因在于热固性塑料在其加工成型的过程中发生了化学反应，形成了坚固的3-维网状微观结构。这种3-维网状微观结构使得其制品硬度高、刚性好、尺寸稳定性和抗蠕变能力强、抗压缩强度和抗剪切强度高、具有不溶不熔的特点，因而广泛用于电子工业、电气工业、机械工业、汽车工业等。常见的有环氧树脂、酚醛树脂和聚氨酯等。¹

也正是由于热固塑料一旦加热成形后硬度极高，无法再次溶解或加热软化，热固塑料的循环再塑和循环利用便成了一个全球性的问题。²通观世界各国热固塑料(包括环氧树脂)的生产及其在电子、电器、仪表、办公用品、运载工具等领域的应用，各国现有的技术和工艺均以一次成形和一次性使用为特征。在学术界，热固塑料无法再塑也早成定论。³

据估计，全球每年报废的热固塑料有1,000,000吨之多。⁴绝大多数报废的热固塑料都进了填埋场。这不仅对环境造成威胁，更是对资源的巨大浪费(热固塑料作为石化产品源自于石油)。

发明内容

本发明首次实现了在通用热塑加工设备上再生利用废旧热固塑料(例如废旧环氧树脂)的设想。本发明的工艺过程为：

(1)将废旧环氧树脂的外表洗净，

(2)然后将其粉碎至100～150目，

(3)充分烘干(通用真空烘箱，120℃，5～15分钟即可)，

(4)与聚氯乙烯(或洗净粉碎后的废旧聚氯乙烯)按如下重量比例混合

均匀：100份废旧环氧树脂：20～400份聚氯乙烯(或废旧聚氯乙烯)，

(5)加入适量(通常为配方总量的0.5～6％)的加工助剂(如稳定剂、润滑剂等)，

(6)通过挤出机或液压机加工成形。

按本发明的工艺过程生产出来的是一种环氧树脂与聚氯乙烯的复合材料。这种复合材料的计量化学特征为：环氧树脂含量为20-80％(重量百分比)、聚氯乙烯含量为79-16％(重量百分比)。另含少量(重量百分比＜10％)的加工助剂如稳定剂、润滑剂等(通常重量百分含量为配方总量的0.5-6％)。这种复合材料的材料结构特征为岛状的环氧树脂颗粒包覆于聚氯乙烯的连续相之中。环氧树脂颗粒与连续相的聚氯乙烯之间经表面化学反应牢固地结合在一起。

因此，按本发明的工艺过程制作的产品具有抗压强度高、抗拉强度高、抗挠曲能力强、抗蠕变能力强的特点。其单位强度指标虽不及相应的热固塑料-交联后的环氧树脂，却在相应的热塑型塑料(例如聚氯乙烯)之上。

本发明是针对循环利用废弃热固性环氧树脂提出的。按本发明的工艺过程制作的产品亦可再次循环再生使用。

配方对再生产品性能的影响

(7)废旧环氧树脂的百分含量  再生产品的机械性能(例如抗压强度、抗拉强度、抗挠曲强度等)随着废旧环氧树脂在配方中含量的增加而逐渐强化。具体性能数据亦受废旧环氧树脂粉碎后的颗粒度、以及配方中其它组份的品种和用量的影响。一般而言，当废旧环氧树脂的百分含量在配方中超过15％后硬度和抗压强度首先增强。当废旧环氧树脂的百分含量超过60％以后，硬度、抗压强度和抗挠曲强度均开始明显提高。以废旧环氧树脂的粒度为120目为例，当废旧环氧树脂的百分含量到达80～85％时，抗压强度和抗挠曲强度均增至最大值。继续增加废旧环氧树脂的百分含量，则各有关机械性能均开始明显下降。

(8)废旧环氧树脂的颗粒度  一般情况下，废旧环氧树脂粉碎后的颗粒度越细，再生产品的机械性能越优越。但由于废旧环氧树脂的粉碎需要消耗能量，要求的颗粒度越细，粉碎过程中需要消耗的能量就越多。实践中较为可取的颗粒度为100～150目。