[发明专利]一种废旧聚乙烯的再生方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及废旧塑料再生技术及管材制备方法，特别以一步法再生废旧聚乙烯(PE)制备得到聚乙烯管材的方法。

(二)背景技术

随着塑料行业的迅猛发展，聚乙烯作为一种通用塑料，广泛应用于日用品、建筑、汽车制造业等领域。特别在管材领域，由于聚乙烯管材具有柔韧性好、耐腐蚀、易施工和安装等特点，广泛应用于市政和建筑给排水、燃气、供热采暖、电线电缆穿线、农用节水灌溉和工业排污、矿山矿物输送等领域。目前，PE管材已成为继PVC之后，世界上消费量第二大的塑料管道品种。但随着聚乙烯应用领域的扩大和使用量的增加，废旧聚乙烯也与日俱增。废旧聚乙烯由于发生老化降解，其物理性能远不及新料聚乙烯，它的应用也受到了极大的限制，只能用于制作低性能的产品。若不加以应用，浪费资源，又会对环境造成极大的污染。废旧聚乙烯的再生使用，有利于塑料行业的可持续发展。综上所述，废旧聚乙烯的再生具有重要的社会意义和经济意义。将废旧聚乙烯再生用于制造聚乙烯管材，既能满足市场对聚乙烯管材的需求，又能解决环境问题，节约资源。目前，废旧聚乙烯再生用于制造聚乙烯管材，主要是直接将废旧聚乙烯代替部分新料后制备管材，制备得到的管材性能下降，实质是以牺牲产品性能为代价的废旧聚乙烯再利用。也有部分废旧聚乙烯经改性后用于生产聚乙烯管材，主要是采用添加纳米材料的方式对废旧聚乙烯进行改性，但这种改性方式再生聚乙烯制备的管材其性能效果增加不显著。

(三)发明内容

本发明提供一种废旧聚乙烯再生技术及聚乙烯管材制备方法，解决了传统再生聚乙烯性能不佳，使用量和使用范围受限的问题，减少了环境污染，节约资源，有利于塑料行业的可持续发展。同时发明了一种新的聚乙烯管材制备方式，节约了大量的能源，特别是节约电能30-40％。

本发明技术方案如下：

一种废旧聚乙烯的再生方法，所述的方法是以84.5～99.45wt％的废旧聚乙烯，0.05～0.5wt％的交联剂、0.5～15wt％纳米材料为原料；将纳米材料、交联剂、废旧聚乙烯在30～60℃下2250～2750r/min的高速混合机混合3-8min后，在180-195℃的双螺杆挤出机中交联、原位分散，得到熔融状态的再生聚乙烯，熔融状态的再生聚乙烯由双螺杆挤出机通过与双螺杆挤串联的设定计量的熔体泵进入160-175℃的塑料管材挤出机头，经50-90℃冷却定型，一步法制得聚乙烯管材，所述的设定计量与所述的聚乙烯管材直径及壁厚相匹配，通常根据管材壁厚和直径计算单位时间内需要多少体积聚乙烯熔体，调节熔体泵转速保证适当的熔体供应量；纳米材料包括了颗粒状、片状、棒状或针状纳米材料，根据纳米材料种类不同采用不同的表面改性剂进行表面改性，本发明所述的纳米材料为改性碳酸钙、改性硅灰石或聚合物级纳米蒙脱土，如浙江丰虹粘土化工有限公司生产的聚合物级纳米蒙脱土DK1；所述的交联剂为下列之一：过氧化二异丙苯(DCP)或过氧化二苯甲酰(BPO)；

本发明所说的纳米聚合物级纳米蒙脱土是蒙皂石粘土(包括钙基、钠基、钠-钙基、镁基蒙粘土)经剥片分散、提纯改型、超细分级、特殊有机复合而成，平均晶片厚度小于25nm，蒙脱石含量大于95％。具有良好的分散性能，可以广泛应用高分子材料行业作为纳米聚合物高分子材料的添加剂，提高抗冲击、抗疲劳、尺寸稳定性及气体阻隔性能等，从而起到增强聚合物综合物理性能的作用，同时改善物料加工性能。在聚合物中的应用可以在聚合物时添加，也可以在熔融时共混添加(通常采用螺杆共混)。

根据纳米材料种类不同采用不同的表面改性剂进行表面改性，所述的纳米材料表面改性方法为：偶联剂溶于适量的溶剂中制成10-30wt％偶联剂溶液，将未改性的纳米材料置于高速混合机中，在1000～1500r/min转动的状态下，加入偶联剂溶液，滴加完毕后，在2250～2750r/min转动状态下，80-100℃混合5-15min。将表面改性后的纳米材料置于50-70℃鼓风烘箱中，直至恒重，所述的未改性的纳米材料与偶联剂的质量比为100∶0.5～5。

所述的改性碳酸钙按如下方法制得：将碳酸钙置于高速混合机中，在1000-1500r/min状态下，将含有10-30wt％的硬脂酸的丙酮溶液滴加到高速混合机中，然后在80-100℃下2250-2750r/min的混合机中混合5-15min，改性后的碳酸钙置于50-70℃的烘箱中，直至试样中没有丙酮，得到表面改性碳酸钙，所述的碳酸钙与硬脂酸的质量之比为100∶0.5～5；