技术领域：
本发明涉及塑料再生技术领域，具体涉及一种再生塑料颗粒改性工艺。
背景技术：
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再生塑料，是指通过预处理、熔融造粒、改性等物理或化学的方法对废旧塑料进行加工处理后重新得到的塑料原料，是对塑料的再次利用。再生塑料是目前解决塑料污染的有效途径，但再生塑料存在强度低、韧性差、光泽度低、热氧稳定性差等问题，严重影响再生塑料制品的使用质量和使用寿命。
目前，对再生塑料的改性处理主要采用物理改性和化学改性两种方式，其中物理改性方式具有操作简便、污染性小的特点，但缺点是改性效果有限；化学改性方式是在聚合物分子上接枝功能基团或者结构，改性效果明显，但发生化学反应通常需要形成均相体系，会不可避免地使用有机溶剂，而有机溶剂的使用不仅会增加加工成本，还会产生废液和影响加工环境。因此，相对于化学改性来说，物理改性的易操作性和安全性更好，但改性效果还有待优化。
技术实现要素：
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本发明所要解决的技术问题在于提供一种再生塑料颗粒改性工艺，以pp废料和ppo废料作为主料，使制得的再生塑料兼具pp和ppo的优良特性，并且通过功能助剂的添加对pp和ppo进行物理改性，从而在简化改性工艺、降低工艺成本的同时优化所制再生塑料的使用性能，扩大再生塑料的应用范围。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种再生塑料颗粒改性工艺，以pp废料和ppo废料作为主料，添加纳米填料、增塑剂、增容剂、抗氧剂和阻燃剂，经熔融共混，挤出造粒，制得再生塑料颗粒；所述增容剂是由摩尔比1:1的n-氯代丁二酰胺和n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷反应制成。
增容剂的制备路线如下：
pp是聚丙烯的简称，ppo是聚苯醚的简称，两者作为塑料制品加工原料各有其优缺点。为了减少功能助剂的添加量从而降低再生成本，本发明以pp废料和ppo废料作为主料，使制备的再生塑料兼具pp和ppo的优良特性，但是pp和ppo之间存在相容性差的问题，并且填料也无法实现均匀分散，进而直接影响再生塑料颗粒的加工性能，无法使聚合物和填料正常发挥其作用效果。
增容剂是本领域塑料制品加工的常用功能助剂，目的是降低物质的界面张力，增强聚合物的相容性，提高填料在聚合物中的分散性，进而形成稳定的共混物。马来酸酐接枝聚丙烯属于本领域常用的增容剂，能够提高复合材料的相容性和填料的分散性，从而提高复合材料的机械强度。但在本发明的研究过程中发明人将马来酸酐接枝聚丙烯作为增容剂时，却始终无法取得良好的相容效果，如果增大增容剂的用量又会影响产品的加工性能的应用性能，因此发明人尝试利用实验室的现有物质制备新型增容剂以满足本发明塑料再生的加工需求，同时也期望可以优化产品的应用性能。
本发明经一步反应由n-氯代丁二酰胺和n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷制得上述新型结构的化合物，制备原料易得，制备方法简便，并且将该化合物作为塑料增容剂的应用未见报道。本发明不仅实现了该化合物在本领域中作为塑料增容剂的新应用，而且可以在低添加量的条件下取得明显优于本领域常用增容剂的作用效果，进而改善再生塑料颗粒的加工性能，扩大再生塑料颗粒的应用范围以及提高由其加工而成的塑料制品的应用性能。
所述pp废料和ppo废料是已经经过清洗、烘干和破碎成颗粒的pp废料和ppo废料，杂质含量低于0.05％。
所述纳米填料为纳米白炭黑、纳米碳酸钙、纳米滑石粉中的一种。本发明通过上述纳米填料的添加可以提高再生塑料的强度，同时降低加工成本，并且纳米填料相对于常规填料来说填充性能更优。
所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、乙酰柠檬酸三丁酯、三异丙基硅基三氟甲磺酸酯中的一种。本发明通过上述增塑剂的添加可以增加聚合物的可塑性，增强聚合物的柔韧性，从而改善再生塑料的加工性能。其中，三异丙基硅基三氟甲磺酸酯并不属于本领域常用的增塑剂，也不属于已知的可以作为增塑剂的物质，但经试验发现其能取得优于邻苯二甲酸二辛酯和乙酰柠檬酸三丁酯的增塑效果，显著改善再生塑料制品的应用性能，尤其是机械性能。
所述抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂264、抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂2246中的一种或几种。本发明通过上述抗氧剂的添加可以抑制和延缓聚合物的氧化过程，提高再生塑料的抗老化性能。
所述阻燃剂为三氧化二锑、硼酸锌、氢氧化镁中的一种或几种。本发明通过上述阻燃剂的添加可以提高再生塑料的阻燃性能，增强其应用安全性。
所述pp废料、ppo废料、纳米填料、增塑剂、增容剂、抗氧剂和阻燃剂的质量比为(50-80):(20-50):(10-20):(10-20):(5-15):(0.5-5):(0.5-5)。
所述熔融共混的温度为200-280℃。
本发明通过熔融共混使聚合物形成熔体，并利用增容剂来促使聚合物的相容以及填料在聚合物中的均匀分散，得到组成和结构均一的再生塑料颗粒。
上述纳米填料虽然可以利用增容剂的添加来促使其在聚合物中的均匀分散，但纳米填料因分子间力、静电作用、量子隧道效应、比表面积、表面能等原因仍容易团聚，无法有效实现其在聚合物中的均匀分散。
为了在不增加增容剂添加量的条件下，提高纳米填料在聚合物中的分散均匀性，本发明对上述纳米填料进行了表面改性，以制备的改性纳米填料替代上述技术方案中的纳米填料。
所述改性纳米填料由纳米填料经表面改性制成，其制备方法为：向纳米填料中加入异氰尿酸三缩水甘油酯，加热至110-120℃保温研磨，冷却，纳米研磨，得到改性纳米填料。
所述纳米填料为纳米白炭黑、纳米碳酸钙、纳米滑石粉中的一种。
所述纳米填料、异氰尿酸三缩水甘油酯的质量比为(10-20):(5-15)。
本发明利用异氰尿酸三缩水甘油酯独特的环状分子结构来包合纳米粒子，在纳米粒子之间产生空间位阻作用，减小纳米粒子之间的引力，阻止纳米粒子团聚体的形成。并且异氰尿酸三缩水甘油酯与聚合物之间的相容性好，还可以进一步促进纳米填料在聚合物中的均匀分散。
本发明的有益效果是：本发明以pp废料和ppo废料作为主料，添加纳米填料、增塑剂、增容剂、抗氧剂和阻燃剂制得再生塑料颗粒，不仅降低了原料的投入成本，大大简化了再生加工工艺，并科学地实现了pp废料和ppo废料的再生利用，避免了资源的废弃和废弃后对环境的污染；所制再生塑料颗粒的加工成型性好，制得的塑料制品同时显示出优良的应用性能，从而保证了再生塑料制品的使用质量。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
以下实施例中增容剂采用下列步骤制得：
向250ml四氢呋喃中加入0.05moln-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷和0.05moln-氯代丁二酰胺，加热至60℃保温反应，15min后开始滴加5％碳酸氢钠溶液(0.05mol碳酸氢钠，以固体计)，滴加完毕后在60℃下继续保温反应30min，减压浓缩回收四氢呋喃，四氢呋喃回收完毕后向浓缩物中加入100ml水，搅拌15min后静置30min，过滤，水洗，烘干，研磨成粉，得到增容剂。1hnmr(dmso-d6,400mhz),δ:8.87(s,1h),7.03(s,2h),4.21(s,1h),3.83(q,6h),2.76-2.68(m,4h),2.49-2.38(m,6h),1.49(s,1h),1.37(m,2h),1.21(t,9h),0.56(m,2h)；esi-ms:m/z＝379.23[m 1] .
实施例1
向高速混合机中加入75份pp废料和45份ppo废料，再加入10份纳米碳酸钙(平均粒径在50nm)、15份邻苯二甲酸二辛酯、10份上述制备的增容剂、1份抗氧剂1010和1份硼酸锌，混合均匀后送入双螺杆挤出机中进行熔融共混，双螺杆挤出机的温度为：t1＝200℃、t2＝230℃、t3＝250℃、t4＝260℃、t5＝270℃、t6＝280℃，螺杆转速为200r/min，挤出造粒，制得再生塑料颗粒。
实施例2
将实施例1中的增塑剂由邻苯二甲酸二辛酯替换为等量的乙酰柠檬酸三丁酯，得到实施例2。
向高速混合机中加入75份pp废料和45份ppo废料，再加入10份纳米碳酸钙(平均粒径在50nm)、15份乙酰柠檬酸三丁酯、10份上述制备的增容剂、1份抗氧剂1010和1份硼酸锌，混合均匀后送入双螺杆挤出机中进行熔融共混，双螺杆挤出机的温度为：t1＝200℃、t2＝230℃、t3＝250℃、t4＝260℃、t5＝270℃、t6＝280℃，螺杆转速为200r/min，挤出造粒，制得再生塑料颗粒。
实施例3
将实施例1中的增塑剂由邻苯二甲酸二辛酯替换为等量的三异丙基硅基三氟甲磺酸酯，得到实施例3。
向高速混合机中加入75份pp废料和45份ppo废料，再加入10份纳米碳酸钙(平均粒径在50nm)、15份三异丙基硅基三氟甲磺酸酯、10份上述制备的增容剂、1份抗氧剂1010和1份硼酸锌，混合均匀后送入双螺杆挤出机中进行熔融共混，双螺杆挤出机的温度为：t1＝200℃、t2＝230℃、t3＝250℃、t4＝260℃、t5＝270℃、t6＝280℃，螺杆转速为200r/min，挤出造粒，制得再生塑料颗粒。
实施例4
将实施例1中的纳米填料由纳米碳酸钙替换为等量的纳米滑石粉(平均粒径在50nm)，得到实施例4。
向高速混合机中加入75份pp废料和45份ppo废料，再加入10份纳米滑石粉(平均粒径在50nm)、15份邻苯二甲酸二辛酯、10份上述制备的增容剂、1份抗氧剂1010和1份硼酸锌，混合均匀后送入双螺杆挤出机中进行熔融共混，双螺杆挤出机的温度为：t1＝200℃、t2＝230℃、t3＝250℃、t4＝260℃、t5＝270℃、t6＝280℃，螺杆转速为200r/min，挤出造粒，制得再生塑料颗粒。
实施例5
将实施例1中的纳米填料由纳米碳酸钙替换为等量的改性纳米碳酸钙，得到实施例5。
改性纳米碳酸钙的制备：向15g纳米碳酸钙(平均粒径在50nm)中加入8g异氰尿酸三缩水甘油酯，加热至115℃保温研磨30min，冷却，纳米研磨，得到改性纳米碳酸钙。
向高速混合机中加入75份pp废料和45份ppo废料，再加入10份改性纳米碳酸钙(平均粒径在50nm)、15份邻苯二甲酸二辛酯、10份上述制备的增容剂、1份抗氧剂1010和1份硼酸锌，混合均匀后送入双螺杆挤出机中进行熔融共混，双螺杆挤出机的温度为：t1＝200℃、t2＝230℃、t3＝250℃、t4＝260℃、t5＝270℃、t6＝280℃，螺杆转速为200r/min，挤出造粒，制得再生塑料颗粒。
对比实施例1
将实施例1中的增容剂替换为马来酸酐接枝聚丙烯，得到对比实施例1。
向高速混合机中加入75份pp废料和45份ppo废料，再加入10份纳米碳酸钙(平均粒径在50nm)、15份邻苯二甲酸二辛酯、10份马来酸酐接枝聚丙烯、1份抗氧剂1010和1份硼酸锌，混合均匀后送入双螺杆挤出机中进行熔融共混，双螺杆挤出机的温度为：t1＝200℃、t2＝230℃、t3＝250℃、t4＝260℃、t5＝270℃、t6＝280℃，螺杆转速为200r/min，挤出造粒，制得再生塑料颗粒。
对比实施例2
将实施例1中的增容剂替换为n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷，得到对比实施例2。
向高速混合机中加入75份pp废料和45份ppo废料，再加入10份纳米碳酸钙(平均粒径在50nm)、15份邻苯二甲酸二辛酯、10份n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、1份抗氧剂1010和1份硼酸锌，混合均匀后送入双螺杆挤出机中进行熔融共混，双螺杆挤出机的温度为：t1＝200℃、t2＝230℃、t3＝250℃、t4＝260℃、t5＝270℃、t6＝280℃，螺杆转速为200r/min，挤出造粒，制得再生塑料颗粒。
分别将上述实施例和对比实施例制备的再生塑料颗粒经注塑工艺加工成塑料制品，注塑机模具温度120℃，机头温度270℃，保压压力5mpa，保压时间60s，对制得的塑料制品进行性能测试，结果如表1。
表1
依照标准astmd638测试拉伸强度；
依照标准astmd256测试悬臂梁冲击强度；
依照标准astmd790测试弯曲强度。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
1.一种再生塑料颗粒改性工艺，其特征在于：以pp废料和ppo废料作为主料，添加纳米填料、增塑剂、增容剂、抗氧剂和阻燃剂，经熔融共混，挤出造粒，制得再生塑料颗粒；所述增容剂是由摩尔比1:1的n-氯代丁二酰胺和n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷反应制成。
2.根据权利要求1所述的再生塑料颗粒改性工艺，其特征在于：所述pp废料和ppo废料是已经经过清洗、烘干和破碎成颗粒的pp废料和ppo废料，杂质含量低于0.05％。
3.根据权利要求1所述的再生塑料颗粒改性工艺，其特征在于：所述纳米填料为纳米白炭黑、纳米碳酸钙、纳米滑石粉中的一种。
4.根据权利要求1所述的再生塑料颗粒改性工艺，其特征在于：所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、乙酰柠檬酸三丁酯、三异丙基硅基三氟甲磺酸酯中的一种。
5.根据权利要求1所述的再生塑料颗粒改性工艺，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂264、抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂2246中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的再生塑料颗粒改性工艺，其特征在于：所述阻燃剂为三氧化二锑、硼酸锌、氢氧化镁中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的再生塑料颗粒改性工艺，其特征在于：所述pp废料、ppo废料、纳米填料、增塑剂、增容剂、抗氧剂和阻燃剂的质量比为(50-80):(20-50):(10-20):(10-20):(5-15):(0.5-5):(0.5-5)。
8.根据权利要求1所述的再生塑料颗粒改性工艺，其特征在于：所述熔融共混的温度为200-280℃。
技术总结