一种由废旧电器类PC/ABS材料制备的高性能PC/ABS合金及其制备方法和应用

摘要

本发明公开一种由废旧电器类PC/ABS材料制备的高性能PC/ABS合金及其制备方法和应用，该PC/ABS合金的原料配方是由如下重量份数的各组分组成：废旧电器类PC/ABS粉碎料95～97份、B-215长效热稳定剂0.2～0.4份、SBS增韧剂2～4份、EMA增韧剂1～2份和抗紫外线剂0.3～0.5份。本发明的PC/ABS合金具有高性能、高阻燃、高抗冲、耐寒性、高稳定性和抗静电等特点，可用于制备智能电表壳体、仪表壳体、传真机壳体或复印机壳体等。

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及废塑料重新利用技术，具体涉及利用废旧电器类PC/ABS材料制备高性能PC/ABS合金的技术。

背景技术

聚碳酸酯（PC）是一种普通通用塑料，是含有碳酸酯基，根据酯基的结构可分为脂肪族，芳香族等多种类型，是一种无色透明的无定性热塑性材料，其化学性质为耐弱酸、耐弱碱、耐中性油、不耐紫外光和不耐强碱，其物理性质为线膨胀率：38×10cm/cm²，热变型温度135℃，具有稳定性差、存在应力易于裂开、对缺口抗冲击力低、耐磨性差、对金属件粘合力低、粘度大、流动性差和影响加工注塑成型等缺点。

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS），具有较好的加工流动性、容易表面装饰和价格便宜等优点，但其也具有易燃、不耐寒、易碎和流动性欠佳等缺点。

聚碳酸酯和ABS均为比较常用的材料，不论是聚碳酸酯还是ABS均会产生大量废旧电器壳体废旧料、次料或次品、回收品，目前对于这类废旧电器壳体材料、次料、次品或回收品的处理主要有以下几种方法：

（1）焚烧或填埋方式，由于在焚烧过程中汇产生二氧化硫等有害气体，极易造成环境污染，而采取填埋方式，会浪费土地资源，聚碳酸酯/ABS的难降解性也会对环境造成很大的危害，目前这种方式正在逐步被淘汰；

   （2）对这类废旧电器壳体材料、次料、次品或回收品进行简单的回收抽粒而不进行任何科学改性，降级为普通塑料使用，虽然解决了环境污染问题，但未能充分利用这些次料的经济价值，会造成市场出现劣质产品的根源。

    因此，如何回收并充分运用这类废旧电器壳体材料、次料、次品或回收品，使之再生后产生新的经济效益是一项利国利民的课题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种由废旧电器类PC/ABS材料为主料制备而得的，具有高性能、高阻燃、高抗冲、耐寒性、高稳定性和抗静电等特点的高性能PC/ABS合金。

本发明的另一个目的是提供上述PC/ABS合金的制备方法。

本发明的另一个目的是提供上述PC/ABS合金在制备智能电表壳体、仪表壳体、传真机壳体或复印机壳体中的应用。

本发明的上述目的是通过如下方案予以实现的：

一种由废旧电器类PC/ABS材料制备的高性能PC/ABS合金，其原料配方是由如下重量份数的各组份组成：

废旧电器类PC/ABS粉碎料               95～97份；

B-215长效热稳定剂　                   0.2～0.4份；

SBS增韧剂                              2～4份；

EMA增韧剂                             1～2份；

抗紫外线剂                           0.3～0.5份。

上述原料配方中，废旧电器类PC/ABS粉碎料是将废旧电器类PC+ABS合金材料经粉碎处理后得到的粒径小于等于10mm的粉碎料；所述废旧电器类PC+ABS合金材料是指由PC+ABS合金为原材料制造的废旧电器类次料、次品料或废旧料，如由PC+ABS合金为原材料制造的智能电表壳体、仪表壳体、传真机壳体或复印机壳体等。

上述原料配方中，本发明人通过研究发现，废旧电器类PC/ABS粉碎料作为主料，其粒径的大小对本发明的实现有一定程度的影响，如果粒料过大，则混料效果差，影响搅拌均匀，影响生产工艺中的熔融混炼，因此通过研究后，发明人确定控制废旧电器类PC/ABS粉碎料的粒径为小于等于10mm。

上述B-215长效热稳定剂为市售产品，在本发明中起到抗热、抗氧老化、防止基材热氧化降解、保持材料流动指数、防止加工过程聚合物氧化和解决废旧基材的粘度降低、光泽退化等问题的作用。

上述SBS增韧剂为市售产品，在本发明中起到增韧作用，可很好地解决旧料韧性不足的问题，同时还起到提高聚合物的耐寒性、绕曲性、韧性、耐热性和抗冲击的作用。

上述EMA为乙烯-丙烯酸酯共聚物的英文缩写，为市售产品，在本发明中可起到对废旧PC/ABS的增韧作用，克服PC/ABS聚合物的脆性。

上述抗紫外线剂采用本领域技术人员常用的任何一种市售抗紫外线剂均可，如抗紫外线剂UV-531等，抗紫外线剂在本发明中起到克服PC/ABS在紫外线照射下变色、变型和易老化的作用。

上述一种由废旧电器类PC/ABS材料制备的高性能PC/ABS合金的制备方法，其包括如下步骤：

步骤1. 废旧电器类PC/ABS粉碎料的制备

收集废旧电器类PC+ABS合金材料，所述废旧电器类PC+ABS合金材料是指由PC+ABS合金为原材料制造的废旧电器类次料、次品料或废旧料，使用截剪机对长度超过600mm的废旧电器类PC+ABS合金材料进行截剪，使截剪后其长度小于600mm，再把截剪后的废旧电器类PC+ABS合金材料与长度不超过600mm的废旧电器类PC+ABS合金材料一同送进粉碎机上进行粉碎，得到粒度小于等于10mm的颗粒，则为所需废旧电器类PC/ABS粉碎料；

步骤2.按照上述原料配方将步骤1制备的废旧电器类PC/ABS粉碎料、B-215长效热稳定剂、SBS增韧剂、EMA增韧剂和抗紫外线剂装进搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在220～260℃的温度下进行熔融混炼，所得熔体由双螺杆挤出机挤出后，经水槽冷却，引入切粒机进行切粒操作，收集粒料即为本发明所需PC/ABS合金。

上述步骤1中，将收购来的废旧电器先进行分类挑选，选出由PC+ABS合金为原材料制造的废旧电器类次料、次品料或废旧料，如智能电表壳体、仪表壳体、传真机壳体或复印机壳体等，由于这些电器都比较大，所以需要进行截剪处理，凡超过长度600mm的，要通过截剪机剪到小于600mm以下才能进粉碎机粉碎，截剪机功率60kw，电机转速1400转/分，通过变速剪刀速度为600转/小时，经过截剪后的废旧电器类PC+ABS合金材料与长度不超过600mm的废旧电器类PC+ABS合金材料一同送进粉碎机上进行粉碎；用功率22kw的粉碎机，电机转速1400转/分，通过传递变速使粉碎刀的转速变为700转/分。

上述步骤1中，所述粉碎机上设有筛网，并对粉碎后的颗粒进行筛选，把不能通过筛网的颗粒再重新放进粉碎机进行粉碎和筛选工序，通过筛网的颗粒为废旧电器类PC/ABS粉碎料；所述筛网上的网孔直径为10mm。

上述步骤2中，所述在搅拌机中反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为一小时。

上述步骤2中，所述搅拌机的转速采用650～700转/分；本发明人通过研究发现：如果搅拌机转速过快，料会裂解，如果搅拌机转速太慢则又会混合不均匀，因此通过研究后选择搅拌机的转速为650～700转/分。

上述步骤2中，双螺杆挤出机的转速为250～400转/分。

上述步骤2中，熔融混炼采用温度为220～260℃；本发明人经研究发现：如果熔融混炼的温度太低，则熔融不好，如果温度太高，料会裂解，因此通过研究后选择，熔融混炼的温度为220～260℃。

上述步骤2中，由双螺杆挤出机挤出的熔体经水槽冷却时，所用的水槽温度为60～80℃；本发明人通过研究发现，此处水槽冷却的温度也会对产品有一定影响，若水槽温度过低，则粒料间空隙过大而易碎，若水槽温度过高，则粒料易粘结，因此，经过对水槽温度进行优化后，本发明人选择用于冷却熔体的水槽温度为60～80℃。

上述制备方法中，切粒机的转速为600～900转/分；本发明人通过研究发现，若切粒机转速过慢，则粒料会太肥大，若切粒机转速过快，则粒料会太小，因此，切粒机的转速需要调整合适，否则都会对最终粒料的美观有影响；对此，本发明人对切粒机的转速进行了优化调整，最终选择切粒机的转速为600～900转/分。

对经过上述方法制备所得PC/ABS合金进行性能测试，发现该合金具有高性能、高阻燃、高抗冲、耐寒性、高稳定性和抗静电等特点，可用于制备智能电表壳体、仪表壳体、传真机壳体或复印机壳体等。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明的PC/ABS合金，其原料中采用了废旧电器类PC+ABS合金材料来代替PC、ABS原料，为了保证最终产品的性能优良，本发明人针对废旧电器类PC+ABS合金材料的特点搭配了合适的助剂，并对各助剂的用量进行了优化，各助剂的选择加上优良的工艺制备，使得废旧电器类PC+ABS合金材料也能制备出性能优良的PC/ABS合金料，为国家节能、减排，再生资源利用做出贡献；

2.本发明的PC/ABS合金，其具有高性能、高阻燃、高抗冲、耐寒性、高稳定性和抗静电等特点，可用于制备智能电表壳体、仪表壳体、传真机壳体或复印机壳体，其各项指标能满足或超过国家家电行业的材料标准，而且材料稳定性高、质量好，为国内、国际的家电行业达到环保、节能、减排贡献力量；

3.本发明的PC/ABS合金，其配方中采用SBS增韧剂和EMA增韧剂两种增韧剂搭配使用，是因为发明人通过研究发现，SBS内含丁二烯成份可提高材料在恒温下的韧性，EMA内含丙烯酸酯可提高材料在低温下的韧性，两种增韧剂搭配使用在PC/ABS中有协效作用，很好地起到了“1+1＞2”的作用，从而更加有效地保证了本发明PC/ABS合金的优良性能；

4.本发明PC/ABS合金的制备方法，是根据其配方原料的特点，对其原料混合转速、双螺杆挤出机的转速和温度进行了优化，从而保证了制备所得合金的优良性能。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述，但具体实施例并不对本发明做任何限定。    

实施例1

一种由废旧电器类PC/ABS材料制备的高性能PC/ABS合金，其原料配方是由如下重量份数的各组份组成：

    废旧电器类PC/ABS粉碎料             96份；

    B-215长效热稳定剂　                 0.2份；

SBS增韧剂                            2份；

EMA增韧剂                          1.3份；

抗紫外线剂UV-531                    0.5份。

上述原料配方中，废旧电器类PC/ABS粉碎料是将废旧电器类PC+ABS合金材料经粉碎处理后得到的粒径小于等于10mm的粉碎料；所述废旧电器类PC+ABS合金材料是指由PC+ABS合金为原材料制造的废旧电器类次料、次品料或废旧料，如由PC+ABS合金为原材料制造的智能电表壳体、仪表壳体、传真机壳体或复印机壳体等。

上述B-215长效热稳定剂、SBS增韧剂、EMA增韧剂和UV-531抗紫外线剂均采用市售产品。

上述一种由废旧电器类PC/ABS材料制备的高性能PC/ABS合金，其制备方法包括如下步骤：

步骤1. 废旧电器类PC/ABS粉碎料的制备

收集废旧电器类PC+ABS合金材料，所述废旧电器类PC+ABS合金材料是指由PC+ABS合金为原材料制造的废旧电器类次料、次品料或废旧料，使用截剪机对长度超过600mm的废旧电器类PC+ABS合金材料进行截剪，使截剪后其长度小于600mm，再把截剪后的废旧电器类PC+ABS合金材料与长度不超过600mm的废旧电器类PC+ABS合金材料一同送进粉碎机上进行粉碎，得到粒度小于等于10mm的颗粒，则为所需废旧电器类PC/ABS粉碎料；

步骤2.按照上述原料配方将步骤1制备的废旧电器类PC/ABS粉碎料、B-215长效热稳定剂、SBS增韧剂、EMA增韧剂和抗紫外线剂装进搅拌机中反复搅拌三次，每次搅拌时间为一小时，搅拌机转速为700转/分，混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机的转速为400转/分，温度为240℃的条件下进行熔融混炼，所得熔体由双螺杆挤出机挤出后，经70℃水槽冷却，再引入转速为600转/分的切粒机进行切粒操作，收集粒料即为本实施例所需PC/ABS合金。

上述步骤1中，将收购来的废旧电器先进行分类挑选，选出由PC+ABS合金为原材料制造的废旧电器类次料、次品料或废旧料，如智能电表壳体、仪表壳体、传真机壳体或复印机壳体等，由于这些电器都比较大，所以需要进行截剪处理，凡超过长度600mm的，要通过截剪机，剪到小于600mm以下才能进粉碎机粉碎，截剪机功率60kw，电机转速1400转/分，通过变速剪刀速度为600转/小时，经过截剪后的废旧电器类PC+ABS合金材料与长度不超过600mm的废旧电器类PC+ABS合金材料一同送进粉碎机上进行粉碎；用功率22kw的粉碎机，电机转速为1400转/分，通过传递变速使粉碎刀的转速变为700转/分。

本实施例在生产过程中每小时进行一次取样抽检，抽检合格之后方能正常进入后续的生产工作。

    采用ASTM国际标准对本实施例制备的高性能PC/ABS合金进行性能测试，结果如表1所示。

表1  高性能PC/ABS合金的性能测试结果

性质方法单位数据比重ASTM D792—1.16模收缩ASTM D955%0.4～0.6拉伸强度ASTM D638Kgf/c㎡680弯曲强度ASTM D790Kgf/c㎡1100延伸率 ASTM D638%90弯曲模数ASTM D790Kgf/c㎡26800缺口冲击强度(1/8")(23℃)ASTM D256Kg·㎝/㎝70热变形温度ASTM D648℃95耐燃性UL94(1/8")V0干燥温度—℃90干燥时间—HR4熔融温度—℃220～260建议模温—℃50

由表1可以看出，本实施例制备的高性能PC/ABS合金，其各项性能指标均达到国家家电行业对智能电表壳体材料、仪表壳体材料、传真壳体材料、复印机壳体材料的要求。

实施例2

一种由废旧电器类PC/ABS材料制备的高性能PC/ABS合金，其原料配方是由如下重量份数的各组份组成：

    废旧电器类PC/ABS粉碎料             95份；

    B-215长效热稳定剂　                 0.4份；

SBS增韧剂                           2.1份；

EMA增韧剂                           2份；

抗紫外线剂UV-531                    0.5份。

上述原料配方中，废旧电器类PC/ABS粉碎料是将废旧电器类PC+ABS合金材料经粉碎处理后得到的粒径小于等于10mm的粉碎料；所述废旧电器类PC+ABS合金材料是指由PC+ABS合金为原材料制造的废旧电器类次料、次品料或废旧料，如由PC+ABS合金为原材料制造的智能电表壳体、仪表壳体、传真机壳体或复印机壳体等。

上述B-215长效热稳定剂、SBS增韧剂、EMA增韧剂和UV-531抗紫外线剂均采用市售产品。

上述一种由废旧电器类PC/ABS材料制备的高性能PC/ABS合金，其制备方法包括如下步骤：

步骤1. 废旧电器类PC/ABS粉碎料的制备

收集废旧电器类PC+ABS合金材料，所述废旧电器类PC+ABS合金材料是指由PC+ABS合金为原材料制造的废旧电器类次料、次品料或废旧料，使用截剪机对长度超过600mm的废旧电器类PC+ABS合金材料进行截剪，使截剪后其长度小于600mm，再把截剪后的废旧电器类PC+ABS合金材料与长度不超过600mm的废旧电器类PC+ABS合金材料一同送进粉碎机上进行粉碎，得到粒度小于等于10mm的颗粒，则为所需废旧电器类PC/ABS粉碎料；

步骤2.按照上述原料配方将步骤1制备的废旧电器类PC/ABS粉碎料、B-215长效热稳定剂、SBS增韧剂、EMA增韧剂和抗紫外线剂装进搅拌机中反复搅拌三次，每次搅拌时间为一小时，搅拌机转速为650转/分，混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机的转速为400转/分，温度为230℃的条件下进行熔融混炼，所得熔体由双螺杆挤出机挤出后，经80℃水槽冷却，再引入转速为900转/分的切粒机进行切粒操作，收集粒料即为本实施例所需PC/ABS合金。

上述步骤1中，将收购来的废旧电器先进行分类挑选，选出由PC+ABS合金为原材料制造的废旧电器类次料、次品料或废旧料，如智能电表壳体、仪表壳体、传真机壳体或复印机壳体等，由于这些电器都比较大，所以需要进行截剪处理，凡超过长度600mm的，要通过截剪机，剪到小于600mm以下才能进粉碎机粉碎，截剪机功率60kw，电机转速1400转/分，通过变速剪刀速度为600转/小时，经过截剪后的废旧电器类PC+ABS合金材料与长度不超过600mm的废旧电器类PC+ABS合金材料一同送进粉碎机上进行粉碎；用功率22kw的粉碎机，电机转速为1400转/分，通过传递变速使粉碎刀的转速变为700转/分。

本实施例在生产过程中每小时进行一次取样抽检，抽检合格之后方能正常进入后续的生产工作。

    采用ASTM国际标准对本实施例制备的高性能PC/ABS合金进行性能测试，结果如表2所示。

表2  高性能PC/ABS合金的性能测试结果

性质方法单位数据比重ASTM D792—1.16模收缩ASTM D955%0.4～0.6拉伸强度ASTM D638Kgf/c㎡680弯曲强度ASTM D790Kgf/c㎡1100延伸率 ASTM D638%90弯曲模数ASTM D790Kgf/c㎡26800缺口冲击强度(1/8")(23℃)ASTM D256Kg·㎝/㎝75热变形温度ASTM D648℃95耐燃性UL94(1/8")V0干燥温度—℃90干燥时间—HR4熔融温度—℃220～260建议模温—℃50

由表2可以看出，本实施例的高性能PC/ABS合金，其各项性能指标均达到国家家电行业对各方面材料的要求，其具有高性能、高阻燃、高抗冲、耐寒性、高稳定性和抗静电等特点，用于制备智能电表壳体、仪表壳体、传真机壳体和复印机壳体。