一种由废旧聚碳酸酯材料制备的高性能聚碳酸酯合金及其制备方法和应用

摘要

本发明公开一种由废旧聚碳酸酯材料制备的高性能聚碳酸酯合金及其制备方法和应用，该聚碳酸酯合金的原料配方由如下重量份数的各组份组成：96～97份废旧聚碳酸酯粉碎料、0.05～0.1份防火剂FR2025、0.2～0.4份B-215长效热稳定剂、2～4份SBS增韧剂和0.1～0.2份抗滴落阻燃剂SN3300。本发明的聚碳酸酯合金具有高性能、高阻燃、高抗冲、高耐寒、高稳定性和抗静电等特点，可用于制备各种充电器壳体、开关面板等。

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，具体涉及利用废旧聚碳酸酯材料制备高性能聚碳酸酯合金的技术。

背景技术

聚碳酸酯（PC）是一种普通通用塑料，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。

因为聚碳酸酯为比较常用的材料，所以会产生大量的废旧或次品料、回收品，目前对于废旧料、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，由于在焚烧过程中会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，聚碳酸酯的难降解性也会对环境造成很大的危害，也造成土地浪费，目前这种方式正在逐步被淘汰；

   （2）对废旧料、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，而且严重造成劣质产品出现。

    因此，如何回收并充分运用这些废旧料、次品或回收品，经过科学方法提升使之再生后产生新的经济效益、及产出优质材料再造名优产品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聚碳酸酯材料以及废旧水瓶类聚碳酸酯材料为主料制备而得的，具有高性能、高阻燃、高抗冲、高耐寒、高稳定性和抗静电等特点的高性能聚碳酸酯合金。

本发明的另一个目的是提供上述聚碳酸酯合金的制备方法。

本发明的另一个目的是提供上述聚碳酸酯合金在制备充电器壳体、开关面板中的应用。

本发明的上述目的是通过如下方案予以实现的：

一种由废旧聚碳酸酯材料制备的高性能聚碳酸酯合金，其原料配方是由如下重量份数的各组份组成：

废旧聚碳酸酯粉碎料                96～97份；

防火剂FR2025                   0.05～0.1份；

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

SBS增韧剂                           2～4份；

抗滴落剂SN3300                   0.1～0.2份。

上述原料配方中，所述废旧聚碳酸酯粉碎料是将废旧聚碳酸酯材料经粉碎处理后得到的粒径小于等于10mm的粉碎料；所述废旧聚碳酸酯材料是指由纯聚碳酸酯制备的废旧电器或废旧水瓶，以及由聚碳酸酯含量占95%以上的材料制造的废旧电器或废旧水瓶，如废充电器、废开关面板或废矿泉水桶等。

上述原料配方中，本发明人通过研究发现，废旧聚碳酸酯粉碎料作为主料，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聚碳酸酯粉碎料的粒径为小于等于10mm。

上述原料配方中，所述防火剂FR2025为市售产品，防火剂FR2025是环保阻燃剂，在本发明中起到阻燃剂的作用。

上述原料配方中，所述B-215长效热稳定剂为市售产品，在本发明中的作用是抗热、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、光泽退化的问题。

上述原料配方中，所述SBS增韧剂为市售产品，在本发明中起到增韧的作用，可很好地解决旧料韧性不足的问题，并且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。

上述原料配方中，所述抗滴落剂SN3300为市售产品，在本发明中起到增强粘结力、有良好地着色性和稳定色泽连续性、提高光泽、减少模具磨损、增强阻燃并防止燃烧时的滴落和解决旧料的粘结力不足等问题的作用。

上述一种由废旧聚碳酸酯材料制备的高性能聚碳酸酯合金的制备方法，其包括如下步骤：

步骤1. 废旧聚碳酸酯粉碎料的制备

收集废旧聚碳酸酯材料，使用截剪机对长度超过600mm的废旧聚碳酸酯材料进行截剪，使截剪后其长度小于600mm，再把截剪后的废旧聚碳酸酯材料与长度不超过600mm的废旧聚碳酸酯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，则为所需废旧聚碳酸酯粉碎料；

步骤2.按照上述原料配方将步骤1制备的废旧聚碳酸酯粉碎料、防火剂FR2025、B-215长效热稳定剂、SBS增韧剂和抗滴落剂SN3300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240～290℃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聚碳酸酯合金。

上述步骤1中，将收购来的废旧材料进行挑选确认，选出由纯聚碳酸酯制备的废旧电器或废旧水瓶，以及由聚碳酸酯含量占95%以上的材料制造的废旧电器或废旧水瓶；将废旧聚碳酸酯材料送进粉碎机进行粉碎，粉碎机要求电机功率为22kw～30kw，转速为1400转/分，通过传递变速刀具转速为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聚碳酸酯粉碎料；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240～290℃；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240～290℃。

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。

对本发明的一种由废旧聚碳酸酯材料制备的高性能聚碳酸酯合金进行性能测试，发现该合金具有高性能、高阻燃、高抗冲、高耐寒、高稳定性和抗静电等特点，可用于制备充电器壳体、开关面板等。

由于充电器、开关面板其有一定颜色要求，所以本发明的聚碳酸酯合金在用于制备充电器、开关面板的时候，废旧聚碳酸酯材料对颜色的要求要分类，根据产品要求选用调配。而当本发明的聚碳酸酯合金在用于制备充电器黑色壳体的时候，则不对废旧聚碳酸酯材料的颜色进行要求。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明的聚碳酸酯合金，其原料中采用了废旧聚碳酸酯材料来代替聚碳酸酯原料，为了保证最终产品的性能优良，本发明人针对废旧聚碳酸酯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，各助剂的选择使得废旧电器聚碳酸酯材料也能制备出性能优良的聚碳酸酯聚合物，实现了环保再生资源回收利用，全过程做到节能、减排、环保资源再生，为国家节约能源减少环境污染作贡献；

2.本发明的聚碳酸酯合金，其各项性能指标均达到或超过国家电器行业的标准，解决了废旧电器对环境影响和对土地占用的问题，解决了简单抽粒造成市场行业劣质产品出现的问题，解决了纯原材料粘度大、对金属的粘合性差、流动性差和加工困难等缺点，还解决了聚碳酸酯原料存在易于应力开裂、稳定性能低、对于缺口比较敏感，以及耐磨性欠佳等问题；

3.现有技术利用废旧电器类聚碳酸酯料制备的聚碳酸酯聚合物，其伸拉强度约615kg·f/cm²，弯曲强度约895kg·f/cm²,而本发明的聚碳酸酯合金其缺口冲击强度（23℃）达到62kg·cm/cm,弯曲模数达到22515kg·f/cm²，且产品达到型体稳定，是目前充电器壳体及开关面板最符合最稳定的改性材料；

4.本发明聚碳酸酯聚合物的制备方法，根据其配方材料的特点，对其原料加工粉碎搅拌，混合控制转速，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聚合物的优良性能。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步地描述，但具体实施例并不对本发明做任何限定。

实施例1

一种由废旧聚碳酸酯材料制备的高性能聚碳酸酯合金，其原料配方是由如下重量份数的各组份组成：

废旧聚碳酸酯粉碎料                96份；

防火剂FR2025                    0.05份；

B-215长效热稳定剂                0.2份；        

SBS增韧剂                         3份；

抗滴落剂SN3300                   0.2份。

上述原料配方中，所述废旧聚碳酸酯粉碎料是将废旧聚碳酸酯材料经粉碎处理后得到的粒径小于等于10mm的粉碎料；所述废旧聚碳酸酯材料是指由纯聚碳酸酯制备的废旧电器或废旧水瓶，以及由聚碳酸酯含量占95%以上的材料制造的废旧电器或废旧水瓶，如废充电器、废开关面板、废矿泉水桶等。

上述原料配方中，所述防火剂FR2025、B-215长效热稳定剂、SBS增韧剂和抗滴落剂SN3300均为市售产品。

上述一种由废旧聚碳酸酯材料制备的高性能聚碳酸酯合金，其制备方法包括如下步骤：

步骤1. 废旧聚碳酸酯粉碎料的制备

收集废旧聚碳酸酯材料，使用截剪机对长度超过600mm的废旧聚碳酸酯材料进行截剪，使截剪后其长度小于600mm，再把截剪后的废旧聚碳酸酯材料与长度不超过600mm的废旧聚碳酸酯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，则为所需废旧聚碳酸酯粉碎料；

步骤2.按照上述原料配方将步骤1制备的废旧聚碳酸酯粉碎料、防火剂FR2025、B-215长效热稳定剂、SBS增韧剂和抗滴落剂SN3300装进立式圆筒型不锈钢容体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250℃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聚碳酸酯合金。

上述步骤1中，将收购来的废旧材料进行挑选确认，选出由纯聚碳酸酯制备的废旧电器或废旧水瓶，以及由聚碳酸酯含量占95%以上的材料制造的废旧电器或废旧水瓶；将废旧聚碳酸酯材料送进粉碎机进行粉碎，粉碎机要求电机功率为22kw～30kw，转速为1400转/分，通过传递变速刀具转速为700转/分。

采用ASTM国际标准对本实施例制备的聚碳酸酯合金进行性能测试，结果如表1所示。

表1 实施例1的聚碳酸酯合金的性能测试结果

性质方法单位数据比重ASTM D792—1.22模收缩ASTM D955%0.5拉伸强度ASTM D638Kg/c㎡615弯曲强度ASTM D638Kg/c㎡895延伸率 ASTM D90%100弯曲模数ASTM D90Kg/c㎡22515缺口冲击强度(1/8")(23℃)ASTM D256Kg·㎝/㎝62热变形温度ASTM D648℃125耐燃性UL94(1/8")V0干燥温度—℃120干燥时间—HR4熔融温度—℃230～270建议模温—℃80

从表1可以看出，本实施例制备的聚碳酸酯合金经检测已达到国家电器行业对充电器壳体、开关面板的材料标准要求，实现了节能、减排、环保、再生资源利用的目的。

实施例2

一种由废旧聚碳酸酯材料制备的高性能聚碳酸酯合金，其原料配方是由如下重量份数的各组份组成：

废旧聚碳酸酯粉碎料                97份；

防火剂FR2025                    0.1份；

B-215长效热稳定剂                0.3份；        

SBS增韧剂                         2份；

抗滴落剂SN3300                   0.1份。

上述原料配方中，所述废旧聚碳酸酯粉碎料是将废旧聚碳酸酯材料经粉碎处理后得到的粒径小于等于10mm的粉碎料；所述废旧聚碳酸酯材料是指由纯聚碳酸酯制备的废旧电器或废旧水瓶，以及由聚碳酸酯含量占95%以上的材料制造的废旧电器或废旧水瓶，如废充电器、废开关面板、废矿泉水桶等。

上述原料配方中，所述防火剂FR2025、B-215长效热稳定剂、SBS增韧剂和抗滴落剂SN3300均为市售产品。

上述一种由废旧聚碳酸酯材料制备的高性能聚碳酸酯合金，其制备方法包括如下步骤：

步骤1. 废旧聚碳酸酯粉碎料的制备

收集废旧聚碳酸酯材料，使用截剪机对长度超过600mm的废旧聚碳酸酯材料进行截剪，使截剪后其长度小于600mm，再把截剪后的废旧聚碳酸酯材料与长度不超过600mm的废旧聚碳酸酯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，则为所需废旧聚碳酸酯粉碎料；

步骤2.按照上述原料配方将步骤1制备的废旧聚碳酸酯粉碎料、防火剂FR2025、B-215长效热稳定剂、SBS增韧剂和抗滴落剂SN3300装进立式圆筒型不锈钢容体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260℃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聚碳酸酯合金。

上述步骤1中，将收购来的废旧材料进行挑选确认，选出由纯聚碳酸酯制备的废旧电器或废旧水瓶，以及由聚碳酸酯含量占95%以上的材料制造的废旧电器或废旧水瓶；将废旧聚碳酸酯材料送进粉碎机进行粉碎，粉碎机要求电机功率为22kw～30kw，转速为1400转/分，通过传递变速刀具转速为700转/分。

采用ASTM国际标准对本实施例制备的聚碳酸酯合金进行性能测试，结果如表2所示。

表2 实施例2的聚碳酸酯合金的性能测试结果

性质方法单位数据比重ASTM D792—1.2模收缩ASTM D955%0.6拉伸强度ASTM D638Kg/c㎡620弯曲强度ASTM D638Kg/c㎡900延伸率 ASTM D90%100弯曲模数ASTM D90Kg/c㎡23000缺口冲击强度(1/8")(23℃)ASTM D256Kg·㎝/㎝60热变形温度ASTM D648℃128耐燃性UL94(1/8")V0干燥温度—℃120干燥时间—HR4熔融温度—℃240～280建议模温—℃80

从表2可以看出，本实施例的聚碳酸酯合金经检测已达到国家电器行业对充电器壳体、开关面板的材料标准要求，实现了节能、减排、环保、再生资源利用的目的。