用于重物包装编织袋的废旧聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物及其扁丝的制备方法

摘要

本发明公开了一种用于重物包装编织袋的废旧聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物及其扁丝的制备方法，该组合物由废旧聚丙烯组合物和废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物组成，其中，废旧聚丙烯组合物包含废旧PP、LLDPE、相容剂、抗氧剂和填充剂；废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物包含废旧PET、扩链剂和抗氧剂。其扁丝的制备方法采用单螺杆挤出－双螺杆增粘－双螺杆共混－熔体泵计量－成膜－制扁丝工艺流程。该组合物成本低，能制备出强度满足重物包装编织袋的扁丝，该方法提供了废旧聚酯瓶回收利用的新途径和新用途，有利于废旧聚酯瓶的回收利用，从而有利于资源循环利用和保护环境。

说明书

技术领域

本发明涉及用于制备重物包装编织袋的材料，特别是一种用于制备重物包装编织袋的废旧聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物及其扁丝的制备方法，属于高分子复合材料制备、塑料成型加工及废旧塑料回收利用领域。 

背景技术

随着社会和科技的高速发展，塑料制品在人们生活中扮演者重要而又不可替代的角色，它的使用量更是大的惊人，然而，很多塑料制品在自然条件下是不可降解的，这就意味着将面临着无法回避的“白色污染”。虽然这种对环境的影响更多的体现在视觉感官上，还不至于像汽车尾气或残留农药那样对人造成直接的危害，但仍然要从长远的、更为负责的角度认真对待这种负面影响。因此，废旧塑料的回收与利用，既是塑料工业持续发展的关键，又是解决生态环境污染的重要举措，引起了广泛关注，投入了大量的人力、物力，进行了大量的研究工作，取得了许多成就。 

聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）主要用于生产纤维、饮料瓶、食用油瓶等。我国每年PET瓶废弃量达700万吨以上，其中一半左右回收作为短纤维使用，附加值低，还有近一半需要寻找新的回收出路。聚丙烯（PP）是目前产量及用量较大的通用型塑料，在国民经济各领域均得到了广泛的应用。近十年来，我国聚丙烯消费量以年均17.59%的速度增长，大大超过了世界平均增上水平。旺盛的市场需求也催生了聚丙烯产能和产量的快速增长。目前我国全年PP塑料编织袋产量达1200万吨，已成为我国聚丙烯消费量最大的领域，其每年废弃量很大。PP的回收利用已很普及，但由于PP不耐老化，而且多次加工后产生降解，分子量下降，利用其制备的产品强度低。而PET强度高，耐老化，因此将废旧PET与废旧PP进行共混改性，既扩大了回收PET的应用范围，又满足了PP的市场需求，更为主要的是共混改性可以实现回收PET与聚丙烯在性能和成本上的互补。废弃PET与回收PP的再利用与循环经济密切相关，已经成研究的热点。 

全国塑编行业2011年产量达1200万吨，是塑料加工领域最大的行业之一，市场容量巨大，如果按前期10%的市场占有率，则全年就需求120万吨。如能在塑编行业应用将是 废旧PET瓶片新的回收利用增长点，推广以后，全年即可回收利用360万吨，对保护环境和支持可持续发展具有重要的意义。 

目前国内外均未见废旧PET/PP复合材料制丝和编织的报道，有一些PET/PP共混合金材料的报道，主要集中在两者相容性的改善上，使用不同相容剂来提高两者的相容性，研究了复合材料的力学性能，但使用该复合材料制备单丝进而编织成袋还未见报道。 

发明内容

本发明实施方式要解决的技术问题是提供一种用于重物包装编织袋的废旧聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物及其扁丝的制备方法，可有效利用回收聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯制得低成本、高强度用于重物包装编织袋的组合物。 

本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 

本发明实施方式提供一种用于重物包装编织袋的废旧聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物，该组合物由废旧聚丙烯组合物和废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物按1：0.8～1.5的重量比组成，其中， 

废旧聚丙烯组合物包含按质量份计的以下组分： 

废旧聚丙烯        60～80； 

线性低密度聚乙烯  5～10； 

相容剂            10～14； 

抗氧剂            0.45； 

填充剂            30； 

废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物包含按质量份计的以下组分： 

废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯    20～40； 

扩链剂                      0.1～0.9； 

抗氧剂                      0.1～0.3。 

本发明实施方式提供一种用于重物包装编织袋的废旧聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物扁丝的制备方法，包括以下步骤： 

按权利要求1的配方取废旧聚丙烯组合物和废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物的各原料； 

将制备废旧聚丙烯组合物的废旧聚丙烯、相容剂、线性低密度聚乙烯、抗氧剂和填充剂加入高速混合机中，在500～1500转/分钟条件下高速混合1～2分钟后出料，将得到的废 旧聚丙烯混合物加入到第一挤出机中熔融混炼； 

将制备废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物的废旧聚对苯二甲酸乙二醇、扩链剂和抗氧剂加入到高速混合机中，在500～1500转/分钟条件下高速混合到150℃得到废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物，在密闭状态下将得到的废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物输送到第二挤出机中进行扩链反应； 

将两台挤出机中的挤出熔体加入到第三挤出机中进行共混，经第三挤出机的熔体计量泵和T型机头挤出→水槽冷却→拉膜→分切→热拉伸取向→热定型→收卷后，制备得到废旧聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物扁丝。 

由上述提供的技术方案可以看出，通过向废旧PP组合物中加入废旧PET组合物，使得到的组合物成本低，在用该组合物制备重物包装编织袋的扁丝时，其强度提高，能满足制备重物包装用编织袋的要求，并且由于废旧PET的回收成本比废旧PP的低，可有效降低扁丝以及编制袋的成本，同时有利于废旧塑料的资源化再利用，为废旧PET的回收利用开辟了新的途径，有利于环境保护及可持续发展。 

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。 

本发明实施例提供一种废旧聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物，是一种可用于重物包装编织袋的材料，该组合物由废旧聚丙烯组合物和废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物按1：0.8～1.5的重量比组成，其中， 

废旧聚丙烯组合物（废旧PP组合物）包含按质量份计的以下组分： 

废旧聚丙烯（废旧PP）        60～80； 

线性低密度聚乙烯（LLDPE）   5～10； 

相容剂                      10～14； 

抗氧剂                      0.45； 

填充剂                      30； 

废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物（废旧PET组合物）包含按质量份计的以下组分： 

废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯（废旧PET）    20～40； 

扩链剂                                 0.1～0.9； 

抗氧剂            0.1～0.3。 

上述组合物中，废旧聚丙烯采用各种废旧编织袋、废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯瓶标签等。 

上述组合物中，线性低密度聚乙烯（LLDPE）的熔融指数（MI）为0.1～5，优选MI＝1～3。LLDPE的加入可以提高废旧PP/PET混合物的断裂伸长率。 

上述组合物中，相容剂为聚烯烃-马来酸酐（MAH）接枝共聚物，优选：HDPE-g-MAH、POE-g-MAH、LLDPE-g-MAH、LLDPE-g-MAH、PP-g-MAH中的一种或至少两种的混合物。PET属于极性聚合物，PP属非极性聚合物，两者溶解度参数相差较大，属于热力学不相容体系。相容剂起到“表面活性剂”作用，减小界面张力，增加界面黏结强度，减小分散尺寸，从而提高相容性。 

上述组合物中，所采用的填充剂为碳酸钙或滑石粉，优选碳酸钙。添加填充剂，不仅可以大大降低成本，还可以提高复合材料的性能。碳酸钙一般采用填充母粒，其价格低廉，白度高，同时对塑料冲击韧性影响小，因此优选碳酸钙。 

上述组合物中，扩链剂采用环氧类扩链剂或酸酐类扩链剂或它们的混合物。优选采用环氧类SAG-008和/或均苯四甲酸二酐（PDMA）。由于回收PET在使用和加工过程中经历生物、热、氧、机械等作用引起分子链的断裂，分子量下降，导致熔体强度下降，因此添加扩链剂来提高废旧PET的分子量，进而提高复合材料的拉丝工艺性能和力学性能。 

上述组合物中，所述废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯采用废旧聚酯瓶片，可采用回收的矿泉水瓶、可乐瓶、纯净水瓶以及纯净水桶等制成的废旧聚酯瓶片，可对废旧聚酯瓶片清洗并干燥至少八个小时，保证其干净、干燥。 

上述组合物中，废旧PP组合物以及废旧PET组合物中所采用的抗氧剂均为抗氧剂1010和168的混合物，混合物中抗氧剂1010与抗氧剂168的质量比为1：1～1：5，优选1：2。由于PP和PET在加工过程中易产生氧化降解，因此必须添加抗氧剂来阻止或减少回收料的氧化降解。 

本发明实施例还提供一种用于重物包装编织袋的废旧聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物扁丝的制备方法，是一种采用单螺杆挤出－双螺杆增粘－双螺杆共混－熔体泵计量－成膜－制扁丝工艺流程，该方法具体包括以下步骤： 

按上述配方取废旧聚丙烯组合物和废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物的各原料； 

将制备废旧聚丙烯组合物的废旧聚丙烯、相容剂、线性低密度聚乙烯、抗氧剂和填充 剂加入高速混合机中，在500～1500转/分钟条件下高速混合1～2分钟后出料，将得到的废旧聚丙烯混合物加入到第一挤出机中熔融混炼； 

将制备废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物的废旧聚对苯二甲酸乙二醇、扩链剂和抗氧剂加入到高速混合机中，在500～1500转/分钟条件下高速混合到150℃得到废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物，在密闭状态下将得到的废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物输送到第二挤出机中进行扩链反应； 

将两台挤出机中的挤出熔体按1：0.8～1.5的重量比（即废旧聚丙烯组合物：废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物的重量比为1：0.8～1.5）加入到第三挤出机中进行共混，经第三挤出机的熔体计量泵和T型机头挤出→水槽冷却→拉膜→分切→热拉伸取向→热定型→收卷后，制备得到废旧聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物扁丝。 

上述方法中，制备废旧聚丙烯组合物的第一挤出机采用单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，其长径比为25～33，挤出温度为200～250℃；优选采用单螺杆挤出机，其长径比为25～33，优选28～30，挤出温度在200～250℃之间。单螺杆挤出机吃料量大，特别适用于丝状、片状等废旧PP的进料。 

上述方法中，制备废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物的第二挤出机采用双螺杆挤出机，其螺杆长径比为28～36，螺杆组合为中低剪切速率组合，挤出温度为180～240℃。双螺杆混合效果好，便于扩链剂充分分散，扩链效果好。 

上述方法中，共混废旧聚丙烯组合物和废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物的第三挤出机采用双螺杆挤出机，其螺杆长径比为28～36，螺杆组合为中剪切速率组合，挤出温度为180～240℃，在成膜机头前设有熔体计量泵，废旧聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物扁丝取向温度为240～280℃，拉伸比为5～7，热定型温度为220～260℃。由于在PP中加入了PET，而PET熔点高，不易拉伸取向，制扁丝难度大，因此拉伸工艺要掌握好。双螺杆混合效果好，可使PP和PET充分混合，相容性提高。在成膜机头前加装熔体计量泵，提高出料平稳性。 

下面对本发明实施例作进一步地详细描述。 

本发明是废旧PP/PET用于制备扁丝的组合物及制备方法，该组合物可以用于塑编行业中。为便于理解，下面结合实施例对本发明的具体实施过程作进一步说明。 

对比例及实施例1-3及对比例 

对比例采用废旧聚丙烯（一级回收料）为原料，通过单螺杆挤出机经挤出→拉膜→分丝→取向→定形→卷取后得到传统的扁丝。 

实施例1－3及对比例配方见表1。 

表1实施例1－3及对比例的废旧PP/废旧PET组合物配方表 

以上述组合物制备用于重物包装编织袋的废旧聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物扁丝的方法如下： 

制备废旧聚丙烯组合物：将废旧聚丙烯组合物的废旧聚丙烯（一级回收料）加入到高速混合机中，加入相容剂等其它组分，在500～1500转/分钟条件下高速混合1～2分钟后 出料，将混合物加入到单螺杆挤出机（第一挤出机）中熔融混炼（工艺参数见表2）； 

制备废旧PET组合物：将废旧PET(回收的PET瓶片)加入到高速混合机中，加入扩链剂和抗氧剂后在500～1500转/分钟条件下高速混合到150℃后，通过密闭管道输送到另一双螺杆挤出机（第二挤出机）中熔融进行扩链增粘（工艺参数见表3）。将两台挤出机中的挤出熔体直接流入到第三台双螺杆挤出机（第三挤出机）中进行混炼（工艺参数见表4），通过第三台双螺杆挤出机上设置的熔体计量泵和T型机头挤出→水槽冷却→拉膜→分切→热拉伸取向→热定型→收卷后，即得到废旧聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物扁丝。 

表2为实施例1－3的废旧PP组合物挤出工艺参数 

表2中（单螺杆挤出机， 长径比为28） 

表3为实施例1－3的废旧PET组合物熔融增粘工艺参数 

表3中（双螺杆挤出机， 长径比为32） 

表4为实施例1－3的废旧PP/PET共混挤出工艺参数 

表4为（双螺杆挤出机， 长径比为36） 

上述方法中，扁丝取向温度为240～280℃，拉伸比为5～7，热定型温度220～260℃。 

对比例及实施例1－3的性能见表4。 

表5为废旧PP和废旧PET组合物扁丝的性能 

从表5可以看出，在废旧PP中加入20%～40%的废旧PET后制得的扁丝，其强度提高，断裂伸长率稍有下降，但仍能满足编织要求。因此，采用废旧PET对废旧PP进行共混改性制备的扁丝，可提高扁丝的强度，从而可制备重物包装用编织袋，如水泥包装袋等。更为重要的是，由于废旧PET的回收成本比废旧PP的低，所以可以降低扁丝成本，同时有利于废旧塑料的资源化再利用，有利于环境保护。 

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。