CN114133645A - 一种废聚酯纤维/废聚乙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废聚酯纤维/废聚乙烯复合材料及其制备方法，废旧聚乙烯再生料为基质材料，废聚酯纤维作为增强材料，LLDPE‑g‑MAH作为增容剂，其中废聚酯纤维5％‑25％、再生聚乙烯70％‑93％、LLDPE‑g‑MAH 2‑10％，上述组分质量百分比之和为100％，利用双螺杆挤出机进行挤出共混，调整不同配方下挤出机加热分区和机头温度以及喂料机和螺杆转速，获得稳定连续的复合材料样条，切碎、干燥后获得废聚酯纤维/废聚乙烯复合材料粒子。利用注塑机制成标准测试样条，结果显示废聚酯纤维能显著提高废聚乙烯的拉伸强度和弯曲模量；本发明有助于提高废塑料再生产品的前度和使用价值，同时为废聚酯纤维和废塑料的再生利用提供了新的途径。
Description
技术领域
本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种废聚酯纤维/废聚乙烯复合材料的制备方法。
背景技术
塑料由于质量轻、价格低廉、性能优良，一经发明便在材料领域中得到了长足发展和广泛应用。随着社会经济的飞速发展，包装行业的发展也日新月异，对包装材料的需求更是大大增加。而在众多包装材料中，塑料制品的使用量约为25％。据报道，塑料的世界年产量已高达2亿多吨，包装用量约占其中的30％。塑料的发明和使用很大程度上方便了我们的生活，但大量的塑料废弃物及其难降解性无疑也给我们的生存环境带来了巨大的压力。资料显示仅2019年我国就产生废弃塑料6300万吨。
聚乙烯(PE)因价格低廉，性能优异，易加工的等多重优势，目前已成为世界上产量最大，应用最普遍的塑料之一。现代生产的发展和包装行业的崛起对PE材料的需求量日益增大，随即产生的大量废弃物也与日俱增。因此，如何实现废弃塑料的循环再生利用和提高再生资源的价值是当下研究的重点和热点。将回收来的废旧塑料重新熔融通过挤出等手段制成再生粒子是一种重要的废塑料资源化手段。但是，塑料在经过一次使用、二次熔融造粒及再次成型过程中都会发生老化，致使再生材料的强度远不及新料，应用范围大大受限。因此再生料一般都会通过添加一定比例的新料或通过改性增强等手段提高其强度。
聚酯纤维具有一系列优良性能，如断裂强度和弹性模量高，回弹性适中，耐热和耐光性好，熔点约为255℃左右，玻璃化温度约70℃，是一种发展速度最快、产量最高的合成纤维品种之一，广泛应用于纺织行业以及被服的填充物，但废聚酯纤维的再生利用率同样较低。本发明以废旧抱枕中填充的聚酯纤维为增强材料，改性废聚乙烯，马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯(LLDPE-g-MAH)为增容剂，改善聚酯纤维与聚乙烯的界面结合力，最终提高聚乙烯再生料的强度，降低其改性和使用成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种废聚酯纤维/废聚乙烯复合材料的制备方法，实现废聚酯纤维和废聚乙烯的循环再生利用，提高再生塑料的性能和利用价值。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种废聚酯纤维/废聚乙烯复合材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1：按质量百分比分别称取所需配料：废聚酯纤维、再生聚乙烯、LLDPE-g-MAH；
步骤2：设置挤出机各分段温度分别为一至八加热区，设置机头温度，设置好参数后让机器预热至少1小时；
步骤3：共混挤出，将按比例称好的废聚酯纤维、再生聚乙烯和LLDPE-g-MAH搅拌混合均匀，挤出前用纯的废聚乙烯先将机器清洗一遍，清洗出机器内的残留物质，然后调整喂料机转速和螺杆转速，将废聚酯纤维、再生聚乙烯和LLDPE-g-MAH混合物放入挤出机，样条匀速稳定挤出；
步骤4：将挤出的样条经水冷后用造粒机切碎成颗粒，获得废聚酯纤维/聚乙烯复合材料粒子；
步骤5：将切成颗粒状的废聚酯纤维/聚乙烯复合材料粒子铺平放至鼓风干燥箱内干燥，最终获得干燥的废聚酯纤维/聚乙烯复合材料粒子。
进一步地，所述步骤1中按质量百分比分别称取：废聚酯纤维5％-25％、再生聚乙烯70％-93％、LLDPE-g-MAH 2-10％，上述组分质量百分比之和为100％。
进一步地，步骤2中所述各区温度为：一至八加热区分别为165℃，170℃，174-178℃，174-178℃，176-180℃，176-180℃，178-182℃，178-182℃，机头温度185-195℃。
进一步地，步骤3中所述喂料机转速5-15rpm、螺杆转速20-30rpm。
进一步地，步骤5中所述鼓风干燥箱温度为70℃，干燥时间为1小时。
一种废聚酯纤维/废聚乙烯复合材料，所述废聚酯纤维/废聚乙烯复合材料采用如本申请所述的方法制备而成。
本发明的有益效果是：本发明利用回收的废聚酯纤维和聚乙烯再生料为原料，采用双螺旋挤出的方法制备出废聚酯纤维/废聚乙烯复合材料，为废聚酯纤维的再利用开辟了新的途径，同时提高了聚乙烯再生产品的强度从而提高其应用价值，为废聚合物变废为宝提供了新方法，同时缓解了废聚合物造成的环境污染问题。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的废聚酯纤维/聚乙烯复合材料断面的扫描电镜图像。
图2是聚乙烯再生料以及本发明实施例1，实施例2，实施例3所得复合材料的力学性能数据图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
一种废聚酯纤维/废聚乙烯复合材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1：称取所需配料，共1000g，其中各组分配比为：废聚酯纤维5％-25％、再生聚乙烯70％-93％、LLDPE-g-MAH 2-10％，上述组分质量百分比之和为100％；
步骤2：设置挤出机各分段温度分别为一至八加热区165℃，170℃，174-178℃，174-178℃，176-180℃，176-180℃，178-182℃，178-182℃，机头温度185-195℃，置好参数后让机器预热至少1小时；
步骤3：共混挤出，将按比例称好的废聚酯纤维、再生聚乙烯和LLDPE-g-MAH搅拌混合均匀，挤出前用纯的废聚乙烯先将机器清洗一遍，清洗出机器内的残留物质，然后调整喂料机转速5-15rpm、螺杆转速20-30rpm，将废聚酯纤维、再生聚乙烯和LLDPE-g-MAH混合物放入挤出机，样条匀速稳定挤出；
步骤4：将挤出的样条经水冷后用造粒机切碎成颗粒，获得废聚酯纤维/聚乙烯复合材料粒子；
步骤5：将切成颗粒状的废聚酯纤维/聚乙烯复合材料粒子铺平放至70℃的鼓风干燥箱内，干燥1小时，最终获得干燥的废聚酯纤维/聚乙烯复合材料粒子。
各组分及处理方式作用：
本实验用于制备废聚酯纤维/废聚乙烯复合材料的配料总共1000g。选用废旧聚乙烯再生粒子作为基质材料，废聚酯纤维作为增强材料，取自废抱枕中的聚酯纤维填充物，用剪刀将纤维长度剪短，最终长度约3-10mm不等，LLDPE-g-MAH作为增容剂，提高聚乙烯基质与聚酯纤维的界面结合力。
实施例1
分别称取50g聚酯纤维、930g聚乙烯、20g LLDPE-g-MAH，混合均匀。将挤出机各区温度设置为：一至八区分别为165℃，170℃，174℃，174℃，176℃，176℃，178℃，178℃，机头温度185℃，预热1小时。喂料转速调为15rpm，螺杆转速为25rpm，用500g纯的废聚乙烯再生料将机器清洗一遍，清洗出机器内的残留物质。然后调整喂料转速为15rpm，螺杆转速为20rpm，将混合料挤出共混，样条浸水冷却后再用切粒机切成颗粒。最后将颗粒放入70℃的鼓风干燥箱干燥1小时，得到废聚酯纤维/废聚乙烯复合材料粒子。
图1为实施例1制备的废聚酯纤维/聚乙烯复合材料断面的扫描电镜图像，从断面结构可以看出废聚酯纤维在聚乙烯再生料中分布均匀，没有出现明显的团聚现象，并且二者之间结合紧密，没有明显的空隙，材料基质也没有出现气泡。
实施例2
分别称取100g聚酯纤维、850g聚乙烯、50g LLDPE-g-MAH，混合均匀。将挤出机各区温度设置为：一至八区分别为165℃，170℃，176℃，176℃，178℃，178℃，180℃，180℃，机头温度190℃，预热1小时。喂料转速调为15rpm，螺杆转速为25rpm，用500g纯的废聚乙烯再生料将机器清洗一遍，清洗出机器内的残留物质。然后调整喂料转速为10rpm，螺杆转速为25rpm，将混合料挤出共混，样条浸水冷却后再用切粒机切成颗粒。最后将颗粒放入70℃的鼓风干燥箱干燥1小时，得到废聚酯纤维/废聚乙烯复合材料粒子。
实施例3
分别称取200g聚酯纤维、700g聚乙烯、100g LLDPE-g-MAH，混合均匀。将挤出机各区温度设置为：一至八区分别为165℃，170℃，178℃，178℃，180℃，180℃，182℃，182℃，机头温度195℃，预热1小时。喂料转速调为15rpm，螺杆转速为25rpm，用500g纯的废聚乙烯再生料将机器清洗一遍，清洗出机器内的残留物质。然后调节喂料转速为5rpm，螺杆转速为30rpm，将混合料挤出共混，样条浸水冷却后再用切粒机切成颗粒。最后将颗粒放入70℃的鼓风干燥箱干燥1小时，得到废聚酯纤维/废聚乙烯复合材料粒子。
利用本发明技术采用双螺杆挤出的方法，以最常见的可回收废塑料聚乙烯为原料，废旧抱枕中的聚酯纤维为增强材料，制备废聚酯纤维/废聚乙烯复合材料。图2中数据可以看出，废聚酯纤维的加入制备的废聚酯纤维/废聚乙烯复合材料其拉伸强度和弯曲模量均有明显的提高，为再生塑料性能的提升开辟了新的途径。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种废聚酯纤维/废聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1：按质量百分比分别称取所需配料：废聚酯纤维、再生聚乙烯、LLDPE-g-MAH；
步骤2：设置挤出机各分段温度分别为一至八加热区，设置机头温度，设置好参数后让机器预热至少1小时；
步骤3：共混挤出，将按比例称好的废聚酯纤维、再生聚乙烯和LLDPE-g-MAH搅拌混合均匀，挤出前用纯的废聚乙烯先将机器清洗一遍，清洗出机器内的残留物质，然后调整喂料机转速和螺杆转速，将废聚酯纤维、再生聚乙烯和LLDPE-g-MAH混合物放入挤出机，样条匀速稳定挤出；
步骤4：将挤出的样条经水冷后用造粒机切碎成颗粒，获得废聚酯纤维/聚乙烯复合材料粒子；
步骤5：将切成颗粒状的废聚酯纤维/聚乙烯复合材料粒子铺平放至鼓风干燥箱内干燥，最终获得干燥的废聚酯纤维/聚乙烯复合材料粒子。
2.根据权利要求1所述的一种废聚酯纤维/废聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中按质量百分比分别称取：废聚酯纤维5％-25％、再生聚乙烯70％-93％、LLDPE-g-MAH 2-10％，上述组分质量百分比之和为100％。
3.根据权利要求1所述的一种废聚酯纤维/废聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中所述各区温度为：一至八加热区分别为165℃，170℃，174-178℃，174-178℃，176-180℃，176-180℃，178-182℃，178-182℃，机头温度185-195℃。
4.根据权利要求1所述的一种废聚酯纤维/废聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3中所述喂料机转速5-15rpm、螺杆转速20-30rpm。
5.根据权利要求1所述的一种废聚酯纤维/废聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤5中所述鼓风干燥箱温度为70℃，干燥时间为1小时。
6.一种废聚酯纤维/废聚乙烯复合材料，其特征在于，所述废聚酯纤维/废聚乙烯复合材料采用如权利要求1-5任一项所述的一种废聚酯纤维/废聚乙烯复合材料制备方法制备而成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220304 |
|
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