一种低碳排放循环再生复合材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种低碳排放循环再生复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

聚丙烯树脂是一种质轻、价格低廉，易加工成型，应用十分广泛的高分子材料，尤其在汽车轻量化节能的理念下，大多数零部件都采用塑料装饰件。在一辆汽车的塑料使用占比中聚丙烯材料单品使用量高达几十公斤。随着人们消费水平不断提高，汽车占有率也逐年提高，一方面塑料材料的使用消耗量不断攀升，同时报废汽车比例也不断增大，因而也产生大量聚丙烯材料报废制件，例如门板、立柱、保险杠，仪表板、装饰板等。

聚丙烯的来源还是石油化工，为不可再生资源，为节约能源消耗，降低碳排放，其中实现聚丙烯材料的重复多次利用以及使用循环再生料是一条高效有力的途径。由于循环再生料多为日常家电、汽车产品回收破碎造粒得来，例如洗衣机内桶、电瓶壳、汽车内外饰零部件等，来源很杂，一般多含有许多杂质、油墨、油污等，而且循环再生料经过多次注塑加工，聚丙烯分子链链段分解断裂，力学性能衰减严重，二次使用时很难达到成型使用的外观及力学要求，而且具有较为强烈的刺激性气味。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种低碳排放循环再生复合材料及其制备方法和应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种低碳排放循环再生复合材料，包括以下重量份原料：

再生料60～80份，

增韧剂5～15份；以及

改性芳纶纤维2～10份；

其中，所述的改性芳纶纤维制备方法包括以下步骤：

所述硅烷偶联剂/无水乙醇混合溶液，加入多孔纳米石英粉，充分搅拌，形成混合悬浊液，再加入上一步表面刻蚀的芳纶纤维，多孔纳米石英粉负载结合在芳纶纤维刻蚀表面凹槽形成粗糙界面。

可选地，所述的再生料为洗衣机桶料、日杂料、电瓶壳料、聚丙烯制件破碎料中的至少一种。

可选地，所述的增韧剂为乙烯-丙烯共聚物、乙烯-已烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物和乙烯-辛烯共聚物中的一种或几种。

可选地，还包括以下任一一种或多种重量份原料：

可选地，所述熔体清洗剂为质量分数为2％的表面活性剂/去离子水溶液。

可选地，所述润滑剂为芥酸酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸酰胺中的至少一种。

可选地，所述抗氧剂包括：受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂。

可选地，所述的耐候剂选自受阻胺类或紫外线吸收剂。

可选地，所述的再生复合材料制备方法包括以下步骤：再生料、增韧剂、滑石粉、润滑剂、抗氧剂以及耐候剂进行混合均匀，然后加入到双螺杆挤出机中进行熔融、混合、分散，改性芳纶纤维通过侧喂料加入，熔体清洗剂通过计量称设置比例，经过注水枪在双螺杆混合段注入，然后经过塑化、挤出、造粒，制备得到低碳排放循环再生复合材料。

上述的复合材料在汽车内外饰及家电产品制造中的应用。

本发明的有益效果：

1、本发明采用通过对芳纶纤维进行两步法改性，首先对芳纶纤维表面进行刻蚀处理，使其具有一定的螺纹式凹槽，进一步通过偶联剂处理表面负载大量纳米多孔石英粉，使其具有较大程度不规则多孔结构粗糙表面又避免对芳纶纤维过度刻蚀造成性能损伤，提高芳纶纤维与再生料树脂的结合力与相容性，改善再生料链段断裂的性能损伤的弊端。

2、通过在挤出改性造粒过程中，对熔融状态的再生料熔体注入熔体清洗剂，在挤出机螺筒内对熔融树脂进行高温雾化深度清洁，去除再生料残留顽固杂质油污和小分子VOC，从而提高再生料材料二次使用产品外观及气味。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

取60份再生料、15份滑石粉、10份增韧剂、0.8份硬脂酸钙润滑剂、0.5份1010抗氧剂、0.5份5590耐候剂加入高速混合搅拌机中进行充分搅拌混合15min，将混合均匀的混合物料投入双螺杆挤出机中进行熔融、混合、分散，10份改性芳纶纤维通过侧喂料加入，5份熔体清洗剂由压力泵经注水枪在双螺杆混合段注入，然后各组分经过塑化、挤出、造粒，制备得到低碳排放循环再生复合材料。

实施例2

取60份再生料、20份滑石粉、10份增韧剂、0.6份硬脂酸钙润滑剂、0.6份1010抗氧剂、0.4份5590耐候剂加入高速混合搅拌机中进行充分搅拌混合15min，将混合均匀的混合物料投入双螺杆挤出机中进行熔融、混合、分散，5份改性芳纶纤维通过侧喂料加入，4份熔体清洗剂由压力泵经注水枪在双螺杆混合段注入，然后各组分经过塑化、挤出、造粒，制备得到低碳排放循环再生复合材料。

实施例3

取62份再生料、20份滑石粉、15份增韧剂、0.5份硬脂酸钙润滑剂、0.4份1010抗氧剂、0.3份5590耐候剂加入高速混合搅拌机中进行充分搅拌混合15min，将混合均匀的混合物料投入双螺杆挤出机中进行熔融、混合、分散，2份改性芳纶纤维通过侧喂料加入，1份熔体清洗剂由压力泵经注水枪在双螺杆混合段注入，然后各组分经过塑化、挤出、造粒，制备得到低碳排放循环再生复合材料。

实施例4

取80份再生料、5份滑石粉、5份增韧剂、0.1份硬脂酸钙润滑剂、0.2份1010抗氧剂、0.1份5590耐候剂加入高速混合搅拌机中进行充分搅拌混合15min，将混合均匀的混合物料投入双螺杆挤出机中进行熔融、混合、分散，3份改性芳纶纤维通过侧喂料加入，6份熔体清洗剂由压力泵经注水枪在双螺杆混合段注入，然后各组分经过塑化、挤出、造粒，制备得到低碳排放循环再生复合材料。

对比例1

不添加改性芳纶纤维，其他组分及添加量和制备方法均与实施例1相同。

对比例2

不注入熔体清洗剂，其他组分及添加量和制备方法均与实施例1相同。

表1：实施例1～4和对比例1～2中各样品部分指标性能

由表1中的测试数据可以看出，通过在再生料配方体系引入本发明改性的芳纶纤维能够弥补再生料分子链断裂缺陷，显著提高再生料综合性能，同时通过在造粒过程中注入熔体清洗剂对再生料树脂熔体进行深度清洗能够去除再生料中残留的顽固油污杂质及VOC小分子，能够改善再生料的外观品质和气味性，从而进一步扩大了循环再生料的使用范围。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、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。