由废弃医用塑料输液容器聚丙烯制备的增韧再生改性粒料的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种由来自废弃医用塑料输液容器的聚丙烯料制备的增韧再生改性料及其制备方法和用途。本发明的增韧再生改性料韧性好、易加工、成本低，适合于耐寒和抗冲击材料的制备。
【专利说明】由废弃医用塑料输液容器聚丙烯制备的增韧再生改性粒料
【技术领域】
[0001] 本发明属于废弃物资源再利用领域，特别是涉及医用废弃塑料的资源再利用领 域，具体地说，本发明涉及由来自废弃医用塑料输液容器聚丙烯料制备的增韧再生改性粒 料，本发明还涉及其制备方法和用途。
【背景技术】
[0002] 目前，在医用输液容器产品中大量使用一次性塑料制品，一次性塑料输液容器 (包括一次性的塑料瓶和塑料软袋）以及一次性的塑料注射器的使用数量非常巨大。可是， 其使用在带来方便的同时，也产生了大量的废弃物，而且这些塑料制品的生产需要大量消 耗石油资源。如果只对这些废弃医用塑料输液容器进行填埋、焚烧处理，不但浪费资源、而 且会严重污染环境。因而，加强废弃塑料的回收和循环利用，不仅可以减少污染、保护环境， 而且可以节约资源，意义重大。
[0003] 聚丙烯（PP)是三大通用塑料之一，在输液容器中广泛应用，因此在废弃医用塑料 容器中占有较大的比重。
[0004] 再生PP材料性能主要的不足是其抗冲击强度较低，所以如何提高废弃PP塑料再 生利用后的韧性，从而提高其抗冲击强度十分必要。目前对提高废弃PP再生料性能的改性 研究不多，特别是医用塑料容器PP料的改性几乎没有。
[0005] -般来说，对于增韧改性常用的方法有加入弹性体和无机填料碳酸钙（CaC03)等。 另外，通过β晶型成核剂诱导PP生成具有良好韧性的β晶型结晶，可以提高抗冲击强度， 进而提商废弃ΡΡ再生后的性能。
[0006] 但是在现有技术中，为了增韧而需要加入大量的弹性体，由于其价格昂贵，所以生 产成本较高。另外，碳酸I丐填料的粒度等参数的选择也会对改性材料的性能产生很大影响。
[0007] 所以，人们一直尝试寻找如何在不明显降低拉伸强度等性能和不增加成本的前提 下，较大限度地提高废弃ΡΡ复合材料的冲击强度。本发明综合采用多种增韧改性技术对废 弃医用塑料输液容器进行增韧改性，实现了这一目的。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于提供一种由来自废弃医用塑料输液容器的聚丙烯料制备的增 韧再生改性粒料。
[0009] 为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
[0010] 一种由废弃医用塑料输液容器聚丙烯制备的增韧改性粒料，具有如下组成：
[0011] 废弃医用塑料输液容器聚丙烯料 45-90份，优选70 - 82份 乙烯辛烯共聚物 5-15份，优选8 -10份 活性碳酸钙 5-30份，优选10-20份 大分子相容剂 0-5份，优选2 - 3份 β晶成核剂 0-0.3份，优选0.05 - 0.1份 硬脂酸盐 0.00Μ份，优选0.05 - 0_15份 抗氧剂 0.3-0.6份，优选0.4 -0_6份。
[0012] 上述废弃医用塑料输液容器聚烯烃增韧改性粒料中，可任选地加入聚丙 烯树脂新料0-10份，其熔融指数约为2-5g/10min (230 °C /2. 16kg)，优选为2. 8g/ min(230°C /2. 16kg)。
[0013] 上述废弃医用塑料输液容器聚烯烃增韧改性粒料中，所述乙烯辛烯共聚物（POE) 的熔融指数为 〇· 5-2. 0g/10min(190°C /2. 16kg)，优选为 0· 6-0. 8g/10min(190°C /2. 16kg)。 乙烯辛烯共聚物起到增韧的作用。
[0014] 上述废弃医用塑料输液容器聚烯烃增韧改性粒料中，所述大分子相容剂为马来酸 酐接枝乙烯辛烯共聚物（POE-g-MAH)或马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH)，其中POE-g-MAH 的接枝率为〇· 6-1. 0 %，优选为0· 7-0. 8 %，熔融指数为0· 5-3g/10min (190°C /5kg)，优选 为1?2g/min(19(TC /5kg) ;PP-g-MAH的接枝率为0. 8-1. 3%，优选为1. 1% ;烙融指数为 80-150g/10min(190°C /2. 16kg)，优选为 110g/10min(190°C /2. 16kg)。大分子相容剂的加 入，可提1?体系相容性。
[0015] 上述废弃医用塑料输液容器聚烯烃增韧改性粒料中，所述成核剂例如为WBG-2型 β晶型稀土成核剂（购自广东炜林纳新材料科技股份有限公司）。
[0016] 上述废弃医用塑料输液容器聚烯烃增韧改性粒料中，所述碳酸钙为活性碳酸钙， 粒径为80纳米-5微米（购自福建省三农碳酸钙有限责任公司），其加入目的主要是提高韧 性、降低成本。
[0017] 上述废弃医用塑料输液容器聚烯烃增韧改性粒料中，所述硬脂酸盐起润滑剂作 用，可以提高加工性能。其例如为硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌、硬脂酸镉，例如可以为硬 脂酸钙（购自高密市东方化工有限公司）。
[0018] 所述抗氧化剂由作为主抗氧剂的受阻酚类抗氧剂（也称为抗氧剂1)，例如四 [β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010,购自梯希爱（上海） 化成工业发展有限公司）和作为辅抗氧剂的亚磷酸酯类抗氧剂（也称为抗氧剂2)，例如三 [2. 4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168,购自梯希爱（上海）化成工业发展有限公 司）以1 : 2-1 : 3的比例复配而成，有很好的协同效应。
[0019] 本发明的增韧改性粒料具有的拉伸强度范围为22-36MPa，抗冲击强度范围 8-53kJ/m2,断裂伸长率均大于800%。
[0020] 本发明的目的还在于提供制备废弃医用聚丙烯塑料输液容器的增韧再生改性粒 料的方法，包括如下步骤：
[0021] (1)将废弃医用塑料输液容器聚丙烯料、聚丙烯树脂新料、乙烯辛烯共聚物、活性 碳酸钙、硬脂酸盐、乙烯辛烯共聚物接枝物、β晶型稀土成核剂WBG-2、主抗氧剂和辅抗氧 剂等置于混合机中，混合机的转速为20-80rpm，高速混合3-10min。
[0022] (2)将（1)步骤中和混合物加入双螺杆挤出机中以挤出温度180_230°C，螺杆转速 60-180rpm，喂料速度10-60rpm，进行熔融混炼挤出注塑，切割造粒。
[0023] 本发明的粒料任选地可以进一步进行退火处理。
[0024] 本发明进一步涉及本发明的增韧改性粒料的用途。本发明的增韧改性粒料可用于 制备耐低温、抗冲击强度要求高的产品，例如用于中档汽车保险杆的制备。
[0025] 本发明的有益效果体现于：以来自废弃医用塑料输液容器的聚丙烯料为主体原 料，加入乙烯辛烯共聚物以及成本低廉的增韧改性剂活性碳酸钙、β晶型稀土成核剂，添加 助剂组分进行改性，在不影响其他材料性能和不增加成本的前提下，较大限度地提高了废 弃ΡΡ复合材料的冲击强度，制备得到的废弃医用塑料输液容器聚烯烃再生改性料韧性好、 易于加工，适合于耐低温、耐冲击产品的制备，很好地实现了医用塑料输液容器废弃物的资 源化再利用。
[0026] 在本发明中，除非另外特别说明，所有份数均为重量份。所使用的各种改性添加剂 均可商品购得。本发明中使用的废弃的医用塑料输液容器聚丙烯，从北京市卫生局由各医 院统一集中归置并进行过杀菌消毒的一次性输液袋废弃物，用粉碎机进行粉碎得到初步的 纯塑料颗粒物，其来源可保证并且不存在卫生安全方面的问题。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合实施例进一步详细说明本发明。
[0028] 实施例1
[0029] (1)将75重量份废弃医用塑料输液容器聚丙烯料、15重量份乙烯辛烯共聚物 (ENGAGE8150陶氏塑料）、10重量份活性碳酸钙（粒径5微米）、0. 1重量份硬脂酸钙（购自 高密市东方化工有限公司）、3重量份P0E-g-MAH(CMG5805,南通日之升高分子新材料科技 有限公司）、0.1重量份抗氧剂1010(购自梯希爱（上海）化成工业发展有限公司）和0.2 重量份抗氧剂168(购自梯希爱（上海）化成工业发展有限公司）等置于混合机中，混合机 的转速为30rpm，高速混合3min ;
[0030] ⑵将步骤（1)中的混合物加入双螺杆挤出机中以挤出温度180-230°c，螺杆转速 180rpm，喂料速度40rpm，进行熔融混炼挤出注塑，切割造粒。
[0031] 标准试样样条经过超过24小时环境放置处理后，按照GB/T 1040-92塑料拉伸性 能试验方法以50mm/min的拉伸速度测试所得粒料的拉伸强度，按照GB/T 1843-1996塑料 悬臂梁冲击试验方法测试所得粒料的缺口冲击强度，缺口类型A，每组测5个试样并取其平 均值作为测试结果。
[0032] 测得拉伸强度为30MPa，悬臂梁缺口冲击强度为42kJ/m2,断裂伸长率超过800%。
[0033] 实施例2
[0034] (1)将70重量份废弃医用塑料输液容器聚丙烯料、10重量份乙烯辛烯共聚物 (ENGAGE8150陶氏塑料）、20重量份活性碳酸钙（粒径5微米）、0. 2重量份硬脂酸钙（购自 高密市东方化工有限公司）、3重量份P0E-g-MAH(CMG5805,南通日之升高分子新材料科技 有限公司）、0.1重量份抗氧剂1010(购自梯希爱（上海）化成工业发展有限公司）和0.2 重量份抗氧剂168(购自梯希爱（上海）化成工业发展有限公司）等置于混合机中，混合机 的转速为30rpm，高速混合3min。
[0035] (2)将（1)步骤中和混合物加入双螺杆挤出机中以挤出温度180_230°C，螺杆转速 180rpm，喂料速度40rpm，进行熔融混炼挤出注塑，切割造粒。
[0036] 如实施例1所述的测定方法测定所得改性料的拉伸强度为30MPa，室温缺口冲击 强度为15kJ/m 2,断裂伸长率超过800%。
[0037] 实施例3
[0038] (1)将70重量份废弃医用塑料输液容器聚丙烯料、10重量份乙烯辛烯共聚物 (ENGAGE8150陶氏塑料）、20重量份粒径5微米的活性碳酸钙、0. 2重量份硬脂酸钙（购自高 密市东方化工有限公司）、3重量份P0E-g-MAH(CMG5805,南通日之升高分子新材料科技有 限公司）、〇. 1重量份β晶型稀土成核剂WBG-2 (购自广东炜林纳材料有限公司）、0. 1重量 份抗氧剂1010 (购自梯希爱（上海）化成工业发展有限公司）和〇. 2重量份抗氧剂168 (购 自梯希爱（上海）化成工业发展有限公司）等置于混合机中，混合机的转速为30rpm，高速 混合3min。
[0039] (2)将（1)步骤中的混合物加入双螺杆挤出机中以挤出温度180_230°C，螺杆转 速180rpm，喂料速度40rpm，进行熔融混炼挤出注塑，切割造粒。所得改性料的拉伸强度为 30MPa，室温缺口冲击强度为15kJ/m 2,断裂伸长率超过800%。
[0040] (3)将⑵步骤中的造粒料在125 °C退火15分钟。
[0041] 如实施例1所述的测定方法测定所得粒料的室温缺口冲击强度为41kJ/m2,断裂伸 长率超过800%。
[0042] 实施例4
[0043] (1)将82重量份废旧医用塑料输液袋聚丙烯料、8重量份乙烯辛烯共聚物（ENGAGE 8150陶氏塑料）、10重量份粒径80纳米-100纳米的活性纳米碳酸钙、0. 1重量份硬脂酸盐、 3重量份P0E-g-MAH(CMG5805,南通日之升高分子新材料科技有限公司）、0. 1重量份抗氧剂 1(购自梯希爱（上海）化成工业发展有限公司）和0.2重量份抗氧剂2 (购自梯希爱（上 海）化成工业发展有限公司）等置于混合机中，混合机的转速为30rpm，高速混合3min。
[0044] (2)将（1)步骤中的混合物加入双螺杆挤出机中以挤出温度180_230°C，螺杆转速 180rpm，喂料速度40rpm，进行熔融混炼挤出注塑，切割造粒。
[0045] 如实施例1所述的测定方法测定所得粒料的拉伸强度为35MPa，室温缺口冲击强 度为40kJ/m 2,断裂伸长率超过800 %。
[0046] 实施例5
[0047] (1)将82重量份废弃医用塑料输液容器聚丙烯料、8重量份乙烯辛烯共聚物 (ENGAGE8150陶氏塑料）、10重量份的粒径80纳米-100纳米活性碳酸钙、0. 1重量份硬脂 酸盐、3重量份P0E-g-MAH(CMG5805,南通日之升高分子新材料科技有限公司）、0. 075重量 份β晶型稀土成核剂WBG-2(购自广东炜林纳材料有限公司）、0. 15重量份抗氧剂1010(购 自梯希爱（上海）化成工业发展有限公司）和0.3重量份抗氧剂168 (购自梯希爱（上海） 化成工业发展有限公司）等置于混合机中，混合机的转速为30rpm，高速混合3min。
[0048] (2)将（1)步骤中的混合物加入双螺杆挤出机中以挤出温度180_230°C，螺杆转 速180rpm，喂料速度40rpm，进行熔融混炼挤出注塑，切割造粒。所得改性料的拉伸强度为 34MPa，室温缺口冲击强度为40kJ/m2，断裂伸长率超过800 %。
[0049] (3)将⑵步骤中的造粒料在125°C退火10分钟。
[0050] 如实施例1所述的测定方法测定所得粒料的室温缺口冲击强度为51kJ/m2,断裂伸 长率超过800%。
[0051] 由上述实施例可以看出，本发明的改性粒料均可获得很好的缺口冲击强度。
【权利要求】
1. 一种由废弃医用塑料输液容器聚丙烯制备的增韧改性粒料，具有如下组成： 废弃医用塑料输液容器聚丙烯料 45-90重量份 乙烯辛烯共聚物 5-15重量份 活性碳酸钙 5-30重量份 大分子相容剂 0-5重量份 β晶成核剂 0-0.3重量份 硬脂酸盐 0.001-1重量份 抗氧剂 0.3-0.6重量份 聚丙烯树脂新料 0-10重量份。
2. 根据权利要求1所述的增韧改性粒料，其特征在于：所述乙烯辛烯共聚物的熔 融指数在190 °C /2. 16kg下为0. 5-2. 0g/10min，所述聚丙烯树脂新料的熔融指数为 2-5g/10min(230°C /2. 16kg)。
3. 根据权利要求1所述的增韧改性粒料，其特征在于：所述大分子相容剂为马来酸酐 接枝乙烯辛烯共聚物或马来酸酐接枝聚丙烯，其中马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物的接枝率 为0. 6-1. 0%，熔融指数在190°C /5kg下为0. 5-3g/10min ;马来酸酐接枝聚丙烯的接枝率 为 0· 8-L 3%，熔融指数在 190°C /2. 16kg 下为 80-150g/10min。
4. 根据权利要求1所述的增韧改性粒料，其特征在于：所述碳酸钙为活性碳酸钙颗粒， 其粒径为80纳米-5微米。
5. 根据权利要求1所述的增韧改性粒料，其特征在于：所述成核剂为WBG-2型稀土成 核剂。
6. 根据权利要求1所述的增韧改性粒料，其特征在于：所述硬脂酸盐为硬脂酸钙、硬脂 酸镁、硬脂酸锌或硬脂酸镉。
7. 根据权利要求1增韧改性粒料，其特征在于：所述抗氧化剂由四[β-(3,5-二叔丁 基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯主抗氧剂和三[2. 4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯辅抗氧 剂以1 : 2-1 : 3复配而成。
8. 根据权利要求1所述的增韧改性粒料，其特征在于：所述增韧改性粒料具有的拉伸 强度范围为22-36MPa，抗冲击强度范围8-53kJ/m 2,断裂伸长率大于800%。
9. 根据前述权利要求任一项所述的增韧改性粒料的制备方法，包括如下步骤： (1) 将废弃医用塑料输液容器聚丙烯料、聚丙烯树脂新料、碳酸钙、硬脂酸盐、马来酸酐 接枝乙烯辛烯共聚物（POE-g-MAH)、β晶型稀土成核剂WBG-2、抗氧剂1010和抗氧剂168等 置于混合机中，混合机的转速为30-90rpm，高速混合3-10min。 (2) 将（1)步骤中和混合物加入双螺杆挤出机中以挤出温度180-230°C，螺杆转速 60-240rpm，喂料速度20-80rpm，进行熔融混炼挤出注塑，切割造粒。 (3) 任选地将步骤（2)所得的粒料退火。
10. 根据前述权利要求1-8任一项所述的增韧改性粒料在制备汽车保险杠中的用途。
【文档编号】C08K5/098GK104140594SQ201410369912
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2014年7月31日
【发明者】兰巧锋, 高峡, 刘伟丽 申请人:北京市理化分析测试中心