本发明属于废旧塑料改性处理领域，具体是一种酸酐类化合物改性废旧HIPS塑料(高抗冲聚苯乙烯)及其制备方法。
背景技术：
20世纪塑料问世以来，塑料因具有抗腐蚀、耐冲击、质轻等优点逐渐被广泛的应用于工农业生产的各个方面，但随着塑料制品消费量的不断增大，废旧塑料也在不断增多。如今，废旧塑料已成为污染和危害人类生存环境的主要威胁物之一。
在废旧塑料中，电子电器用废旧塑料占着很大的比例。目前，我国正面临着电子电器产品更新报废高峰期，以每台电脑使用3Kg塑料、电视机使用4Kg塑料、电冰箱使用10Kg塑料、手机使用100g塑料计算，这些即将报废的电子电器产品每年将产生废旧塑料高达1000万t以上。这些电子电器用废旧塑料的成分中HIPS和ABS树脂占大多数，而这当中HIPS就占了56％，这给环境和人类健康带来了巨大危害，也造成了极大的资源浪费。
废旧高抗冲聚苯乙烯相比新料，其力学性能下降很多，尤其是冲击性能。因此，最好的回收方法为，增韧改性废旧高抗冲聚苯乙烯，实现其二次利用。在目前常用的处理方法中，废旧HIPS的共混改性再利用可以改善废旧料的性能，尤其是增韧效果最为显著，但面临一个问题：在韧性提高的同时却牺牲了材料的刚性，例如拉伸强度和弯曲强度都出现了下降。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明旨在提供一种酸酐类化合物改性废旧HIPS塑料(高抗冲聚苯乙烯)及其制备方法，所得改性材料兼具有韧性高，拉伸强度高、弯曲强度高和加工性能好的特点。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种酸酐类化合物改性废旧HIPS塑料，是由下列重量份的各原料经熔融共混制成的，
废旧高抗冲聚苯乙烯 100份；
酸酐类化合物 0.3～2份。
本发明通过使用酸酐类化合物对废旧HIPS进行改性，制备得到机械性能良好的改性材料。以普通高抗冲聚苯乙烯为例，熔融共混前废旧高抗冲聚苯乙烯的缺口冲击强度为5.9KJ/m2，拉伸强度为33.2KJ/m2，弯曲强度为41.3KJ/m2，断裂伸长率为35.8％，熔体质量流动速率小于等于10.6g/10min，平均分子量为1385g/mol。熔融共混后废旧HIPS改性材料的缺口冲击强度可高于13KJ/m2，拉伸强度高于40KJ/m2，弯曲强度高于48KJ/m2，断裂伸长率高于53％，熔体质量流动速率小于等于9.8g/10min，平均分子量高于2000g/mol。
优选的，所述酸酐类化合物为马来酸酐、邻苯二甲酸酐、均苯四甲酸酐中的一种或多种以任意比例混合的混合物。
为了更进一步的说明本发明，本发明提供了一种酸酐类化合物改性废旧HIPS塑料的制备方法，采用的是上述原料，其是通过以下步骤实现的：废旧高抗冲聚苯乙烯和酸酐类化合物在200～220℃温度下熔融共混，得到废旧高抗冲聚苯乙烯改性材料。
采用上述制备方法，以上述普通高抗冲聚苯乙烯为例，本发明提供的废旧HIPS改性材料的缺口冲击强度高于15KJ/m2，拉伸强度高于42KJ/m2，弯曲强度高于50KJ/m2，断裂伸长率高于54％，熔体质量流动速率小于等于9.2g/10min，平均分子量高于2190g/mol。
优选的，所述废旧高抗冲聚苯乙烯和酸酐类化合物在在熔融共混前需对废旧高抗冲聚苯乙烯进行干燥。干燥废旧高抗冲聚苯乙烯的温度为60～90℃。
具体实施方式
下面将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，都属于本发明保护的范围。
在本发明提供的一个实施例中，所述废旧高抗冲聚苯乙烯的缺口冲击强度低于6kJ/m2；在本发明提供的另一个实施例中，所述废旧高抗冲聚苯乙烯的缺口冲击强度小于等于5.4kJ/m2。
在本发明提供的一个实施例中，所述废旧高抗冲聚苯乙烯的拉伸强度低于33MPa；在本发明提供的另一个实施例中，所述废旧高抗冲聚苯乙烯的拉伸强度低于30.2MPa；在本发明提供的其他实施例中，所述废旧高抗冲聚苯乙烯的拉伸强度都小于等于29MPa。
在本发明提供的一个实施例中，所述废旧高抗冲聚苯乙烯的弯曲强度低于41MPa；在本发明提供的另一个实施例中，所述废旧高抗冲聚苯乙烯的弯曲强度低于38.3MPa；在本发明提供的其他实施例中，所述废旧高抗冲聚苯乙烯的弯曲强度小于等于37.6MPa。
在本发明提供的一个实施例中，所述废旧高抗冲聚苯乙烯的断裂伸长率低于35％；在本发明提供的另一个实施例中，所述废旧高抗冲聚苯乙烯的断裂伸长率低于33％；在本发明提供的其他实施例中，所述废旧高抗冲聚苯乙烯的断裂伸长率小于等于32.6％。
在本发明提供的一个实施例中，所述废旧高抗冲聚苯乙烯的熔体质量流动速率高于10.6g/10min；在本发明提供的另一个实施例中，所述废旧高抗冲聚苯乙烯的熔体质量流动速率高于11g/10min；在本发明提供的其他实施例中，所述废旧高抗冲聚苯乙烯的断熔体质量流动速率大于等于12.2g/10min。
在本发明提供的一个实施例中，所述废旧高抗冲聚苯乙烯的平均分子量低于1400g/mol；在本发明提供的另一个实施例中，所述废旧高抗冲聚苯乙烯的平均分子量低于1387g/mol；在本发明提供的其他实施例中，所述废旧高抗冲聚苯乙烯的平均分子量低于1376g/mol。
本发明对所述废旧高抗冲聚苯乙烯的来源没有特别限定，可以是从高抗冲聚苯乙烯材料制品废弃物中回收得到的废旧高抗冲聚苯乙烯回收料。
在本发明中，所述酸酐类化合物优选马来酸酐、邻苯二甲酸酐、均苯四甲酸酐中的一种或多种以任意比例混合的混合物。在所述物料中，以废旧高抗冲聚苯乙烯的含量为100重量份计，所述酸酐类化合物的含量为0.3～2重量份，优选为0.6～1.2重量份。
本发明提供的废旧HIPS改性材料由废旧HIPS塑料和酸酐类化合物熔融共混制成，具有良好的机械性能。实验结果表明，本发明提供的废旧HIPS改性材料的缺口冲击强度高于15KJ/m2，拉伸强度高于42KJ/m2，弯曲强度高于50KJ/m2，断裂伸长率高于54％，熔体质量流动速率小于等于9.2g/10min，平均分子量高于2190g/mol。
本发明提供一种废旧HIPS改性材料的制备方法，其是通过以下步骤实现的：废旧高抗冲聚苯乙烯和酸酐类化合物在200～220℃温度下熔融共混，得到废旧高抗冲聚苯乙烯改性材料。
本发明对所述废旧高抗冲聚苯乙烯和酸酐类化合物进行熔融共混时所用的设备没有特别限定，优选为本领域技术人员熟知的双螺杆挤出机。在本发明中，所述双螺杆挤出机运行过程中，从料斗到机头各段温度分别优选为200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、215℃、210℃、205℃、200℃；所述双螺杆挤出机的螺杆转速优选为75r/min。
在本发明中，优选在废旧高抗冲聚苯乙烯和酸酐类化合物熔融共混之前，对废旧高抗冲聚苯乙烯进行干燥。所述干燥的温度优选为60～90℃，更优选为60～80℃；所述干燥的时间优选为8～24h，更优选为10～15h。本发明对废旧高抗冲聚苯乙烯进行干燥时所用的设备没有特别限定，优选为本领域技术人员熟知的鼓风干燥箱。在本发明提供的一个实施例中，优选将干燥后的废旧高抗冲聚苯乙烯和酸酐类化合物混合均匀后，再进行熔融共混。本发明中，在原料熔融共混之前，对其进行干燥，可以有效防止废旧高抗冲聚苯乙烯中含有的水份在熔融共混过程中挥发，从而避免原料在熔融共混过程中由于水份挥发引起的热降解和水解。
在本发明中，优选在所述废旧高抗冲聚苯乙烯进行干燥之前，对所述废旧高抗冲聚苯乙烯进行粉碎，得到废旧高抗冲聚苯乙烯片状料。
熔融共混结束后，得到的废旧HIPS改性材料熔体，所述熔体依次经过造粒、干燥和注塑，得到废旧HIPS改性材料。所选干燥温度为优选为50～90℃，更优选为60～80℃；所述干燥的时间优选为8～24h，更优选为10～12h；所述的干燥设备为鼓风干燥箱。所述注塑温度优选为190～230℃，更优选为205～215℃。所述的注塑设备优选为注塑机。在本发明中，所述注塑机运行过程中，从料斗到机头各段温度分别优选为205℃、215℃、215℃、205℃。
本发明提供的制备方法可以得到机械性能优良的废旧HIPS改性材料，解决了前人在改性过程中韧性增加，但强度下降的问题。
为了更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明：
实施例1
将废旧高抗冲聚苯乙烯片装料放置在鼓风干燥箱中，在80℃下干燥8h。将3g均苯四甲酸酐和500g干燥后的废旧HIPS混合均匀，加入到双螺杆挤出机，设置双螺杆挤出机从料斗到机头各段温度为200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、215℃、210℃、205℃、200℃，螺杆转速为75r/min。废旧HIPS和均苯四甲酸酐在双螺杆挤出机中熔融共混后挤出，挤出得到的挤出料经造粒后得到颗粒料。将颗粒料放置在鼓风干燥箱中，在80℃下干燥8h。将干燥后得颗粒料倒入注塑机中，设置注塑机从料斗到机头各段温度分别优选为205℃、215℃、215℃、205℃。注塑结束后得到废旧HIPS改性材料。
在本实施例中，所使用的废旧高抗冲聚苯乙烯回收料由顺德鑫还宝资源利用有限公司提供，所述废旧高抗冲聚苯乙烯回收料的缺口冲击强度为5.9kJ/m2，拉伸强度为33.2MPa，弯曲强度为41.3MPa，断裂伸长率为35.8％，熔体质量流动速率为10.6g/10min，平均分子量为1385g/mol。
实施例2
将废旧高抗冲聚苯乙烯片装料放置在鼓风干燥箱中，在80℃下干燥8h。将4.5g均苯四甲酸酐和500g干燥后的废旧HIPS混合均匀，加入到双螺杆挤出机，设置双螺杆挤出机从料斗到机头各段温度为200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、215℃、210℃、205℃、200℃，螺杆转速为75r/min。废旧HIPS和均苯四甲酸酐在双螺杆挤出机中熔融共混后挤出，挤出得到的挤出料经造粒后得到颗粒料。将颗粒料放置在鼓风干燥箱中，在80℃下干燥8h。将干燥后得颗粒料倒入注塑机中，设置注塑机从料斗到机头各段温度分别优选为205℃、215℃、215℃、205℃。注塑结束后得到废旧HIPS改性材料。
在本实施例中，所使用的废旧高抗冲聚苯乙烯回收料与实施例1相同。
实施例3
将废旧高抗冲聚苯乙烯片装料放置在鼓风干燥箱中，在80℃下干燥8h。将6g均苯四甲酸酐和500g干燥后的废旧HIPS混合均匀，加入到双螺杆挤出机，设置双螺杆挤出机从料斗到机头各段温度为200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、215℃、210℃、205℃、200℃，螺杆转速为75r/min。废旧HIPS和均苯四甲酸酐在双螺杆挤出机中熔融共混后挤出，挤出得到的挤出料经造粒后得到颗粒料。将颗粒料放置在鼓风干燥箱中，在80℃下干燥8h。将干燥后得颗粒料倒入注塑机中，设置注塑机从料斗到机头各段温度分别优选为205℃、215℃、215℃、205℃。注塑结束后得到废旧HIPS改性材料。
在本实施例中，所使用的废旧高抗冲聚苯乙烯回收料与实施例1相同。
实施例4
废旧高抗冲聚苯乙烯改性材料性能检测
分别检测实施例1、实施例2、实施例3制得改性材料以及废旧HIPS回收料的缺口冲击强度、拉伸强度、弯曲强度、断裂伸长率、熔体质量流动速率和平均分子量。其中，缺口冲击强度按照标准测试方法GB1843-80进行测试；拉伸强度按照标准测试方法GB/T1040-92进行测试；弯曲强度按照标准测试方法GB/T9341-2000进行测试；熔体质量流动速率按照标准测试方法GB/3682-2000进行测试；断裂伸长率按照标准测试方法GB/T1040-92进行测试；平均分子量按照标准测试方法GB/T 21863-2008进行测试。
测试结果如表1所示。
表1废旧HIPS改性材料的性能测试结果
通过表1可以看出，本发明提供的废旧HIPS改性材料的机械性能明显优于废旧HIPS回收料。
实施例5
将废旧高抗冲聚苯乙烯片装料放置在鼓风干燥箱中，在60℃下干燥24h。将1.5g马来酸酐和500g干燥后的废旧HIPS混合均匀，加入到双螺杆挤出机，设置双螺杆挤出机从料斗到机头各段温度为200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、215℃、210℃、205℃、200℃，螺杆转速为75r/min。废旧HIPS和马来酸酐在双螺杆挤出机中熔融共混后挤出，挤出得到的挤出料经造粒后得到颗粒料。将颗粒料放置在鼓风干燥箱中，在60℃下干燥12h。将干燥后得颗粒料倒入注塑机中，设置注塑机从料斗到机头各段温度分别优选为205℃、215℃、215℃、205℃。注塑结束后得到废旧HIPS改性材料。
在本实施例中，所使用的废旧高抗冲聚苯乙烯回收料与实施例1相同。
实施例6
将废旧高抗冲聚苯乙烯片装料放置在鼓风干燥箱中，在90℃下干燥10h。将6g邻苯二甲酸酐和500g干燥后的废旧HIPS混合均匀，加入到双螺杆挤出机，设置双螺杆挤出机从料斗到机头各段温度为200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、215℃、210℃、205℃、200℃，螺杆转速为75r/min。废旧HIPS和邻苯二甲酸酐在双螺杆挤出机中熔融共混后挤出，挤出得到的挤出料经造粒后得到颗粒料。将颗粒料放置在鼓风干燥箱中，在50℃下干燥24h。将干燥后得颗粒料倒入注塑机中，设置注塑机从料斗到机头各段温度分别优选为205℃、215℃、215℃、205℃。注塑结束后得到废旧HIPS改性材料。
在本实施例中，所使用的废旧高抗冲聚苯乙烯回收料与实施例1相同。
实施例7
将废旧高抗冲聚苯乙烯片装料放置在鼓风干燥箱中，在80℃下干燥15h。将10g马来酸酐和邻苯二甲酸酐的混合物(质量比1:1)与500g干燥后的废旧HIPS混合均匀，加入到双螺杆挤出机，设置双螺杆挤出机从料斗到机头各段温度为200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、215℃、210℃、205℃、200℃，螺杆转速为75r/min。废旧HIPS与马来酸酐和邻苯二甲酸酐的混合物在双螺杆挤出机中熔融共混后挤出，挤出得到的挤出料经造粒后得到颗粒料。将颗粒料放置在鼓风干燥箱中，在90℃下干燥10h。将干燥后得颗粒料倒入注塑机中，设置注塑机从料斗到机头各段温度分别优选为205℃、215℃、215℃、205℃。注塑结束后得到废旧HIPS改性材料。
在本实施例中，所使用的废旧高抗冲聚苯乙烯回收料与实施例1相同。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。