一种建筑装饰用PCR热塑性板材及制备方法与流程

一种建筑装饰用pcr热塑性板材及制备方法
技术领域
1.本发明属于塑料制造技术领域，具体地，涉及一种建筑装饰用pcr热塑性板材及制备方法。


背景技术：

2.pcr全称是post-consumer recycled material，即消费后再生材料，如pet、pe、pp、hdpe等的消费后再生材料，然后再加工用于制造新的材料的塑料原料。这些回收材料来源于消费者用常用品如饭盒、洗发水瓶、矿泉水瓶、洗衣机桶等所产生的废弃塑料的回收，大大提高了废弃塑料的二次利用，实现了塑料的可持续发展。
3.pcr热塑性板材指的是以回收塑料为填料，加入基体树脂如热塑性塑料(如低密度聚乙烯，高密度聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚及聚酯)，通过模压成型制成板材。但是，由于pcr回收塑料为废旧塑料颗粒，其包含的高分子经过应用(光照、风吹、腐蚀)后老化，原有的聚合物分子链分解使得其中存在大量游离的双键或自由基，致使其存在质脆、韧性差、强度差等缺点，由其为填料制成的板材强度难以满足于建筑行业的应用需求。
4.基于此，本发明提供了一种建筑装饰用pcr热塑性板材及制备方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种建筑装饰用pcr热塑性板材及制备方法。
6.本发明要解决的技术问题：解决回收塑料作为建筑板材用的填料时，建筑板材的机械强度低的问题。
7.本发明的一个目的可以通过以下技术方案实现：
8.一种建筑装饰用pcr热塑性板材，包括以下重量份原料：基体树脂85-130份、回收塑料25-45份、改进剂15-30份、相容剂2.5-7.5份、交联剂0.5-1.5份。
9.进一步地，所述基体树脂为高密度聚乙烯树脂、聚苯乙烯树脂按照质量比1-5:1-5混合组成。
10.进一步地，所述回收塑料为工程塑料再生颗粒，如电子电器拆解、汽车等拆解下来的不易回收的破碎料粒。
11.进一步地，所述相容剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
12.进一步地，所示交联剂为过氧化物交联剂中的一种或几种任意的混合，如过氧化二异丙苯(dcp)，双叔丁基过氧化二异丙基苯(bipb)、2,3-二叔丁基过氧化-2,5-甲基己烷(dhbp)、1,1-双叔丁基过氧化-3,3,5-甲基环己烷(tmch)等。
13.进一步地，所述改进剂包括以下步骤制成：
14.将有机二氧化硅加入四氢呋喃中，超声分散20-40min，加热至90-95℃，然后缓慢加入ab2型单体，加入完全后，继续搅拌反应2-4h，停止反应，过滤取滤饼，并水洗、乙醇洗，干燥，得改进剂，其中，有机二氧化硅、ab2型单体的质量比为10:1.5-3。
15.在上述反应中，利用所述二氧化硅表面的双键和ab2型单体中的硅氢键之间的硅氢加成反应，使得二氧化硅表面引入ab2型单体基元(丙基异氰脲酸酯结构)，然后再利用ab2型单体之间的超支化反应，使得二氧化表面接枝由超支化聚合物，且该超支化聚合物以ab2型单体基元为重复单元，不但减小了二氧化硅纳米团聚性能，提高了二氧化硅纳米颗粒在基体树脂中的分散性能，使得二氧化硅纳米颗粒均匀分散在基体树脂；而且二氧化硅表面超支化聚合物的超支化特性，易与基体树脂、回收塑料的高分子链发生缠绕，且该超支化聚合物的链终端为双键或硅氢键，与基体树脂的双键、回收塑料中的双键或自由基发生交联，提高所得板材的强度以及其他机械性能，以解决因回收塑料引入致使所得板材性能不佳的问题，尤其是强度的改善。
16.进一步地，所述有机二氧化硅包括以下步骤制成：将二氧化硅纳米颗粒加入水和乙醇的混合溶液中，超声分散20-40min，加热至55-60℃，搅拌下缓慢加入乙烯基硅烷偶联剂，加入完全后，继续保温搅拌1.5-3h，停止反应，过滤，取滤饼，水洗、乙醇洗，干燥，得有机二氧化硅，其中，二氧化硅纳米颗粒、乙烯基硅烷偶联剂的质量比为10:3-6，水和乙醇的混合溶液中水和乙醇的质量比为1:2-4。
17.进一步地，所述ab2型单体包括以下步骤制成：
18.将三烯丙基异氰脲酸酯和二甲基亚砜混合均匀后，再加入氯铂酸异丙醇溶液，加热至85-95℃下，搅拌下缓慢加入1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，加入完全后，继续保温反应1-2h，停止反应，降温旋蒸，真空干燥，得ab2型单体，其中，三烯丙基异氰脲酸、1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的用量比为0.11-0.13mol:0.1mol。
19.进一步地，所述pcr热塑性板材还包括耐老化助剂。
20.进一步地，所述耐老化助剂的加入质量为所述基体树脂加入质量的0.5-1.6％。
21.所述耐老化助剂为塑料技术领域熟知的抗氧化剂和/或抗紫外线剂，以提高获得的板材的耐氧化和抗紫外线性能，包括受阻酚类抗氧化剂、受阻胺类抗紫外线剂、亚磷酸酯类抗氧化剂，如抗氧化剂1010、抗氧化剂1790、抗氧化剂3114、抗紫外线剂uv351、抗紫外线剂uv326、抗氧化剂1222、抗氧化剂168、抗氧化剂2227等，在本发明中，对抗氧化剂的种类不作限定。
22.进一步地，所述pcr热塑性板材还包括润滑剂，以便于所述pcr热塑性板材的加工和脱模，所述润滑剂为本技术领域技术人员熟知的添加料，本发明对润滑剂的种类不作限定。
23.本发明的另一个目的通过以下技术方案实现：
24.一种建筑装饰用pcr热塑性板材的制备方法，包括以下步骤：
25.将所有原料混合后加热至180-220℃下保持10-15min，充分熔融后移入模具，加压成型，冷却，即可。
26.本发明的有益效果：
27.为解决背景技术中的问题，本发明向pcr热塑性板材的原料体系中引入了改进剂，所述改进剂以纳米二氧化硅为核，以丙基异氰脲酸酯结构为重复元的超支化聚合物为壳的有机—无机复合物质，其中，无机物纳米二氧化硅作为有机物的“锚钩”，超支化聚合物作为无机物的“触手”，使得改性剂能够与基体树脂的双键、回收塑料中的双键或自由基发生交联，促进板材形成互穿网络的形成，且纳米二氧化硅作为“锚钩”进一步提高了形成的互穿
网络的稳定性，提高了所得板材的机械性能，尤其强度；而且因硅氢的引入使得上述获得的互穿网络中含有大量的硅氢键，而硅氢键具有自修复能力，所以该互穿网络具有优异的自修复能力，使获得的板材具有优异的弹性性能；
28.综上所述，本发明获得的板材具有良好的强度和弹性性能。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例，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。
30.实施例1
31.有机二氧化硅的制备：
32.将10g二氧化硅纳米颗粒加入水(10g)和乙醇(40g)的50g混合溶液中，超声分散20min，加热至55℃，搅拌下缓慢加入3g乙烯基硅烷偶联剂，加入完全后，继续保温搅拌1.5h，停止反应，过滤，取滤饼，水洗、乙醇洗，干燥，得有机二氧化硅。
33.实施例2
34.有机二氧化硅的制备：
35.将20g二氧化硅纳米颗粒加入水(20g)和乙醇(60g)的混合溶液80g中，超声分散40min，加热至60℃，搅拌下缓慢加入6g乙烯基硅烷偶联剂，加入完全后，继续保温搅拌3h，停止反应，过滤，取滤饼，水洗、乙醇洗，干燥，得有机二氧化硅。
36.实施例3
37.ab2型单体的制备：
38.将0.11mol三烯丙基异氰脲酸酯和70ml二甲基亚砜混合均匀后，再加入1ml质量分数为1％氯铂酸异丙醇溶液，加热至85℃下，搅拌下缓慢加入0.1mol 1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，加入完全后，继续保温反应2h，停止反应，降温旋蒸，真空干燥，得ab2型单体。
39.实施例4
40.ab2型单体的制备：
41.将0.13mol三烯丙基异氰脲酸酯和70ml二甲基亚砜混合均匀后，再加入1ml质量分数为1％氯铂酸异丙醇溶液，加热至95℃下，搅拌下缓慢加入0.1mol 1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，加入完全后，继续保温反应1h，停止反应，降温旋蒸，真空干燥，得ab2型单体。
42.实施例5：
43.改进剂的制备：
44.将10g实施例1制备的有机二氧化硅加60ml入四氢呋喃中，超声分散20min，加热至90℃，然后缓慢加入1.5g实施例3制备的ab2型单体，加入完全后，继续搅拌反应2h，停止反应，过滤取滤饼，并水洗、乙醇洗，干燥，得改进剂。
45.实施例6
46.改进剂的制备：
47.将10g实施例1制备的有机二氧化硅加60ml入四氢呋喃中，超声分散40min，加热至95℃，然后缓慢加入3g实施例3制备的ab2型单体，加入完全后，继续搅拌反应4h，停止反应，
过滤取滤饼，并水洗、乙醇洗，干燥，得改进剂。
48.实施例7-实施例15、对比例1-9均为pcr热塑性板材的制备，其中原料之间的配比(按重量计)如表1所示，所述pcr热塑性板材的制备均采用：将所有原料混合后加热至180-220℃下保持10-15min后移入模具，加压成型，冷却，即可。
49.表1
[0050][0051][0052]
注：表1中，所述回收塑料均为电子电器拆解的破碎料粒，所述相容剂均为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，所述交联剂为dcp。
[0053]
实施例16
[0054]
与实施例7相比，将耐老化助剂加入原料中，且所述耐老化助剂的加入质量为基体
树脂加入质量的6.5％，所述耐老化助剂为抗氧化剂1010、抗紫外线剂uv351按照质量比2:1混合组成，其余相同。
[0055]
实施例17
[0056]
与实施例7相比，将润滑剂加入原料中，且所述润滑剂的加入质量为基体树脂加入质量的2.5％，所述润滑剂为石蜡，其余相同。
[0057]
实施例18
[0058]
对实施例7-实施例18、对比例1-9获得的板材进行物性测试，如表2所示。
[0059]
表2
[0060][0061][0062]
从表2中的数据可以看出，实施例7-9的抗张强度均高于对比例1-3的抗张强度，实施例10-12的抗张强度均高于对比例4-6的抗张强度，实施例13-15的抗张强度均高于对比例7-9的抗张强度，说明本发明引入的改性剂极大地提高了所得板材的抗张强度，实施例7-9的收缩率均低于对比例1-3的收缩率，实施例10-12的收缩率均低于对比例4-6的收缩率，
实施例13-15的收缩率均低于对比例7-9的收缩率，说明本发明引入的改性剂极大地提高了所得板材的弹性性能，而实施例7-9、实施例10-12和实施例12-15之间的抗张强度差异，说明高密度聚乙烯树脂和聚苯乙烯树脂之间的比例也影响着所得板材的抗张强度，但对板材的收缩率影响不大，原因推测为聚苯乙烯树脂占比高，板材内形成互穿网络中苯基所占比就越高，刚性越强，使得其抗张强度越大，但是板材中互穿网络中的硅氢键数量变化不大(如实施例7、实施例10和实施例13之间；实施例8、实施例11和实施例14之间)，造成板材的弹性和自修复能力变化不大；虽然实施例13-15所得板材的抗张强度小于实施例7-12所得板材的抗张强度，但所得板材的抗张强度都达到了25mpa以上。
[0063]
在说明书的描述中，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。
[0064]
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种建筑装饰用pcr热塑性板材，其特征在于：包括以下重量份原料：85-130份基体树脂、回收塑料25-45份、改进剂15-30份、相容剂2.5-7.5份、交联剂0.5-1.5份；所述改进剂包括以下步骤制成：将有机二氧化硅加入四氢呋喃中，超声分散，加热至90-95℃，然后缓慢加入ab2型单体，加入完全后，继续搅拌反应2-4h，停止反应，经后处理，得改进剂。2.根据权利要求1所述的一种建筑装饰用pcr热塑性板材，其特征在于：所述基体树脂为高密度聚乙烯树脂、聚苯乙烯树脂按照质量比1-5:1-5混合组成。3.根据权利要求1所述的一种建筑装饰用pcr热塑性板材，其特征在于：所述有机二氧化硅、ab2型单体的质量比为10:1.5-3。4.根据权利要求1所述的一种建筑装饰用pcr热塑性板材，其特征在于：所述有机二氧化硅包括以下步骤制成：将二氧化硅纳米颗粒加入水和乙醇的混合溶液中，超声分散，加热至55-60℃，搅拌下缓慢加入乙烯基硅烷偶联剂，加入完全后，继续保温搅拌1.5-3h，停止反应，经后处理，得有机二氧化硅。5.根据权利要求4所述的一种建筑装饰用pcr热塑性板材，其特征在于：所述二氧化硅纳米颗粒、乙烯基硅烷偶联剂的质量比为10:3-6。6.根据权利要求4所述的一种建筑装饰用pcr热塑性板材，其特征在于：所述水和乙醇的混合溶液中水和乙醇的质量比为1:2-4。7.根据权利要求1所述的一种建筑装饰用pcr热塑性板材，其特征在于：所述ab2型单体包括以下步骤制成：将三烯丙基异氰脲酸酯和二甲基亚砜混合均匀后，再加入氯铂酸异丙醇溶液，加热至85-95℃下，搅拌下缓慢加入1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，加入完全后，继续保温反应1-2h，停止反应，经后处理，得ab2型单体。8.根据权利要求7所述的一种建筑装饰用pcr热塑性板材，其特征在于：所述三烯丙基异氰脲酸、1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的用量比为0.11-0.13mol:0.1mol。9.根据权利要求1所述的一种建筑装饰用pcr热塑性板材，其特征在于：还包括耐老化助剂。10.一种建筑装饰用pcr热塑性板材的制备方法，其特征在于，所述热塑性板材包括权利要求1-9任意项所述的热塑性板材，包括：将所有原料混合后加热至180-220℃下保持10-15min后移入模具，加压成型，冷却，即可。

技术总结
本发明涉及一种建筑装饰用PCR热塑性板材及其制备方法，属于塑料制造技术领域，所述PCR热塑性板材包括以下原料：基体树脂、回收塑料、改进剂、相容剂和交联剂。所述改进剂以纳米二氧化硅为核，以丙基异氰脲酸酯结构为重复元的超支化聚合物为壳的有机—无机复合物质，其的引入促进板材形成互穿网络的形成，且纳米二氧化硅作为“锚钩”进一步提高了形成的互穿网络的稳定性，提高了所得板材的机械性能，尤其强度；而且因硅氢的引入使得上述获得的互穿网络中含有大量的硅氢键，而硅氢键具有自修复能力，所以该互穿网络具有优异的自修复能力，使获得的板材具有优异的弹性性能。获得的板材具有优异的弹性性能。


技术研发人员：冉进成 李同兵
受保护的技术使用者：广东安拓普聚合物科技有限公司
技术研发日：2023.05.29
技术公布日：2023/8/1