CN102604205B - 一种环保复合增强聚丙烯建筑模板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型环保复合增强聚丙烯建筑模板，属建筑模板制备技术领域。本发明是利用废旧轮胎精细胶粉和聚丙烯-二溴苯乙烯接枝共聚物及氢氧化铝/聚丙烯之间的相互作用，提高其组分间的粘结力，对强塑聚丙烯建筑模板进行物理共混和化学改性，不仅改善强塑聚丙烯建筑模板的综合性能，提高强塑聚丙烯建筑模板的阻燃功能，还开辟了回收利用废旧轮胎的新领域。既解决了现有复合塑料建筑模板强度和刚度达不到施工要求，热胀冷缩系数大以及施工时电焊渣易烫坏面板的问题，又节约了大量的天然橡胶和石油资源。该复合增强聚丙烯建筑模板强度高、阻燃效果好、原料易得、生产简单，广泛适用于建筑工程、水电建筑、桥梁隧道异形设计等的施工模板。

Description

一种环保复合增强聚丙烯建筑模板

技术领域

本发明涉及一种用废旧轮胎精细胶粉和聚丙烯-二溴苯乙烯接枝共聚物改性的新型环保复合增强聚丙烯建筑模板，属建筑模板制备技术领域。 

背景技术

在建筑模板领域中，复合塑料建筑模板是一种不需要木材、钢材的建筑模板，它可锯、可钻、可刨、可钉、可焊接，并具有相应的强度，能满足建筑模板所必须具备的使用性能。塑料建筑模板与其他的材料模板相比，具有很多显著的优点：1、板面平整光滑，可达到清水混凝土模板的要求，脱模快速容易；2、耐水性和耐腐蚀性好，板材尺寸稳定；3、可塑性强，可以生产各种不同形状和不同规格的模板，模板表面还可以形成装饰图案，加工制作简单；4、可回收反复使用，施工应用整个过程中无环境污染。塑料建筑模板是一种节能型和绿色环保型的产品，开发和推广应用塑料建筑模板具有广阔的市场前景。 

目前市售的复合塑料建筑模板主要以聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯等热塑性再生聚烯烃为基材，其中以再生聚丙烯热塑性聚烯烃为基材的塑料建筑模板，一般被称为强塑聚丙烯建筑模板。聚丙烯树脂是当今五大塑料品种中发展最快的一种，是一种乳白色蜡状物，无毒、无味、无臭，密度为0.90～0.91g/cm³，性能优良，价格便宜，但制品具有热胀冷缩系数大，低温时易变脆、不耐磨、易老化等缺点。因此强塑聚丙烯建筑模板虽然具有无毒、比重轻、耐腐蚀、耐高温及原料廉价易得等优势，但由于采用再生聚丙烯树脂为基材，在开发和应用的过程中，还存在一些实际问题，如用作墙柱模板时模板的强度和刚度达不到要求，模板的热胀冷缩系数大以及施工时电焊渣易烫坏面板等，这就需要调整塑料模板的配方，改进生产工艺，进一步提高强塑聚丙烯建筑模板的综合性能。 

另一方面，随着橡胶工业的发展，大量使用天然橡胶和石油资源，使可利用的天然资源在不断减少，但随着汽车用量的剧增，世界上每年又有大量的废旧轮胎在产生，因废旧轮胎属于热固性聚合材料，废弃后很难降解，容易形成严重的黑色污染和火灾隐患，使得废旧轮胎的回收、处理和再利用技术成为世界性的难题，人们也正在寻求多种办法来回收利用它们。 

发明内容

本发明的目的在于，提供一种利用废旧轮胎精细胶粉和聚丙烯-二溴苯乙烯接枝共聚物通过反应挤出原理，对强塑聚丙烯建筑模板进行物理共混和化学改性，不仅改善强塑聚丙烯建筑模板的综合性能，还开辟了回收利用废旧轮胎的新领域，使废旧轮胎可循环再生使用；原料廉价易得，生产简单安全，质量和环保均达到工业化生产条件的新型环保复合增强聚丙烯建筑模板。 

本发明是通过如下的技术方案来实现上述目的： 

一种新型环保复合增强聚丙烯建筑模板，它由上下表面层和微发泡芯层构成，其特征在于所述的上下表面层由下述重量百分比的原料制成：

再生聚丙烯粒料                           50%～70%，

600～1200目的氢氧化铝                   20%～40%，

聚丙烯-二溴苯乙烯接枝共聚物              5%～15%，

7#白油                                   1%～5%，

硅酮                                     0.5%～2.5%，

抗氧剂1010                              0.1%～0.5%，

辅助抗氧剂DLTDP                        0.1%～0.5%，

UV-531                                  0.2%～0.8%；

所述的微发泡芯层由下述重量百分比的原料制成：

用废旧轮胎精细胶粉改性再生聚丙烯的母粒   85%～95%，

600～1200目的陶土                     1%～10%，

7#白油                                   1%～5%，

发泡剂AC                                0.1%～1%，

KZ-110催发泡稳定剂                       1%～6%；

所述的用废旧轮胎精细胶粉改性再生聚丙烯的母粒由下述重量百分比的原料制成：

再生聚丙烯粒料                         55%～75%，

80～120目的废旧轮胎精细胶粉            15%～35%，

聚丙烯-马来酸酐接枝共聚物               5%～15%，

7#白油                                  0.5%～3.5%，

高效再生活化剂WR510                   0.2%～0.8%，

过氧化二异丙苯                         0.1%～0.6%，

抗氧剂1010                             0.1%～0.5%，

辅助抗氧剂DLTDP                       0.1%～0.5%。

一种用于上述新型环保复合增强聚丙烯建筑模板的制备方法，其特征在于，它包括下列步骤： 

第一步、制备上下表面层的母粒：采用高扭矩双螺杆混炼造粒挤出机组，长径比L/D=36，按上述配方要求将计量好的再生聚丙烯粒料、600～1200目的氢氧化铝、聚丙烯-二溴苯乙烯接枝共聚物、7#白油、硅酮、抗氧剂1010、辅助抗氧剂DLTDP、UV-531放入捏合机，室温高速混合5～15min后，通过真空自动上料机将物料送入挤出机料斗，在挤出机内进行混合、混炼，从喂料口到模头的各段温度为160～210℃，螺杆转速为250～350rpm，混炼均匀后的物料由挤出机前端的多孔模头拉条，经水槽内冷却后切粒，风干后包装备用；

第二步、制备用废旧轮胎精细胶粉改性再生聚丙烯的母粒，采用高扭矩双螺杆混炼造粒挤出机组，长径比L/D=48；

1、废旧轮胎精细胶粉的活化：按配方要求将计量好的高效再生活化剂WR510、80～120目的废旧轮胎精细胶粉放入捏合机，在温度为80～110℃的环境下高速混合5～15min后冷却至室温；

2、混料：按上述配方要求将称量好的再生聚丙烯粒料、抗氧剂1010及辅助抗氧剂DLTDP加入捏合机，室温下继续高速混合5～15min，搅拌过程中加入过氧化二异丙苯和7#白油的混合物；

3、挤出造粒：通过真空自动上料机将混合好的物料送入挤出机料斗，在挤出机内进行混合、混炼，从喂料口到模头的各段温度为60～200℃，螺杆转速为250～350rpm，其中进料段的温度低于其它各段的温度，混合均匀后的物料在双螺杆挤出机中挤出造粒，经风冷却后切粒包装备用；

第三步、制备新型环保复合增强聚丙烯建筑模板：采用Φ120/38单螺杆挤出机、Φ90/38排气单螺杆挤出机共挤聚丙烯板材机组，将上下表面层的母粒通过真空自动上料机将物料送入Φ90/38排气单螺杆挤出机料斗；按配方要求将用废旧轮胎精细胶粉改性再生聚丙烯的母粒、600～1200目的陶土、7#白油、发泡剂AC、KZ-110催发泡稳定剂计量好，放入Z形混合机内搅拌5～15min后，通过真空自动上料机将物料送入Φ120/38单螺杆挤出机料斗。Φ90/38排气单螺杆挤出机从喂料口到模具的温度为150～210℃、螺杆转速为60～90rpm，Φ120/38单螺杆挤出机从喂料口到模具的温度为150～210℃、螺杆转速为60～90rpm。再由两台挤出机将熔炼后的混合料通过分配器同时将物料挤入成型模具，连续挤出制备新型环保复合增强聚丙烯建筑模板制品。

本发明利用反应挤出原理，对强塑聚丙烯建筑模板进行物理共混和化学改性，由于废旧轮胎精细胶粉主要的化学成分是天然橡胶和合成橡胶(如丁苯橡胶、顺丁橡胶)，还有炭黑、氧化硅、氧化铁、氧化钙等添加剂成分，在引发剂过氧化二异丙苯、增容剂聚丙烯-马来酸酐接枝共聚物、高效再生活化剂WR510和加热的条件下，再生聚丙烯基材的“ 

”、丁苯橡胶的“

”和“ 

”、顺丁橡胶的“

”等活性基团可以生成自由基，自由基之间可以发生自由基终止等反应生成接枝共聚物，同时废旧轮胎精细胶粉与聚丙烯基材之间也会形成少量交联共聚物；接枝共聚物和少量交联共聚物提高了聚丙烯的熔体强度，破坏了聚丙烯的结晶程度，提高了强塑聚丙烯建筑模板芯层的发泡倍率，减小了强塑聚丙烯建筑模板的热胀冷缩系数。接枝共聚物和少量交联共聚物也改善了废旧轮胎精细胶粉与聚丙烯基材之间的相容性，增强了废旧轮胎精细胶粉与聚丙烯基材之间的结合力，提高了强塑聚丙烯建筑模板的综合性能。另外，炭黑、氧化硅、氧化钙、顺丁橡胶、丁苯橡胶及天然橡胶等和聚丙烯基材进行物理共混改性，可以改善强塑聚丙烯建筑模板的力学性能、耐老化性能、耐磨性能及热胀冷缩系数等，拓宽强塑聚丙烯建筑模板的使用温度范围。 

另一方面，针对氢氧化铝/聚丙烯复合材料存在阻燃功能与力学性能不平衡的问题，用聚丙烯-二溴苯乙烯接枝共聚物作为相容剂和协同阻燃剂，不仅改善了强塑聚丙烯建筑模板的力学性能，还能提高强塑聚丙烯建筑模板的阻燃性能。利用聚丙烯-二溴苯乙烯接枝共聚物的极性部分“-Br”和非极性长链部分，在熔融挤出过程中实现聚丙烯-二溴苯乙烯接枝共聚物的极性部分与氢氧化铝发生相容作用，非极性长链部分与聚丙烯基材发生共结晶或者物理纠缠相容等作用。本发明利用聚丙烯-二溴苯乙烯接枝共聚物强化了强塑聚丙烯建筑模板中氢氧化铝/聚丙烯-二溴苯乙烯接枝共聚物、聚丙烯/聚丙烯-二溴苯乙烯接枝共聚物及氢氧化铝/聚丙烯之间的相互作用，提高了组分间的粘结力。同时，聚丙烯-二溴苯乙烯接枝共聚物的“-Br”与氢氧化铝之间存在协同阻燃作用，提高了强塑聚丙烯建筑模板的氧指数，不仅改善了强塑聚丙烯建筑模板的力学性能，还提高了强塑聚丙烯建筑模板的阻燃功能。 

  本发明与现有技术相比的有益效果在于： 

1、本发明采用聚丙烯-二溴苯乙烯接枝共聚物代替传统的有机低分子偶联剂，不仅改善了氢氧化铝/聚丙烯复合材料的力学性能，还提高了氢氧化铝/聚丙烯复合材料的阻燃功能。用聚丙烯-二溴苯乙烯接枝共聚物作为相容剂和协同阻燃剂，不仅能改善强塑聚丙烯建筑模板的力学性能，还能提高强塑聚丙烯建筑模板的氧指数，施工时焊渣不易烫坏模板的面板。

2、本发明利用废旧轮胎精细胶粉的主要化学成分对强塑聚丙烯建筑模板进行物理共混和化学改性，可以改善强塑聚丙烯建筑模板的力学性能、发泡倍率、热胀冷缩系数、耐老化性能、耐磨性能、高低温性能及抗疲劳性能，减少高熔体强度聚丙烯、抗氧剂1010、辅助抗氧剂DLTDP及POE等昂贵塑料助剂的用量，既节约了资源又减少了黑色污染，而且还降低了原料成本，尤其重要的是找到了回收利用废旧轮胎的新方法，拓宽了废旧轮胎精细胶粉的市场领域，有利于循环经济的发展。 

3、本发明提供的新型环保复合增强聚丙烯建筑模板的阻燃功能和力学性能之间的平衡性好，且制品具有比重轻、抗老化、耐腐蚀、表面光滑、耐磨性和耐候性好，可循环再生使用，生产成本相对较低，易于工业化生产的特点。 

具体实施方式 

下面结合具体实施例对本发明作进一步地描述：

按上述的上下表面层的原料重量百分比准备原料（见表1）：

表1                   单位Kg

原料名称	实施例1	实施例2
			再生聚丙烯粒料	61	53
800目的氢氧化铝	26	31
			抗氧剂1010	0.3	0.3
聚丙烯-二溴苯乙烯接枝共聚物	8	11
			7#白油	3	3
硅酮	1	1
			辅助抗氧剂DLTDP	0.2	0.2
UV-531	0.5	0.5

按上述的微发泡芯层的原料重量百分比准备原料（见表2）：

表2              单位：Kg

原料名称	实施例1	实施例2
			用废旧轮胎精细胶粉改性再生聚丙烯的母粒	89.4	89.4
800目的陶土	5	5
			发泡剂AC	0.6	0.6
7#白油	2	2
			KZ-110催发泡稳定剂	3	3

按上述的用废旧轮胎精细胶粉改性再生聚丙烯的母粒的原料重量百分比准备原料（见表3）：

表3              单位：Kg

原料名称	实施例1	实施例2
			再生聚丙烯粒料	68.8	57.5
100目的废旧轮胎精细胶粉	23	31
			聚丙烯-马来酸酐接枝共聚物	6	9
7#白油	1	1
			高效再生活化剂WR510	0.4	0.6
过氧化二异丙苯	0.3	0.4
			抗氧剂1010	0.2	0.2
辅助抗氧剂DLTDP	0.3	0.3

上述原料准备完毕后，按下述制备方法进行制作，得到实施例1和实施例2的新型环保复合增强聚丙烯建筑模板。

第一步、制备上下表面层的母粒：采用高扭矩双螺杆混炼造粒挤出机组，长径比L/D=36，将上述计量好的再生聚丙烯粒料、800目的氢氧化铝、聚丙烯-二溴苯乙烯接枝共聚物、7#白油、硅酮、抗氧剂1010、辅助抗氧剂DLTDP、UV-531放入捏合机，室温高速混合10min后，通过真空自动上料机将物料送入挤出机料斗，在挤出机内进行混合、混炼，从喂料口到模头的各段温度为160～210℃，螺杆转速为250～350rpm，混炼均匀后的物料由挤出机前端的多孔模头拉条，经水槽内冷却后切粒，风干后包装备用； 

第二步、制备用废旧轮胎精细胶粉改性再生聚丙烯的母粒，采用高扭矩双螺杆混炼造粒挤出机组，长径比L/D=48：

1、废旧轮胎精细胶粉的活化：将上述计量好的高效再生活化剂WR510和100目的废旧轮胎精细胶粉放入捏合机，在温度为80～110℃的环境下高速混合10min后冷却至室温；

2、混料：将上述计量好的再生聚丙烯粒料、抗氧剂1010及辅助抗氧剂DLTDP加入捏合机，室温下继续高速混合10min，搅拌过程中加入过氧化二异丙苯和7#白油的混合物；

3、挤出造粒：通过真空自动上料机将混合好的物料送入挤出机料斗，在挤出机内进行混合、混炼，从喂料口到模头的各段温度为60～200℃，螺杆转速为250～350rpm，混合均匀后的物料在双螺杆挤出机中挤出造粒，经风冷却后切粒包装备用；

第三步、制备新型环保复合增强聚丙烯建筑模板：采用Φ120/38单螺杆挤出机、Φ90/38排气单螺杆挤出机共挤聚丙烯板材机组，将上述制备好的上下表面层的母粒20Kg通过真空自动上料机送入Φ90/38排气单螺杆挤出机料斗；再将上述计量好的用废旧轮胎精细胶粉改性再生聚丙烯的母粒、800目的陶土、7#白油、发泡剂AC、KZ-110催发泡稳定剂放入Z形混合机内搅拌10min后，通过真空自动上料机将物料送入Φ120/38单螺杆挤出机料斗中。Φ90/38排气单螺杆挤出机从喂料口到模具的温度为150～210℃和螺杆转速为60～90rpm；Φ120/38单螺杆挤出机从喂料口到模具的温度为150～210℃和螺杆转速为60～90rpm。再用两台挤出机将熔炼后的混合料通过分配器同时挤入成型模具，连续挤出即制备成新型环保复合增强聚丙烯建筑模板的成品，其中实施例制备的模板规格为常用规格：1830mm×915mm×12mm。

本发明按上述的配方和制备方法制成的新型环保复合增强聚丙烯建筑模板与现有强塑聚丙烯建筑模板的物理机械性能和化学性能对比情况（见表4）： 

表4

从上表可以看出按本发明的配方制成的新型环保复合增强聚丙烯建筑模板具有较好的阻燃性能、力学性能、耐腐蚀性能、耐磨性能及热胀冷缩系数，施工现场的实践证明：新型环保复合增强聚丙烯建筑模板的力学性能可以达到实际工程的使用要求；阻燃效果好，落到面板上的电焊渣能很快自熄，不易烫坏面板。新型环保复合增强聚丙烯建筑模板广泛适用于高层和低层建筑工程模板、桥梁和隧道用清水模板、特制设计的异形模板、各类金属框架模板体系的面板、水利和水电建筑工程等。

以上所述只是该发明的具体实施方式，上述举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了本说明书后可以对上述的具体实施方式做修改或变形，而不背离本发明的实质和范围。  

Claims (1)

1.一种环保复合增强聚丙烯建筑模板，它由上下表面层和微发泡芯层构成，其特征在于，所述的上下表面层由下述重量百分比的原料制成：

再生聚丙烯粒料                           50%～70%，

600～1200目的氢氧化铝                   20%～40%，

聚丙烯-二溴苯乙烯接枝共聚物              5%～15%，

7#白油                                   1%～5%，

硅酮                                     0.5%～2.5%，

抗氧剂1010                              0.1%～0.5%，

辅助抗氧剂DLTDP                        0.1%～0.5%，

UV-531                                  0.2%～0.8%；

所述的微发泡芯层由下述重量百分比的原料制成：

用废旧轮胎精细胶粉改性再生聚丙烯的母粒    85%～95%，

600～1200目的陶土                      1%～10%，

7#白油                                    1%～5%，

发泡剂AC                                 0.1%～1%，

KZ-110催发泡稳定剂                        1%～6%；

所述的用废旧轮胎精细胶粉改性再生聚丙烯的母粒由下述重量百分比的原料制成：

再生聚丙烯粒料                            55%～75%，

80～120目的废旧轮胎精细胶粉               15%～35%，

聚丙烯-马来酸酐接枝共聚物                 5%～15%，

7#白油                                    0.5%～3.5%，

高效再生活化剂WR510                     0.2%～0.8%，

过氧化二异丙苯                            0.1%～0.6%，

抗氧剂1010                               0.1%～0.5%，

辅助抗氧剂DLTDP                         0.1%～0.5%。