一种由废旧电器类PA66材料制备的高性能PA66+GF30合金及其制备方法和应用

摘要

本发明公开一种由废旧电器类PA66材料制备的高性能PA66+GF30%合金及其制备方法和应用，该PA66+GF30%合金的原料配方由如下重量份数的各组分组成：61～66份废旧电器类PA66粉碎料、30～33份玻璃纤维、0.2～0.4份B-215长效热稳定剂和3～5份POE接枝。本发明的PA66+GF30%合金的各项性能指标均达到或超过国家电器行业的材料标准，具有高性能、高抗冲、高稳定性、耐寒性好、型体稳定、韧性高和符合环保标准等特点，可适用于制备风扇扣，电器齿轮、变压器骨、机械部件或护罩。

说明书

技术领域

    本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及废塑料重新利用技术，具体涉及利用废旧电器类PA66材料制备高性能PA66+GF30%合金的技术。

背景技术

PA66又称尼龙66或聚酰胺66，是一种普通通用塑料，优点：坚硬、易挤出、易染色、难燃、耐冲击、表面性佳。

玻璃纤维（GF）加入到PA66中，可增强材料的物理机械刚性。

因为PA66为比较常用的材料，所以会产生大量的废旧电器部件、护罩等废旧料，次料，生产过程中的次品、回收品，目前对于这些废旧料、次料、次品或回收品的处理主要有以下几种方法：

（1）焚烧或填埋方式，由于在焚烧过程中汇产生二氧化硫等有害气体，极易造成环境污染，而采取填埋方式，会造成土地资源浪费，PA66的难降解性也会对环境造成很大的危害，目前这种方式正在逐步被淘汰；

   （2）对废旧材料、次料、次品或回收品进行简单的回收抽粒而不进行任何科学改性，降级为普通塑料使用，虽然解决了环境污染问题，但未能充分利用这些次料的经济价值，这些劣质材料流向市场，将造成劣质产品出现直接影响人民生活质量。

因此，如何回收并充分运用这些废旧料、次料、次品或回收品，使之再生后产生新的经济效益是一项利国利民的课题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种由废旧电器类PA66材料为主料制备而得的，具有高性能、高抗冲、高稳定性、环保和耐寒性好等特点的高性能PA66+GF30%合金。

本发明的另一个目的是提供上述PA66+GF30%合金的制备方法。

本发明的另一个目的是提供上述PA66+GF30%合金在制备家用电器中的应用。

本发明的上述目的是通过如下方案予以实现的：

一种由废旧电器类PA66材料制备的高性能PA66+GF30%合金，其原料配方是由如下重量份数的各组份组成：

废旧电器类PA66粉碎料       61～66份；

玻璃纤维                     30～33份；

B-215长效热稳定剂          0.2～0.4份；

马来酸酐接枝POE              3～5份。

上述原料配方中，废旧电器类PA66粉碎料是将废旧电器类PA66材料经粉碎处理后得到的粒径小于等于10mm的粉碎料；所述废旧电器类PA66材料是指由纯PA66制造的废旧电器，以及由PA66含量占95%以上的材料制造的废旧电器，如风扇扣、电器齿轮、变压器骨、机械部件或护罩等。

上述原料配方中，本发明人通过研究发现，废旧电器类PA66粉碎料作为主料，其粒径的大小对本发明的实现有一定程度的影响，如果粒料过大，则混料效果差，影响搅拌均匀，影响生产工艺中的熔融混炼，因此通过研究后，发明人确定控制废旧电器类PA66粉碎料的粒径为小于等于10mm。

上述原料配方中，所述玻璃纤维（GF）采用市售的任何一种玻璃纤维原料均可实现本发明；玻璃纤维在本发明中起到增强材料的物理机械刚性的作用。

上述原料配方中，所述B-215长效热稳定剂为市售产品，在本发明中起到抗热、抗氧老化、防止基材热氧化降解、保持材料流动指数、防止加工过程聚合物氧化和解决废旧基材的粘度降低、光泽退化问题的作用。

上述原料配方中，所述马来酸酐接枝POE为市售产品，在本发明中起到促进聚合物的溶合、增韧，克服在紫外线照射下的易变色、易变型和易老化的作用。

上述一种由废旧电器类PA66材料制备的高性能PA66+GF30%合金的制备方法，其包括如下步骤：

步骤1. 废旧电器类PA66粉碎料的制备

收集废旧电器类PA66材料，使用截剪机对长度超过600mm的废旧电器类PA66材料进行截剪，使截剪后其长度小于600mm，再把截剪后的废旧电器类PA66材料与长度不超过600mm的废旧电器类PA66材料一同送进粉碎机上进行粉碎，得到粒度小于等于10mm的颗粒，则为所需废旧电器类PA66粉碎料；

步骤2.按照上述原料配方将步骤1制备的废旧电器类PA66粉碎料、玻璃纤维、B-215长效热稳定剂和马来酸酐接枝POE装进搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在240～280℃的温度下进行熔融混炼，所得熔体由双螺杆挤出机挤出后，经水槽冷却，引入切粒机进行切粒操作，收集粒料即为本发明所需PA66+GF30%合金。

上述步骤1中，先需要对收购回来的废旧电器进行分类挑选，筛选出由纯PA66制造的废旧电器，以及由PA66含量占95%以上的材料制造的废旧电器，如风扇扣、电器齿轮、变压器骨、机械部件或护罩等，由于这些废旧电器都比较大，所以需要进行截剪，截剪机功率60kw，电机转速1400转/分，通过变速剪刀速度为600转/小时。

上述步骤1中，所述粉碎机上设有筛网，并对粉碎后的颗粒进行筛选，把不能通过筛网的颗粒再重新放进粉碎机进行粉碎和筛选工序，通过筛网的颗粒为废旧电器类PA66粉碎料；所述筛网上的网孔直径为10mm。

上述步骤2中，所述在搅拌机中反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为一小时。

上述步骤2中，所述搅拌机的转速采用650～700转/分；本发明人通过研究发现：如果搅拌机转速过快，料会裂解，如果搅拌机转速太慢则又会混合不均匀，因此通过研究后选择搅拌机的转速为650～700转/分。

上述步骤2中，双螺杆挤出机的转速为250～400转/分。

上述步骤2中，熔融混炼采用温度为240～280℃；本发明人经研究发现：如果熔融混炼的温度太低，则熔融不好，如果温度太高，料会裂解，因此通过研究后选择，熔融混炼的温度为240～280℃。

上述步骤2中，由双螺杆挤出机挤出的熔体经水槽冷却时，所用的水槽温度为60～80℃；本发明人通过研究发现，此处水槽冷却的温度也会对产品有一定影响，若水槽温度过低，则粒料间空隙过大而易碎，若水槽温度过高，则粒料易粘结，因此，经过对水槽温度进行优化后，本发明人选择用于冷却熔体的水槽温度为60～80℃。

上述制备方法中，切粒机的转速为600～900转/分；本发明人通过研究发现，若切粒机转速过慢，则粒料会太肥大，若切粒机转速过快，则粒料会太小，因此，切粒机的转速需要调整合适，否则都会对最终粒料的美观有影响；对此，本发明人对切粒机的转速进行了优化调整，最终选择切粒机的转速为600～900转/分。

对本发明的一种由废旧电器类PA66材料制备的高性能PA66+GF30%合金进行性能测定，结果发现该PA66+GF30%合金的各项性能指标均达到或超过国家电器行业的标准，具有高性能、高抗冲、高稳定性、耐寒性好、型体稳定、韧性高、色泽符合标准和符合环保标准等特点，可用于制备风扇扣，电器齿轮、变压器骨、机械部件或护罩等电器。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明的PA66+GF30%合金，其原料中采用了PA66再生料来代替PA66原料，为了保证最终产品的性能优良，本发明人针对再生料的特点搭配了合适的助剂，并对各助剂的用量进行了优化，各助剂的选择使得PA66再生料也能制备出性能优良的PA66+GF30%合金，实现了环保再生资源回收利用，全过程做到节能、减排、环保再生资源利用，为国家节约能源作贡献；

2.本发明的PA66+GF30%合金，其各项性能指标均达到或超过国家制备机械部件及护罩的材料标准要求，解决了纯原材料强度和硬度不足的问题，还解决了再生料各项指标退化和老化问题，提高了产品的稳定性；

3.现有PA66+GF30%合金的缺口冲击强度为13KJ/m²,弯曲模量约7000MPa，；而本发明的PA66+GF30%合金，其冲击强度达到23kg·cm/cm，弯曲模数达到75000kgf/cm²，且产品达到型体稳定；

4.本发明的PA66+GF30%合金，重点对PA66再生料的老化、氧化、粘性下降和强度下降等问题进行了研究，通过对助剂的筛选，并经过反复试验，总结出各助剂的剂量，从而保证了合金的各项优良性能；

5.本发明PA66+GF30%合金的制备方法，是根据其配方原料的特点，对其原料混合转速、双螺杆挤出机的转速和温度进行了优化，从而保证了制备所得合金的优良性能。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步地描述，但具体实施例并不对本发明做任何限定。

实施例1

一种由废旧电器类PA66材料制备的高性能PA66+GF30%合金，其原料配方是由如下重量份数的各组份组成：

废旧电器类PA66粉碎料       61份；

玻璃纤维                     30份；

B-215长效热稳定剂          0.2份；

马来酸酐接枝POE             5份。

上述原料配方中，废旧电器类PA66粉碎料是将废旧电器类PA66材料经粉碎处理后得到的粒径小于等于10mm的粉碎料；所述废旧电器类PA66材料是指由纯PA66制造的废旧电器，以及由PA66含量占95%以上的材料制造的废旧电器，如风扇扣、电器齿轮、变压器骨、机械部件或护罩等。

上述原料配方中，所述玻璃纤维、B-215长效热稳定剂和马来酸酐接枝POE均为市售产品。

上述一种由废旧电器类PA66材料制备的高性能PA66+GF30%合金的制备方法，其包括如下步骤：

步骤1. 废旧电器类PA66粉碎料的制备

收集废旧电器类PA66材料，使用截剪机对长度超过600mm的废旧电器类PA66材料进行截剪，使截剪后其长度小于600mm，再把截剪后的废旧电器类PA66材料与长度不超过600mm的废旧电器类PA66材料一同送进粉碎机上进行粉碎，得到粒度小于等于10mm的颗粒，则为所需废旧电器类PA66粉碎料；

步骤2.按照上述原料配方将步骤1制备的废旧电器类PA66粉碎料、玻璃纤维、B-215长效热稳定剂和马来酸酐接枝POE装进立式圆筒型不锈钢容体搅拌机中反复搅拌三次，每次搅拌时间为一小时，搅拌机转速为700转/分，混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机的转速为400转/分，温度为250℃的条件下进行熔融混炼，所得熔体由双螺杆挤出机挤出后，经70℃水槽冷却，再引入转速为600转/分的切粒机进行切粒操作，收集粒料即为本实施例所需PA66+GF30%合金。

上述步骤1中，先需要对收购回来的废旧电器进行分类挑选，筛选出由纯PA66制造的废旧电器，以及由PA66含量占95%以上的材料制造的废旧电器，如风扇扣、电器齿轮、变压器骨、机械部件或护罩等，由于这些废旧电器都比较大，所以需要进行截剪，截剪机功率60kw，电机转速1400转/分，通过变速剪刀速度为600转/小时。

采用ASTM国际标准对本实施例制备的PA66+GF30%合金进行性能测试，结果如表1所示。

表1 实施例1的PA66+GF30%合金的性能测试结果

性质方法单位数据比重ASTM D792—1.37模收缩ASTM D955%0.5～0.7拉伸强度ASTM D638Kgf/c㎡1600弯曲强度ASTM D790Kgf/c㎡2100延伸率 ASTM D638%4弯曲模数ASTM D790Kgf/c㎡75000缺口冲击强度(1/8")(23℃)ASTM D256Kg·㎝/㎝22热变形温度ASTM D648℃220耐燃性UL94(1/8")HB干燥温度—℃120干燥时间—HR4熔融温度—℃240～280建议模温—℃80

由表1可以看出，本实施例的PA66+GF30%合金的各项性能指标均达到国家电器行业的材料标准要求，实现了节能减排、环保和再生资源利用的发明目的。

实施例2

一种由废旧电器类PA66材料制备的高性能PA66+GF30%合金，其原料配方是由如下重量份数的各组份组成：

废旧电器类PA66粉碎料       66份；

玻璃纤维                     33份；

B-215长效热稳定剂           0.4份；

马来酸酐接枝POE             3份。

上述原料配方中，废旧电器类PA66粉碎料是将废旧电器类PA66材料经粉碎处理后得到的粒径小于等于10mm的粉碎料；所述废旧电器类PA66材料是指由纯PA66制造的废旧电器，以及由PA66含量占95%以上的材料制造的废旧电器，如风扇扣、电器齿轮、变压器骨、机械部件或护罩等。

上述原料配方中，所述玻璃纤维、B-215长效热稳定剂和马来酸酐接枝POE均为市售产品。

上述一种由废旧电器类PA66材料制备的高性能PA66+GF30%合金的制备方法，其包括如下步骤：

步骤1. 废旧电器类PA66粉碎料的制备

收集废旧电器类PA66材料，使用截剪机对长度超过600mm的废旧电器类PA66材料进行截剪，使截剪后其长度小于600mm，再把截剪后的废旧电器类PA66材料与长度不超过600mm的废旧电器类PA66材料一同送进粉碎机上进行粉碎，得到粒度小于等于10mm的颗粒，则为所需废旧电器类PA66粉碎料；

步骤2.按照上述原料配方将步骤1制备的废旧电器类PA66粉碎料、玻璃纤维、B-215长效热稳定剂和马来酸酐接枝POE装进立式圆筒型不锈钢容体搅拌机中反复搅拌三次，每次搅拌时间为一小时，搅拌机转速为650转/分，混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机的转速为400转/分，温度为280℃的条件下进行熔融混炼，所得熔体由双螺杆挤出机挤出后，经70℃水槽冷却，再引入转速为900转/分的切粒机进行切粒操作，收集粒料即为本实施例所需PA66+GF30%合金。

上述步骤1中，先需要对收购回来的废旧电器进行分类挑选，筛选出由纯PA66制造的废旧电器，以及由PA66含量占95%以上的材料制造的废旧电器，如风扇扣、电器齿轮、变压器骨、机械部件或护罩等，由于这些废旧电器都比较大，所以需要进行截剪，截剪机功率60kw，电机转速1400转/分，通过变速剪刀速度为600转/小时。

采用ASTM国际标准对本实施例制备的PA66+GF30%合金进行性能测试，结果如表2所示。

表2   实施例2的PA66+GF30%合金的性能测试结果

性质方法单位数据比重ASTM D792—1.38模收缩ASTM D955%0.5～0.7拉伸强度ASTM D638Kgf/c㎡1600弯曲强度ASTM D790Kgf/c㎡2100延伸率 ASTM D638%4弯曲模数ASTM D790Kgf/c㎡75000缺口冲击强度(1/8")(23℃)ASTM D256Kg·㎝/㎝23热变形温度ASTM D648℃220耐燃性UL94(1/8")HB干燥温度—℃120干燥时间—HR4熔融温度—℃240～280建议模温—℃80

由表2可以看出，本实施例的PA66+GF30%合金的各项性能指标均达到国家电器行业的材料标准要求，实现了节能减排、环保和再生资源利用的发明目的。