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1、一万吨塑料加工工艺路线报告一：概论某公司废家电拆解所产生废塑料深加工项目，计划年处理塑料加工一万吨的生产能力。在家电的拆解过程中所产生的废塑料主要有PS/HIPS 、ABS 、PP 。这其中PS/HIPS所占比例最高约为： 70%，其次ABS和 PP各占 15%。这些回收的塑料在经过长时间的使用过程中已经老化，而且同种材质的物性分布较宽，不均一性较大。有的材质某一物性已经严重老化。 对这些塑料的加工需要做很多的验证测试才能给出合理的加工工艺配方。 但是这些回收塑料物性的性能下降主要是材料中聚合物分子量的下降和分子链的断裂所引起的，所以聚合物的分子量及分子量分布对材料的性能、使用范围及使用条件起
2、到决定性的因数。二：材料性能数据在进行加工前公司曾委托北京工商大学高分子材料应用中心对我部门的材料进行了基础性能测试， 并于相同材质的物料做了对比性测试。结果如下：1：材料基础测试结果回收料与新料测试数据对比序号样品名称密度(g/cm3) 灰分% 水分% 熔指 g/10min 1 回收 ABS 1.01 0.36 0.44 9.01 200/5Kg ABS(757K) 1.05 1.8 200/5Kg 2 回收 PP 0.88 0.97 0.08 8.61 230/2.16Kg HF PP 0.9 230/2.16Kg 3 回收 PS 1.01 1.71 0.12 4.88 200/5Kg H
3、IPSPH881.05 5 200/5Kg 2：力学性能测试结果序号样品名称弯曲强度拉伸强度冲击强度(悬臂梁 ) 模量(Mpa)强度(Mpa)强度(Mpa)伸长率(%)1 回收 ABS 2056 55 31 11 10 ABS(757K)2700 79 48 20 20 2 回收 PP 1989 40 21 21 12 HF PP 1390 32 27 - 8 3 回收 PS 2055 42 17 22 11 HIPS(PH88)2000 45 25 40 10 3：结果分析对上述数据进行分析对比可以看出，回收料在长时间的使用过程中已材料性能已经衰减。 从上表可以看出材料的冲击强度下降的最大，
4、ABS下降 50%，而 PP和 PS测试结果较好。 ABS的弯曲强度和模下降的下降 31%。三种材料的拉伸强度测试结果只为新料的50%77% 。三种料中 ABS性能的下降最为严重， 对重新加工满足新料的物性要求也需要做大量的配方测试， 以便全面提高 ABS的各种性能， 使其能够重新使用。 PP和 PS主要表现在拉伸强度方面的下降，所以对此两种材料的的在加工重点应放在满足材料拉伸方面的测试要求。三：ABS加工工艺路线1：ABS性能缺陷及改善测试结果显示 ABS材料物性的衰退是材料脆化所引起的，ABS的脆化主要是材料中的橡胶相的老化、断裂所引起的， 所以在回收的材料中需要加入增韧剂，以提高材料的抗
5、冲击性能，增加材料的韧性，同时能降低材料的MI。增加材料韧性还可以加入橡胶相，但是材料中橡胶相增加会影响材料的亮度、 刚性及尺寸稳定性。 所以在加入的橡胶需要含有刚性连段， 保证材料的基本性能不被改变。材料中加入的橡胶相要能与 ABS充分相融合，不会在使用的过程中出现分层而使材料性能发生不可逆转的损坏。在此举出两个弹性体冲击改性剂可用于ABS的材料改性中： ASA和 SBS 。ASA ：三元聚合物抗冲击改性树脂，与ABS的结构极其相似，并且含有与 ABS相同的组分。但同 ABS相比具有极好的耐候性， 加工稳定性。SBS ：二元三嵌段共聚物热塑性弹性体，与ABS同为三嵌段共聚物，含有与 ABS相
6、同的组分，与ABS 的相容性好，可以有效的改善材料的脆化， 提高材料的抗冲击性能， 但是该弹性体的耐老化性能较差加工时易发生氧化。 但作为改性剂使用时由于在材料中添加的有其他类型的稳定剂可以安全使用。以上两种材料可以作为回收ABS的冲击改性剂，根据回收 ABS材料的加工要求和材料的特点还需要加入其它类型的改性剂：抗氧剂、防老化剂、稳定剂、 润滑剂等，后续可以根据材料的使用要求添加其它特殊类型的改性剂。2：ABS加工工艺路线ABS粉碎料填充剂主下料称抗冲击改性剂抗氧剂防老化剂抗 UV剂润滑剂助剂下料称ABS新料次下料称填充剂下料称双螺杆挤出机切粒系统风送系统均化料仓开机料热稳定剂3：工艺路线讲述
7、以上所设定的加工工艺路线可以根据实际的生产需求及时调整满足生产需要。3.1 ABS粉碎料：主要是公司生产或者外购所得的回收料，但在上机前需要保证材料的纯度和含水率不能超过2%的生产要求。因生产原料为回收料里面含有可能多次回收的物料，所以在机台的加工过程中应选择满足加工需求的下线要求即可，避免材料在加工过程中热损和机械损失而使材料性能下降。3.2 ABS新料： 该组分可以根据实际的加工要求选择是否需要添加新料。添加新料的效果是缩小材料分子量分布的差异，提高材料的一致性、耐蠕变性能。3.3 抗冲击改性剂：主要改善材料的冲击脆性， 提高材料粘度、弯曲强度、拉伸强度。3.4 抗氧剂：主要缓解聚合物材料
8、在加工使用过程中所发生的热氧化和自然氧化对材料性能的破坏， 特别是材料的加工过程中剪切热、摩擦热、料筒加热的热氧化对材料性能的破坏。抗氧剂有很多种类，适合在 ABS 、 PP 、 PS使用的有主抗氧剂：1010、1076、CA 、330 等，辅助抗氧剂： DLTP 、DSTP 、TNP等。主、辅共同使用能够产生协同效应提高两种助剂的作用效率。3.5 防老化剂：主要是对材料后期使用过程中的热、氧老化防护，减缓机械性能的衰减，延长材料的使用时间。根据公司所生产的材料会用到的防老化剂有2246-S 、4426-S 、DBH、DNP、SP 、264 等。3.6 热稳定剂：此类助剂是塑料加工过程中不可缺
9、少的一种加工助剂。主要防止材料在加工过程中由于热、机械剪切所引起的材料降解， 另外还能使材料在使用的过程中防止热、光、氧的破坏作用。根据我们所加工的塑料可以选用的此类助剂有金属皂类、有机锡类、亚磷酸类等3.7 抗 UV 剂：此类助剂既是光稳定剂，主要是保护材料不被短波长光线的破坏主要针对290400nm波段光照射所引起的材料降解。提高材料的耐光性可以有多种手段。按照助剂的作用机理有以下几类：屏蔽剂、吸收剂、猝灭剂和自由基捕获剂。可以根据实际的需要选择不同类型的光稳定剂，如水杨酸酯类、 受阻胺类、苯并三唑类、 二苯甲酮类、芳香酯类、有机金属络合物类等。3.8 润滑剂：改善材料加工过程中的流动性，
10、减小材料与机械设备间和分子内部的摩擦， 还具有分散材料中添加的助剂、色粉、填料的作用，使其均匀的分散到材料中，提高材料的均一性。可选用的种类也有很多，主要有烃类(聚合物蜡类)、硬脂酸类、脂肪酸及其酰胺类等。3.9 填充剂：改善材料的使用功能，降低成本。按化学成分可以分为无机类和有机类，如：碳酸钙(重质、轻质、胶体 )、碳酸镁、钛白粉、锌钡白、木粉、合成纤维等。我们公司可以根据不同需求添加合适的填充剂。3.10 以上诸种物料通过下料称进入主机，主机螺杆选用高混合低剪切型对塑料进行塑化挤出， 经过冷却水后过切粒机， 开机前 5min 的粒子需要重新添加到次下料称过管造粒。接通吹料机将切好的粒子进入
11、均化仓。4：加工配方选用4.1 配方一：耐热、氧老化配方质量分数 (g/Kg) ABS回收料1000 冲击改性剂 SBS 200 主抗氧剂 1010 5 辅助抗氧剂 DLTP 3 热稳定剂硬脂酸锌5 UV剂uv327 3 润滑剂 Wax-E 2 4.2 配方二：混合新、次料配方质量分数 (g/Kg) ABS回收料 600 ABS新料400 主抗氧剂 1076 5 辅助抗氧剂 DSTP 3 UV剂uv327 3 润滑剂 Wax-E 2 4.3 配方三：混合新、次料填充配方质量分数 (g/Kg) ABS回收料600 ABS新料400 轻质碳酸钙 200 主抗氧剂 1076 5 辅助抗氧剂 DSTP
12、 3 UV剂uv327 3 润滑剂 Wax-E 3 4.4 配方四：混合新、次料耐老化挤出配方质量分数 (g/Kg) ABS回收料600 ABS新料400 主抗氧剂 1010 5 辅助抗氧剂 DLTP 5 热稳定剂硬脂酸锌3 UV剂uv327 3 润滑剂 Wax-E 2 注：以上所有配方是没有经过完全测试验证的配方，所以按照此配方生产可能会与实际需求有差异，不能够完全达到设计要求。 成熟的配方需要大量的测试检验其合理性及稳定性。四：PP及 PS加工工艺路线PP和 PS 的加工工艺路线同ABS的相同，只是所选择的助剂会不一样，添加的组分也不一样。 以公司现有材料为例主要是注射级产品的回收料。所以
13、我们在材料的改性再生方面也应该选用在注射方向。4.1 PP的配方设计4.1.1 配方一：抗冲击改性质量分数 (g/Kg) PP回收料 1000 抗冲击改性剂EPR300 主抗氧剂 10763 辅助抗氧剂 DLTP 3 UV剂uv328 2 润滑剂 Wax-E 2 4.1.2 配方二：抗冲击、耐老化改性质量分数 (g/Kg) PP回收料 1000 抗冲击改性剂EPDM 200 主抗氧剂 CA 5 辅助抗氧剂 DLTP 3 防老化剂 DNP 5 UV剂uv3282 润滑剂 Wax-E 2 4.1.3 配方三：抗冲击、耐老化改性质量分数 (g/Kg) PP回收料 800 PP新料(共聚型 ) 200
14、 主抗氧剂 CA 5 辅助抗氧剂 DLTP 3 防老化剂 DNP 5 UV剂uv328 2 润滑剂 Wax-E 2 4.2 PS的配方设计4.2.1 配方一：填充配方质量分数 (g/Kg) PS回收料 600 PS新料400 轻质碳酸钙 200 冲击改性剂 SBS 100 主抗氧剂 1076 3 辅助抗氧剂 DSTP 3 UV剂uv327 3 润滑剂 TR044 2 4.2.2配方二：填充配方质量分数 (g/Kg) PS回收料 1000 轻质碳酸钙 100 增韧剂 K胶100 主抗氧剂 1010 5 辅助抗氧剂 DSTP 3 热稳定剂硬脂酸锌5 防老化剂 264 3 UV剂uv327 3 润滑
15、剂 TR0442 4.2.3配方三：填充配方质量分数 (g/Kg) PS回收料1000 轻质碳酸钙 200 增韧剂 K胶 150 主抗氧剂 10357 热稳定剂硬脂酸锌3 防老化剂 264 5 UV剂uv327 3 润滑剂 TR044 3 4.2.4配方四：非填充配方质量分数 (g/Kg) PS回收料 600 PS新料400 主抗氧剂 1010 5 辅助抗氧剂 DSTP 3 热稳定剂硬脂酸锌3 防老化剂 264 3 UV剂uv327 3 润滑剂 TR044 2 注：以上所有配方是在没有经过实际验证的情况所给出的，是一个不成熟的配方，在实际生产之前需要经过完整的测试和调整，确保产品性能的稳定性。
16、五：工艺设定根据公司物料的特点在螺杆的选用上应该注意材料的检测结果：高MI，低拉伸，低冲击。所以在螺杆的选用上应该注意挤出剪切对材料性能的影响。根据之前所做的玻纤改性料高剪切低分散性螺杆组合使材料的冲击、拉伸、弯曲性能降低25%左右，而同等条件下的高分散低剪切螺杆组合对材料的物性影响极其微小，所以我们在选用合适的螺杆组合应优先选用后者既高分散低剪切性螺杆组合，以降低机械加工对材料物性的影响。5.1 ABS的机台参数设定第一段第二段第三段第四段第五段第六段第七段第八段温度40150200210220220225230开机转 速200rpm 生产转速450 rpm 主机进水压0.4MPa 压力差0.1MPa5.2 PP的机台参数设定第一段第二段第三段第四段第五段第六段第七段第八段温度40150180200210210215220开机转速200rpm 生产转 速500 rpm 主机进水压0.4MPa 压力差0.1MPa5.3PS的机台参数设定第一段第二段第三段第四段第五段第六段第七段第八段温度40150200210220220
