（十七）廢舊聚乙烯一步法制備聚乙烯管材

目前PE管材已成為繼PVC之后，世界上消費量第二大塑料管道品種。但隨著聚乙烯應用領域的擴大和使用量的增加，廢舊聚乙烯也與日俱增。廢舊聚乙烯由于發生老化降解，其物理性能遠不及新料聚乙烯，它的應用也受到了極大限制，只能用于制作低性能的產品。若不加以應用，浪費資源，又會對環境造成極大污染。廢舊聚乙烯的再生利用，有利于塑料行業的可持續發展。將廢舊聚乙烯再生用于制造聚乙烯管材，既能滿足市場對聚乙烯管材的需求，又能解決環境問題，節約資源。目前，廢舊聚乙烯再生用于制造聚乙烯管材，主要是直接將廢舊聚乙烯代替部分新料后制備管材，制備得到的管材性能下降，實質是以犧牲產品性能為代價的廢舊聚乙烯再利用。也有部分廢舊聚乙烯經改性后用于生產聚乙烯管材，主要是采用添加納米材料的方式對廢舊聚乙烯進行改性，但這種改性方式再生聚乙烯制備的管材，其性能效果增加不顯著，需要對納米材料進一步改性才能提高制品性能。

1.原材料與配方

其中，交聯劑為過氧化二異丙苯（DCP）或過氧化二苯甲酰（BPO），改性納米材料為改性硅灰石或聚合物級納米蒙脫土，如浙江豐虹黏土化工有限公司生產的聚合物級納米蒙脫土DK1。

2.加工工藝

①納米材料表面改性方法為：所添加的未改性納米材料與偶聯劑的質量比為100∶（0.5～5）。偶聯劑溶于適量溶劑中制成10%～30%（質量分數）偶聯劑溶液，將未改性的納米材料置于高速混合機中，在1000～1500r/min轉動狀態下，加入偶聯劑溶液，滴加完畢后，在2250～2750r/min轉動狀態下，80～100℃混合5～15min。將表面改性后的納米材料置于50～70℃鼓風烘箱中，直至恒重。

②改性碳酸鈣按如下方法制得：將碳酸鈣置于高速混合機中，在1250r/min轉動狀態下，將含有10%（質量分數）的硬脂酸的丙酮溶液滴加到高速混合機中，然后在80℃下2500r/min的混合機中混合10min，改性后的碳酸鈣置于60℃的烘箱中，直至恒重，得到表面改性碳酸鈣，碳酸鈣與硬脂酸的質量比為100∶1。

③改性硅灰石按如下方法制得：將硅灰石置于高速混合機中，在1300r/min轉動狀態下，將含有15%（質量分數）的偶聯劑的二氯甲烷溶液滴加到高速混合機中，然后在80℃下2700r/min的混合機中混合13min，改性后的硅灰石置于70℃的烘箱中，直至恒重，得到表面改性硅灰石，硅灰石與偶聯劑的質量比為100∶2，所使用的偶聯劑為硅烷偶聯劑151或鈦酸酯偶聯劑NDZ105。

④制備工藝

將納米材料、交聯劑、廢舊聚乙烯在30～60℃下2250～2750r/min的高速混合機中混合3～8min后，在180～195℃的雙螺桿擠出機中交聯、原位分散，得到熔融狀態的再生聚乙烯，熔融狀態的再生聚乙烯由雙螺桿擠出機通過與雙螺桿擠出機串聯的設定計量的熔體泵進入160～175℃的塑料管材擠出機頭，經50～90℃冷卻定型，一步法制得聚乙烯管所述的設定計量與所述的聚乙烯管材直徑及壁厚相匹配，通常根據管材壁厚和直徑計算單位時間內需要多少體積聚乙烯熔體，調節熔體泵轉速，保證適當的熔體供應量。

實例

以表面改性碳酸鈣為填充物為例。配方如下：

按配方稱量后，在50℃下2500r/min的高速混合機中混合8min后，在180～195℃的雙螺桿擠出機中交聯、原位分散，得到再生聚乙烯，再生聚乙烯熔體經90r/min的計量熔體泵進入175℃與200mm管材相匹配的擠出機機頭，經70～90℃冷卻定型，得到外徑為200mm的聚乙烯管材。

3.參考性能

制備得到的聚乙烯管材的性能如表2-9所示。