（十七）废旧聚乙烯一步法制备聚乙烯管材

目前PE管材已成为继PVC之后，世界上消费量第二大塑料管道品种。但随着聚乙烯应用领域的扩大和使用量的增加，废旧聚乙烯也与日俱增。废旧聚乙烯由于发生老化降解，其物理性能远不及新料聚乙烯，它的应用也受到了极大限制，只能用于制作低性能的产品。若不加以应用，浪费资源，又会对环境造成极大污染。废旧聚乙烯的再生利用，有利于塑料行业的可持续发展。将废旧聚乙烯再生用于制造聚乙烯管材，既能满足市场对聚乙烯管材的需求，又能解决环境问题，节约资源。目前，废旧聚乙烯再生用于制造聚乙烯管材，主要是直接将废旧聚乙烯代替部分新料后制备管材，制备得到的管材性能下降，实质是以牺牲产品性能为代价的废旧聚乙烯再利用。也有部分废旧聚乙烯经改性后用于生产聚乙烯管材，主要是采用添加纳米材料的方式对废旧聚乙烯进行改性，但这种改性方式再生聚乙烯制备的管材，其性能效果增加不显著，需要对纳米材料进一步改性才能提高制品性能。

1.原材料与配方

其中，交联剂为过氧化二异丙苯（DCP）或过氧化二苯甲酰（BPO），改性纳米材料为改性硅灰石或聚合物级纳米蒙脱土，如浙江丰虹黏土化工有限公司生产的聚合物级纳米蒙脱土DK1。

2.加工工艺

①纳米材料表面改性方法为：所添加的未改性纳米材料与偶联剂的质量比为100∶（0.5～5）。偶联剂溶于适量溶剂中制成10%～30%（质量分数）偶联剂溶液，将未改性的纳米材料置于高速混合机中，在1000～1500r/min转动状态下，加入偶联剂溶液，滴加完毕后，在2250～2750r/min转动状态下，80～100℃混合5～15min。将表面改性后的纳米材料置于50～70℃鼓风烘箱中，直至恒重。

②改性碳酸钙按如下方法制得：将碳酸钙置于高速混合机中，在1250r/min转动状态下，将含有10%（质量分数）的硬脂酸的丙酮溶液滴加到高速混合机中，然后在80℃下2500r/min的混合机中混合10min，改性后的碳酸钙置于60℃的烘箱中，直至恒重，得到表面改性碳酸钙，碳酸钙与硬脂酸的质量比为100∶1。

③改性硅灰石按如下方法制得：将硅灰石置于高速混合机中，在1300r/min转动状态下，将含有15%（质量分数）的偶联剂的二氯甲烷溶液滴加到高速混合机中，然后在80℃下2700r/min的混合机中混合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，硅灰石与偶联剂的质量比为100∶2，所使用的偶联剂为硅烷偶联剂151或钛酸酯偶联剂NDZ105。

④制备工艺

将纳米材料、交联剂、废旧聚乙烯在30～60℃下2250～2750r/min的高速混合机中混合3～8min后，在180～195℃的双螺杆挤出机中交联、原位分散，得到熔融状态的再生聚乙烯，熔融状态的再生聚乙烯由双螺杆挤出机通过与双螺杆挤出机串联的设定计量的熔体泵进入160～175℃的塑料管材挤出机头，经50～90℃冷却定型，一步法制得聚乙烯管所述的设定计量与所述的聚乙烯管材直径及壁厚相匹配，通常根据管材壁厚和直径计算单位时间内需要多少体积聚乙烯熔体，调节熔体泵转速，保证适当的熔体供应量。

实例

以表面改性碳酸钙为填充物为例。配方如下：

按配方称量后，在50℃下2500r/min的高速混合机中混合8min后，在180～195℃的双螺杆挤出机中交联、原位分散，得到再生聚乙烯，再生聚乙烯熔体经90r/min的计量熔体泵进入175℃与200mm管材相匹配的挤出机机头，经70～90℃冷却定型，得到外径为200mm的聚乙烯管材。

3.参考性能

制备得到的聚乙烯管材的性能如表2-9所示。

表2-9　聚乙烯管材的性能