[发明专利]一种螺杆挤出机低温裂解再生塑料制备聚乙烯蜡的方法

说明书

本发明属于聚乙烯蜡的制备技术领域，提供了一种螺杆挤出机低温裂解再生塑料制备聚乙烯蜡的方法。该方法通过将少量氟乙烯聚合物微细颗粒、氧化镁微粒与再生聚乙烯塑料混合均匀，在反应釜中高压充氮后送入往复式螺杆挤出机，设置螺杆温度为180~200℃，通过氟乙烯聚合物微细颗粒、氧化镁微粒的活性保护和催化作用，使得再生聚乙烯的大分子长链在低温下快速裂解，而低分子链则缓慢裂解，从而得到聚乙烯蜡产品。与传统方法相比，该发明制得的聚乙烯蜡，具有炭化黑点较少，熔点100~105℃，分子量分布窄，低分子物少，软化点高，粘度高等特点。

技术领域

本发明涉及聚乙烯蜡的制备技术领域，尤其是涉及一种螺杆挤出机低温裂解再生塑料制备聚乙烯蜡的方法。

背景技术

聚乙烯蜡化学性能稳定、手感滑爽、耐磨性好、硬度高，其不同的加入方式和配比可赋予混合体系不同的光泽改变，应用范围十分广泛，包括：道路油漆的消光剂、塑料浓色母料、丙纶母料、功能性母料、添加剂母料、聚烯烃塑料加工分散剂、脱模剂、节能剂、聚乙烯农膜胶、油墨分散剂、耐磨剂、光亮剂，聚氯乙烯塑料加工润滑剂、热熔粘合剂、地板蜡、汽车上光蜡、液体上光蜡、蜡烛、涂料、电缆料、蜡制品玩具、蜡笔、橡胶加工剂等。其下游产品有塑料薄膜、编织品、塑料容器、塑料管材、异型材等。聚乙烯蜡分为聚合型聚乙烯蜡和裂解型聚乙烯蜡两种。前者是聚乙烯聚合时的副产物,后者由聚乙烯树脂加热裂解而成。二者在相对分子量分布和分子结构等方面存在着一定的差异,所以其应用场合有所不同。每年的使用规模均在20万吨以上。国内目前生产聚乙烯蜡较大的的专业厂家有上海金山金星塑料厂、北京化工大学精细化工厂、北京助剂二厂、北京化工大学乳山联营化工厂、营口市康如化工厂、广州龙辉化工厂、青岛宏信塑料有限公司等，它们分别生产三个等级的聚乙烯蜡，但产量较低，只能满足一部分市场需要。另一部分市场需求，主要靠进口日本、韩国、美国的聚乙烯蜡，如美国伊士曼公司、香港BASF公司、韩国LG公司、三星公司等。

聚乙烯蜡的常见生产方法有聚合法和裂解法。聚合法制备聚乙烯对原料和反应设备要求苛刻，产能低，设备投资高。目前国内主要采用裂解法，通过利用裂解釜和挤压的方法将聚乙烯裂解为聚乙烯蜡。但在具体裂解过程中，由于裂解反应过程中机械搅拌和螺杆挤出时的扭矩非常大，裂解温度高，因此能耗高、炭黑点多、得到的聚乙烯蜡分子量分布宽，不易稳定控制。特别是利用回收聚乙烯裂解制备聚乙烯蜡，因回收聚乙烯由不同分子量的聚乙烯组成，在同一在高温裂解条件下，其得到的聚乙烯蜡碳黑点更多、分子量分布不均，品质下降，影响了其应用。

日本将废旧聚乙烯在外热釜中加热，450℃下引入过热蒸汽，反应10h可得聚乙烯蜡；法国向加热的钢管内注入聚乙烯，通入过热水蒸气，450~500℃下反应，将产物冷凝即得聚乙烯蜡；英国采用耐热金属板网格，将聚乙烯压入，采用红外线辐射加热至1000℃，待聚合物分解后，通入400℃的过热水蒸气导出产物，即为聚乙烯蜡。我国学者也对此进行了相应的研究。Hu等将高密度聚乙烯树脂进行热裂解获得低分子量高密度聚乙烯蜡，然后于压力釜内在高于蜡熔点的温度下，利用分散剂的帮助将所得高密度聚乙烯蜡分散在水介质中，并通入氧化性气体，在一定压力下进行氧化，最后洗涤并去除水分得到高密度氧化聚乙烯蜡。Xu等采用螺杆挤出机、带电热器和搅拌器的不锈钢的裂解釜、带搅拌器和冷却夹套的不锈钢的冷却釜、上方敞开的不锈钢的盛料箱、锷式粉碎机、真空泵、带冷却夹套的不锈钢的裂解气体回收釜、不锈钢的裂解油贮存罐、不锈钢的尾气乳化罐等常规设备，配套以螺杆挤出机挤出、裂解釜进料，经裂解、回收馏油、回收乳化油、冷却、粉碎等简单易行的工艺流程，制备了聚乙烯蜡，克服了现有技术方法存在不适合于民营小企业实施就地回收处理利用的问题与不足。Sun等利用设置多层桨式变速搅拌器的管式反应器，以无机类过氧化物催化剂或有机类过氧化物催化剂，热裂解温度260~360℃，热裂解时间60~300min，所得的高密度聚乙烯蜡的分子量范围1000~10000，且人为可控，此法也可制取低密度聚乙烯蜡。