廢高壓聚乙烯循環(huán)利用生產(chǎn)電雷管絕緣塑頭的方法研究

李樹(shù)彬，陳良友

（四川省宜賓威力化工有限責(zé)任公司， 四川 宜賓 644600）

導(dǎo)爆管[1]是塑料管內(nèi)壁附有薄層炸藥與鋁粉的起爆器材。國(guó)內(nèi)大多數(shù)廠家采用高壓聚乙烯作為原材料生產(chǎn)導(dǎo)爆管。導(dǎo)爆管[2]生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生廢高壓聚乙烯（以下簡(jiǎn)稱(chēng)廢塑料）。我司每年產(chǎn)生的廢塑料大約在30 t左右，這些廢塑料直接外賣(mài)價(jià)格低廉，如果進(jìn)行深加工成本又很高，而我司生產(chǎn)電雷管每年大約需要高壓聚乙烯30 t。如果能將廢塑料用于電雷管注塑固定其爆破線，將節(jié)約大量的成本。2006年我們將廢導(dǎo)爆管經(jīng)粉碎、蒸煮、漂洗、烘干，去除炸藥與鋁粉，消除爆炸性能的廢塑料，用于電雷管注塑固定其爆破線。但廢塑料的加入會(huì)使注塑溫度升高80～100℃，導(dǎo)致絕緣爆破線被燙破，顧客使用電雷管時(shí)會(huì)因短路而導(dǎo)致拒爆。如果降低注塑溫度，又會(huì)導(dǎo)致塑料塞注不滿，廢品增多、效率降低。

為解決這一難題，通過(guò)多次攻關(guān)選型試驗(yàn)，筆者在廢塑料中添加X(jué)，經(jīng)多次注塑試驗(yàn)表明，X的

加入，提高了廢塑料的熔融指數(shù)、降低了熔化溫度，增強(qiáng)了廢塑料的塑性，攻克了廢塑料用于電雷管生產(chǎn)絕緣塑頭溫度升高導(dǎo)致絕緣爆破線被燙破的難關(guān)，實(shí)現(xiàn)了廢高壓聚乙烯循環(huán)利用。

1 項(xiàng)目技術(shù)可行性分析

1.1 廢塑料注塑可行性分析。

高壓聚乙烯[3]是生產(chǎn)導(dǎo)爆管的主要原材料，它是以乙烯為單體的塑料材料，是一種乳白色呈半透明的蠟狀固體樹(shù)脂，無(wú)味、無(wú)毒、無(wú)臭。熔點(diǎn)為120～125 ℃，柔軟性良好，抗沖擊韌性好，具有重復(fù)加工的性能。高壓聚乙烯在導(dǎo)爆管拉制過(guò)程中經(jīng)高溫熔解、擠出、冷卻成型，再到廢導(dǎo)爆管粉碎、蒸煮、漂洗、烘干等過(guò)程，將受到大量的光和熱作用[4]，導(dǎo)致熔融指數(shù)變低，拉伸強(qiáng)度變小，熔點(diǎn)增高，塑料的可塑性變差，不能直接生產(chǎn)電雷管塑料頭。

1.2 廢塑料循環(huán)利用的條件與方法

為實(shí)現(xiàn)廢塑料循環(huán)利用，必須解決廢塑料熔融指數(shù)變低、拉伸強(qiáng)度變小、熔化溫度增高的問(wèn)題，以增強(qiáng)廢塑料的塑性。其方法有[5]：一是將廢塑料作為制作新高壓聚乙烯的原材料進(jìn)行重新加工，此方法投資大，需要人員多，設(shè)備、技術(shù)的要求較高。二是電雷管注塑時(shí)外加一種能與廢塑料混合均勻、起到提高廢塑料熔融指數(shù)、增強(qiáng)拉伸強(qiáng)度、降低熔化溫度的液體添加劑。此添加劑[6]應(yīng)符合以下條件。

（1）來(lái)源廣泛、成本低廉，添加量少。

（2）無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)味、無(wú)色，不會(huì)造成健康危害。

（3）具有提高廢塑料熔融指數(shù)、增強(qiáng)拉伸強(qiáng)度、降低熔化溫度的能力。

2 試驗(yàn)部分

2.1 試驗(yàn)原理

將能恢復(fù)廢塑料性能的液體添加劑分子插入到廢塑料分子鏈之間[7],削弱廢塑料分子鏈間的應(yīng)力,從而增強(qiáng)廢塑料分子鏈的移動(dòng)性，以增強(qiáng)其塑性，實(shí)現(xiàn)重新注塑時(shí)溫度不增加，注塑飽滿、成形良好的新材料。

2.2 試驗(yàn)方案

2.2.1 液體添加劑優(yōu)選試驗(yàn)

采購(gòu)符合1.2條件的液體添加劑20種，并將20種液體添加劑按相同的比例與廢塑料完全混合后加熱測(cè)試熔化溫度與新高壓聚乙烯、未加添加劑廢塑料的熔化溫度進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。通過(guò)20多次的對(duì)比試驗(yàn)優(yōu)化出既能降低注塑溫度，又無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)味、無(wú)色，來(lái)源廣泛、成本低廉，由成都市科龍化工試劑廠生產(chǎn)的用于制造化妝品的原料，我們叫做X。在小試中，發(fā)現(xiàn)只需少量的添加劑X就可以明顯降低廢塑料的熔點(diǎn)溫度[8]，且溫度降低程度可通過(guò)改變X的用量進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.2.2 試驗(yàn)材料與設(shè)備

（1）原材料

廢塑料：是由廢導(dǎo)爆管經(jīng)粉碎、蒸煮、漂洗、烘干后形成的粒徑為10 cm長(zhǎng)的廢高壓聚乙烯，由公司自制。

添加劑X：分析純，四川成都市科龍化工試劑廠生產(chǎn)。

（2）儀器與設(shè)備

注塑機(jī)：C4725-1型，無(wú)錫市多科工程液壓件廠，計(jì)量器具，攪拌器與容器。

2.2.3 添加X(jué)的廢塑料與新舊混合料，新料的注塑對(duì)比試驗(yàn)

將1 kg廢塑料加入10 mL X，混合10 min，待X與廢塑料完全混合均勻進(jìn)行注塑試驗(yàn)。并以新高壓聚乙烯以及新舊聚乙烯混合料，用同一臺(tái)注塑機(jī)進(jìn)行注塑對(duì)比試驗(yàn)。結(jié)果表明廢塑料比新高壓聚乙烯，注塑溫度大約降低了40oC。組裝成電雷管進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)檢驗(yàn)全部合格，電雷管腳線沒(méi)有被燙破。但是本次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)由于X加入后，廢高壓聚乙烯的粘性增強(qiáng)，產(chǎn)生空心長(zhǎng)條物，堵塞下料管，影響工作效率的新問(wèn)題。試驗(yàn)情況見(jiàn)表1，質(zhì)量指標(biāo)見(jiàn)表2，電雷管檢測(cè)報(bào)告見(jiàn)表3。

表1 加入X的廢塑料與新舊混合料、新塑料注塑試驗(yàn)結(jié)果表Table 1 Comparison test results of Added additive X waste plastics ,mixture of old and new materials, new high pressure polyethylene plastic

表2 加入X的廢塑料與新舊混合料、新塑料質(zhì)量指標(biāo)Table 2 Add X waste plastics mixed with old and new materials, new high pressure polyethylene quality indicators

2.2.4 X加入量減少一半的注塑試驗(yàn)

廢塑料結(jié)塊生成空心長(zhǎng)條物，堵塞下料管的原因主要有：

（1）X加得太多，致使廢塑料相互粘結(jié)，流散性差。

（2）廢塑料粒徑太長(zhǎng)25 cm，比重輕，容易導(dǎo)致廢塑料結(jié)團(tuán)。

將廢塑料重新粉碎、粒徑控制在10 cm以?xún)?nèi)，并將1 kg重新粉碎的廢塑料加入5 mL X，混合均勻，再將0.5 kg新高壓聚乙烯與其完全混合，進(jìn)行注塑試驗(yàn)。結(jié)果表明：下料通暢，注塑溫度為188 ℃，做成電雷管進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)全部合格。X加入量減少一半的廢塑料質(zhì)量指標(biāo)測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表4，X加入量減少一半的廢塑料做成煤礦許用毫秒電雷管各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)檢測(cè)數(shù)據(jù)與表3相當(dāng)，均在合格范圍內(nèi)。

表3 加入X的廢塑料與新料混合做成煤礦許用毫秒延期電雷管檢測(cè)報(bào)告[9]Table 3 Add X waste plastics mixed with new material make it permitted millisecond delay electric detonator for coal mine detection report

2.2.5 X加入量減少一半的注塑試驗(yàn)

廢塑料結(jié)塊生成空心長(zhǎng)條物，堵塞下料管的原因主要有：

（1）X加得太多，致使廢塑料相互粘結(jié)，流散性差。

（2）廢塑料粒徑太長(zhǎng)25 cm，比重輕，容易導(dǎo)致廢塑料結(jié)團(tuán)。

將廢塑料重新粉碎、粒徑控制在10 cm以?xún)?nèi)，并將1 kg重新粉碎的廢塑料加入5 mL X，混合均勻，再將0.5 kg新高壓聚乙烯與其完全混合，進(jìn)行注塑試驗(yàn)。結(jié)果表明：下料通暢，注塑溫度為188oC，做成電雷管進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)全部合格。X加入量減少一半的廢塑料質(zhì)量指標(biāo)測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表 4，X加入量減少一半的廢塑料做成煤礦許用毫秒電雷管各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)檢測(cè)數(shù)據(jù)與表3相當(dāng)，均在合格范圍內(nèi)。

表4 X加入量減少一半的廢塑料質(zhì)量指標(biāo)Table 4 X addition amount to reduce half of the waste plastics quality indicators

2.2.6 加入X的全廢塑料注塑試驗(yàn)

2.2.4 試驗(yàn)，成功的實(shí)現(xiàn)了廢塑料的回收利用，但不能完全實(shí)現(xiàn)廢塑料循環(huán)利用。其原因有：一是廢塑料加入X后相互粘結(jié)，流散性差。二是注塑機(jī)下料管狹小。為此更換了狹小的下料管，在下料斗上安裝了一個(gè)微型攪拌機(jī)。然后加入X進(jìn)行全廢塑料的小試、中試和大批量生產(chǎn)，共計(jì)生產(chǎn)5 000多萬(wàn)發(fā)。

在內(nèi)部檢測(cè)與顧客使用中，未發(fā)現(xiàn)腳線被燙破的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了廢塑料的循環(huán)利用。

2.2.7 廢塑料循環(huán)利用生產(chǎn)電雷管絕緣塑頭工藝參數(shù)

通過(guò)多次注塑試驗(yàn)，終于探索出了一種實(shí)現(xiàn)廢高壓聚乙烯循環(huán)利用生產(chǎn)電雷管絕緣塑頭的方法，其工藝技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表5。

表5 廢塑料循環(huán)利用注塑成絕緣塑頭工藝參數(shù)Table 5 Waste plastics recycling plastic injection into the insulation process parameters

3 結(jié) 論

廢導(dǎo)爆管經(jīng)過(guò)粉碎、蒸煮、漂洗、烘干，去除炸藥與鋁粉，消除其爆炸性能，加入添加劑X，改造注塑機(jī)、加裝微型攪拌機(jī)等方法，能有效提高廢塑料的熔融指數(shù)，降低熔點(diǎn)溫度，提高廢塑料的流散性，從而實(shí)現(xiàn)廢高壓聚乙烯循環(huán)利用生產(chǎn)電雷管絕緣塑頭。不僅每年節(jié)約資金40多萬(wàn)元，而且保護(hù)了環(huán)境，消除了安全隱患。此技術(shù)，在國(guó)內(nèi)民爆行業(yè)尚屬首創(chuàng)，已被國(guó)家專(zhuān)利局受理。

［1］陳嘉琨, 范欽文, 高耀林. 塑料導(dǎo)爆管［M］. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社, 1987: 3-26; 201-221.

［2］導(dǎo)爆管［S］WJ/T2019-2004. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社:1-8.

［3］張武最. 合成樹(shù)脂與塑料：合成纖維［M］. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998：1-20.

［4］許宇婷, 張志文. 原料雜質(zhì)對(duì)聚乙烯生產(chǎn)的影響及預(yù)防措施［J］. 石化技術(shù), 2012（3）:6-8.

［5］陳丹，黃興元，汪朋，梁雄，周獻(xiàn)華. 廢舊塑料回收利用的有效途徑［J］. 工程塑料應(yīng)用, 2012（9）:2-6.

［6］吳飛. 有機(jī)過(guò)氧化物在高壓聚乙烯生產(chǎn)中的應(yīng)用分析［J］. 石化技術(shù)，2001（4）:8-10.

［7］劉玉婷，張潔心，尹大偉，呂博. 廢舊塑料再利用生產(chǎn)新材料的研究進(jìn)展［J］. 化工新型材料, 2009（5）:11-14

［8］秦玉芳，李利，周寧琳，魏少華，黃穎霞，沈健. 利用聚乙烯廢塑料合成高吸水樹(shù)脂［J］. 南京師大學(xué)報(bào), 2005（2）: 66-72:12-15.［9］工業(yè)電雷管［S］GB8031-2005. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社:1-10.