本发明属于高分子材料改性与再生利用领域，具体是改善废聚碳酸脂塑料性能的化学交联技术及其制备过程。
背景技术：
1、聚碳酸酯(pc)是一种性能优异的热塑性塑料，广泛应用于电子电器、建筑、汽车、航空航天等领域。然而，随着聚碳酸酯制品的广泛使用，废弃的聚碳酸酯塑料也大量产生，如何有效回收利用这些废旧聚碳酸酯材料成为了一个亟待解决的问题。目前，废聚碳酸酯的回收利用主要集中在物理回收和化学回收两种方法：
2、物理回收：物理回收是通过物理方法将废聚碳酸酯材料重新加工制成新的制品，通常包括清洗、粉碎、挤出、再成型等步骤。然而，由于聚碳酸酯材料在使用过程中受到的热、光、氧等因素的影响，物理回收的材料性能往往会大幅下降，难以满足高性能制品的需求。
3、化学回收：化学回收是通过化学方法将废聚碳酸酯材料分解成单体或其他化合物，然后重新聚合或改性。然而，化学回收过程通常涉及高温、高压和强酸碱等条件，能耗高、成本高且环境污染严重。
4、为了克服上述方法的不足，近年来，化学交联技术在聚合物改性中的应用引起了广泛关注。化学交联通过在聚合物分子链之间引入化学键，使其形成三维网状结构，从而显著提高材料的机械性能、耐热性能和化学稳定性。通过化学交联技术对废聚碳酸酯材料进行改性，不仅可以提高其再利用价值，还可以减少资源浪费和环境污染。
5、技术现状和存在的问题
6、现有的化学交联技术在聚碳酸酯改性中的应用主要存在以下几个问题：
7、高温高压条件：现有化学交联技术通常需要在高温高压条件下进行，能耗高、成本高，难以实现大规模工业化应用。
8、催化剂选择和效率：现有技术中使用的催化剂种类繁多，但大多数催化剂在低温下效率低下，难以在较低温度下高效促进交联反应。
9、交联剂的选择和均匀性：交联剂的选择和分布对交联反应的效果影响重大。现有技术中，交联剂难以均匀分布在聚合物基体中，导致交联反应不均匀，影响材料性能。
技术实现思路
1、为解决上述背景技术中提出的问题，本发明提出改善废聚碳酸脂塑料性能的化学交联技术及其制备过程，通过选择和优化催化剂、采用双功能交联剂、在超临界二氧化碳环境下进行交联反应、添加纳米级填料、进行表面改性和热机械处理等步骤，显著提升废聚碳酸酯材料的机械性能、耐热性能和形态稳定性。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：改善废聚碳酸脂塑料性能的化学交联技术，包括以下内容：
3、选择并优化催化剂，使其在较低温度下促进交联反应；
4、采用双功能交联剂，与聚碳酸酯分子链上的活性基团反应，形成稳定的交联结构；
5、在超临界二氧化碳环境下进行交联反应，使交联剂和催化剂均匀渗透到聚碳酸酯基体中；
6、添加纳米级填料，通过超临界二氧化碳的分散作用使填料均匀分布在聚碳酸酯基体中；
7、在交联反应前，对废聚碳酸酯材料进行表面改性，增强交联反应效率和交联结构稳定性；
8、在交联反应后，对交联后的聚碳酸酯材料进行热机械处理，进一步提高材料的机械性能和形态稳定性。
9、其中，所述聚碳酸脂塑料性能的改善步骤为：
10、①.选择二丁基二月桂酸锡作为催化剂，制备催化剂溶液；
11、②.将双酚a二缩水甘油醚制备成交联剂溶液；
12、③.将废聚碳酸酯粉碎并混合交联剂和催化剂；
13、④.在超临界二氧化碳环境下进行交联反应；
14、⑤.添加纳米二氧化硅填料，通过超临界二氧化碳分散；
15、⑥.采用等离子体处理或紫外光照射对废聚碳酸酯材料表面进行改性；
16、⑦.对交联后的材料进行热拉伸和/或热压缩处理，进一步提高其机械性能和形态稳定性；
17、⑧.最终得到改性后的聚碳酸酯材料，具有显著改善的机械性能和耐热性。
18、其中，使用催化剂促进交联反应的方法为：
19、a.将二丁基二月桂酸锡溶解在适量的二氯甲烷中，制备催化剂溶液，二丁基二月桂酸锡浓度为0.5％～1.5％；
20、b.将废聚碳酸酯粉碎至粒径约为1mm～2mm；
21、c.在反应容器中加入废聚碳酸酯颗粒和双酚a二缩水甘油醚，按5％～10％的质量比混合；
22、d.加入催化剂溶液，并搅拌均匀，使催化剂均匀分布在反应体系中；
23、e.将反应体系加热至80℃-120℃，保持该温度进行2小时-4小时的反应，同时搅拌确保反应均匀进行；在反应过程中，监测反应进度，确保交联反应的完全进行；
24、交联反应为：
25、催化剂
26、pc-oh+epoxy-r-epoxy→pc-o-epoxv-r-epoxv-o-pc；
27、其中，pc-oh表示聚碳酸酯的末端羟基，epoxy-r-epoxy表示双酚a二缩水甘油醚；pc-o-epoxv-r-epoxv-o-pc为交联后的聚碳酸酯结构；催化剂为二丁基二月桂酸锡；
28、f.反应结束后，冷却反应体系，将交联后的聚碳酸酯材料进行清洗，去除残留的催化剂和溶剂；
29、g.将处理后的材料在60℃～80℃的真空干燥箱中干燥至恒重，获得交联改性的聚碳酸酯材料。
30、其中，通过超临界二氧化碳的分散作用使填料均匀分布在聚碳酸酯基体中的方法为：
31、e.预先将纳米二氧化硅干燥；
32、f.反应前，将纳米二氧化硅与废聚碳酸酯颗粒混合均匀；
33、g.将混合物置于超临界二氧化碳反应器中，并加压至7mpa以上，保持2小时-4小时；
34、h.反应结束后，缓慢减压并冷却反应器，释放超临界二氧化碳；
35、其中，反应公式为：
36、pc为聚碳酸酯；nano-sio2为纳米二氧化硅；secco2为超临界二氧化碳；为分散有纳米二氧化硅的聚碳酸酯。
37、其中，在交联反应前，对废聚碳酸酯材料进行表面改性的方法为：
38、采用等离子体处理或紫外光照射对废聚碳酸酯材料表面进行改性，通过改性引入羟基或羧基活性基团；
39、等离子体处理：将聚碳酸酯材料放入等离子体处理设备中，通入氧气或氩气，功率设定为50-200w，处理时间为5-30分钟；
40、紫外光照射：将聚碳酸酯材料放置在高压汞灯下，波长范围为200-400nm，照射时间为10-60分钟；
41、其中，表面改性反应公式为：
42、
43、pcsurface为聚碳酸酯的表面；pcsurface-oh为改性后的聚碳酸酯表面带有羟基。
44、其中，在交联反应后，对交联后的聚碳酸酯材料进行热机械处理的方法为：
45、a.将经过交联反应和清洗干燥的聚碳酸酯材料加热至80℃-120℃；
46、b.选择热拉伸处理和/或热压缩处理：
47、热拉伸处理：以10-50mm/min的速度进行拉伸，拉伸比控制在1.5-3倍，保持30分钟-1小时；
48、热压缩处理：施加5-20mpa的压力，保持30分钟-1小时；
49、c.在热处理过程中，冷却至室温后解除拉伸力或压力；
50、d.得到经过热机械处理后的材料；
51、其中，热机械处理的物理过程表示为：
52、
53、pccrosslinked为已交联的聚碳酸酯；为经过热机械处理后的交联聚碳酸酯，其机械性能和形态稳定性得到了提高。
54、其中，所述热机械处理采用一种多模块压缩拉伸一体装置进行；所述多模块压缩拉伸一体装置包括上下对称设置的上压板和下压板；多个压缩拉伸模块分别阵列在上压板下端面和下压板上端面；所述压缩拉伸模块包括可沿水平方向x方向或y方向单向可控伸长与收缩的压电陶瓷板以及固定在压电陶瓷板背面的滑动支撑结构；相邻两压电陶瓷板的伸长或收缩方向相互垂直；所述滑动支撑结构包括连接杆；所述连接杆一端与压电陶瓷板的背部中心固定连接，另一端连接一爪状结构的中心；所述爪状结构的爪趾端部分别安装有滚珠；各滚珠位于同一水平面上且均与上压板或下压板滚动接触；各压电陶瓷板在控制系统的控制下进行伸长，使相邻压电陶瓷板通过侧面相互推挤以扩大形成的阵列的水平面积；阵列水平面积扩大过程中，被推挤的压电陶瓷板分别通过滑动支撑结构进行自适应平移。
55、其中，所述上压板和下压板为导磁金属制备，其上设置有电磁铁；所述滚珠为导磁金属制备。
56、其中，所述压电陶瓷板为正方形。
57、其中，所述压电陶瓷板正面分别贴附有弹性硬橡胶层。
58、其中，用于控制压电陶瓷板阵列从中心向外逐步增大面积的方法为：
59、所述压电陶瓷板阵列为n*n的正方形阵列，其中相邻压电陶瓷板的伸长或收缩方向相互垂直，具体步骤如下：
60、a.设定压电陶瓷板的初始边长l、力电转换系数k、目标拉伸速度v和时间步长δt；
61、b.计算压电陶瓷板阵列的中心位置
62、c.初始化所有压电陶瓷板的位置xi,j(0)和yi,j(0):
63、
64、d.定义伸长顺序为从阵列中心开始逐层向外扩展；
65、e.对于每一个时间步长δt，按以下步骤进行拉伸控制：
66、i.计算每个压电陶瓷板的伸长或收缩量：
67、δli,j(t)＝k·fi,j(t)；
68、ⅱ.更新压电陶瓷板的位置：
69、若压电陶瓷板在x方向伸长或收缩：
70、xi,j(t+δt)＝xi,j(t)+δli,j(t)；
71、若压电陶瓷板在y方向伸长或收缩：
72、yi，j(t+δt)＝yi，j(t)+δli，j(t)；
73、ⅲ.计算并施加所需电压：
74、
75、ⅳ.检查并调整相邻压电陶瓷板的重叠或间隙，防止相互挤压或产生间隙；
76、f.当达到设定的总拉伸量或时间后，停止拉伸过程，并记录最终位置和拉伸量；
77、通过上述方法，能够实现从阵列中部对压电陶瓷板从中部向外逐渐拉伸的效果，同时避免相邻压电陶瓷板相互挤压或出现间隙。
78、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
79、1、本发明的化学交联技术通过多步骤的综合处理，产生了以下意想不到的技术效果：
80、低温交联反应：选择和优化二丁基二月桂酸锡(dbtdl)作为催化剂，在较低温度下(80℃～120℃)即可促进交联反应，大大降低了能耗和成本。二丁基二月桂酸锡(dbtdl)作为催化剂，在较低温度下能够有效促进聚碳酸酯分子链末端的羟基(pc-oh)与双酚a二缩水甘油醚(badge)的环氧基团(epoxy-r-epoxy)发生交联反应。
81、稳定的交联结构：采用双酚a二缩水甘油醚(badge)作为双功能交联剂，其环氧基团能够与聚碳酸酯分子链上的羟基反应，形成稳定的交联结构。该交联结构显著提高了材料的机械性能和耐热性，形成更加稳定和高性能的聚碳酸酯材料。
82、均匀的交联和填料分布：在超临界二氧化碳环境下进行交联反应，使交联剂和催化剂能够均匀渗透到聚碳酸酯基体中，确保了交联反应的均匀性。同时通过超临界二氧化碳的分散作用，使纳米二氧化硅填料均匀分布在聚碳酸酯基体中，显著提高了材料的耐磨性和力学性能。
83、表面改性增强反应效率：在交联反应前，对废聚碳酸酯材料进行表面改性，采用等离子体处理或紫外光照射，引入羟基或羧基活性基团，这些活性基团与交联剂的反应更加迅速和充分，从而增强了交联反应的效率和交联结构的稳定性。
84、热机械处理提升性能：在交联反应后，对交联后的聚碳酸酯材料进行热拉伸和/或热压缩处理，使交联后的聚碳酸酯分子链重新排列，增加材料的结晶度和分子间的相互作用力。进一步提高了材料的机械性能和形态稳定性，，增强拉伸强度和压缩强度，使最终产品具有更高的实用价值。
85、多步骤综合处理：结合表面改性、交联反应、纳米填料分散和热机械处理，通过系统性、多步骤的处理方法，实现材料性能的全面提升。每一步骤都针对特定性能进行优化和增强，综合作用下显著改善聚碳酸酯材料的整体性能。
86、2、本发明专门设计的多模块压缩拉伸一体装置具有以下效果：
87、均匀的压缩和拉伸处理：通过上下对称设置的上压板和下压板的相对移动，使上下压电陶瓷板阵列共同夹持聚碳酸酯塑料板材，在控制系统的作用下，压电陶瓷板沿水平方向单向可控伸长，从而逐步增大阵列的水平面积。确保材料在上下方向受到均匀的压缩处理，同时在水平方向受到均匀的拉伸处理，显著提高材料的机械性能和形态稳定性。
88、独立伸长实现均匀拉伸：每个压电陶瓷板独立伸长，使聚碳酸酯塑料板材在局部各处上分别进行拉伸，同时在整体上实现整体拉伸。显著降低了应力集中的情况，使材料的拉伸实现各处的均匀性，提高了整体的机械性能。
89、自适应平移避免挤压和间隙：每个压电陶瓷板背面固定有滑动支撑结构，通过滑动支撑结构保证其在相邻板的推挤过程中能够自适应平移。避免相邻压电陶瓷板相互挤压或出现间隙，确保材料处理过程中的受力均匀性和稳定性。
90、稳定的模块移动和定位：上压板和下压板为导磁金属制备，设置有电磁铁，通过电磁铁和导磁金属滚珠的配合，控制压缩拉伸模块在水平方向上的自由移动。防止压缩拉伸模块掉落，同时允许其在水平方向上自由移动，提高设备运行的稳定性和可靠性。
91、高效的拉伸控制方法：采用从中心向外逐步增大面积的控制方法，确保压电陶瓷板在控制系统的作用下有序伸长，逐步扩展阵列的水平面积。高效实现从阵列中部向外逐步拉伸的效果，避免相邻压电陶瓷板相互挤压或出现间隙。
92、3、本发明用于控制压电陶瓷板阵列从中心向外逐步增大面积的方法的算法有以下有益效果：
93、均匀拉伸，降低应力集中：通过从中心向外逐步增大面积的方法，算法按顺序逐层控制每个压电陶瓷板的伸长，确保各板间受力均匀，最终实现整体均匀拉伸。
94、高效控制，精准定位：算法采用从中心向外逐步扩展的方式，能够精准控制每个压电陶瓷板的伸长和收缩量，确保压电陶瓷板阵列整体面积的逐步增大。这种控制方法能够有效避免相邻压电陶瓷板相互挤压或出现间隙，提高材料处理的精度和一致性。通过设定初始参数、计算中心位置、初始化位置、定义伸长顺序和逐步控制拉伸，确保每个时间步长内各板的精确伸长和收缩。
95、自适应调整，避免间隙和挤压：算法在控制过程中，考虑到压电陶瓷板的自适应平移，通过滑动支撑结构实现各板之间的协调调整，避免了相邻板间的挤压和间隙问题。在每个时间步长内，计算并调整相邻板的位置，确保在扩展过程中，各板能够自适应平移，保持阵列的整体稳定性。
96、灵活适应，不同规模阵列：该算法具有高度的灵活性，适用于不同规模的压电陶瓷板阵列(n*n阵列)，能够根据阵列的规模和需求，调整控制参数，实现优化的拉伸效果。算法在初始化和控制过程中，动态调整设定参数和控制步骤，适应不同规模的阵列结构。
97、实时监控，动态调整：算法能够在拉伸过程中进行实时监控和动态调整，根据实时反馈的数据，调整压电陶瓷板的伸长或收缩量，确保拉伸过程的精确性和有效性。通过实时监控系统，获取每个时间步长内的拉伸数据，动态调整施加的电压和控制参数，实现实时调整和优化。
1.改善废聚碳酸脂塑料性能的化学交联技术，其特征在于，包括以下内容：
2.如权利要求1所述的改善废聚碳酸脂塑料性能的化学交联技术，其特征在于，所述聚碳酸脂塑料性能的改善步骤为：
3.如权利要求1所述的改善废聚碳酸脂塑料性能的化学交联技术，其特征在于，使用催化剂促进交联反应的方法为：
4.如权利要求1所述的改善废聚碳酸脂塑料性能的化学交联技术，其特征在于，通过超临界二氧化碳的分散作用使填料均匀分布在聚碳酸酯基体中的方法为：
5.如权利要求1所述的改善废聚碳酸脂塑料性能的化学交联技术，其特征在于，在交联反应前，对废聚碳酸酯材料进行表面改性的方法为：
6.如权利要求1所述的改善废聚碳酸脂塑料性能的化学交联技术，其特征在于，所述热机械处理采用一种多模块压缩拉伸一体装置进行；所述多模块压缩拉伸一体装置包括上下对称设置的上压板(1)和下压板(2)；多个压缩拉伸模块分别阵列在上压板(1)下端面和下压板(2)上端面；所述压缩拉伸模块包括可沿水平方向x方向或y方向单向可控伸长与收缩的压电陶瓷板(3)以及固定在压电陶瓷板(3)背面的滑动支撑结构(4)；相邻两压电陶瓷板(3)的伸长或收缩方向相互垂直；所述滑动支撑结构(4)包括连接杆(41)；所述连接杆(41)一端与压电陶瓷板(3)的背部中心固定连接，另一端连接一爪状结构(42)的中心；所述爪状结构(42)的爪趾端部分别安装有滚珠(43)；各滚珠(43)位于同一水平面上且均与上压板(1)或下压板(2)滚动接触；各压电陶瓷板(3)在控制系统的控制下进行伸长，使相邻压电陶瓷板(3)通过侧面相互推挤以扩大形成的阵列的水平面积；阵列水平面积扩大过程中，被推挤的压电陶瓷板(3)分别通过滑动支撑结构(4)进行自适应平移。
7.如权利要求6所述的改善废聚碳酸脂塑料性能的化学交联技术，其特征在于，所述上压板(1)和下压板(2)为导磁金属制备，其上设置有电磁铁(5)；所述滚珠(43)为导磁金属制备。
8.如权利要求7所述的改善废聚碳酸脂塑料性能的化学交联技术，其特征在于，所述压电陶瓷板(3)为正方形。
9.如权利要求8所述的改善废聚碳酸脂塑料性能的化学交联技术，其特征在于，所述压电陶瓷板(3)正面分别贴附有弹性硬橡胶层(31)。
10.如权利要求9所述的改善废聚碳酸脂塑料性能的化学交联技术，其特征在于，用于控制压电陶瓷板阵列从中心向外逐步增大面积的方法为：
