利用废旧聚苯乙烯泡沫塑料制备改性胶粘剂的工艺研究

    摘要:研究了废聚苯乙烯泡沫塑料经溶剂溶解消泡、改性制备胶粘剂的工艺条件。详细研究了低毒混合溶剂的配制和改性剂的选择等工艺条件。所制得的胶粘剂比市售月亮神牌胶粘剂质优价廉。 关键词:废聚苯乙烯泡沫塑料,混合溶剂,改性剂,胶粘剂 1前言聚苯乙烯泡沫塑料(PS)是当今世界上应用最广泛的塑料之一。我国仅用于电视机包装的该类材料每年废弃量就达1.5万t[1]。 由于废PS不易腐烂,也不易被微生物降解,且密度小(0.02-0.04g/cm3)、体积大,对其收集和处理都存在一定的困难,因此对环境的污染也日益明显与突出,可以说废PS造成的污染已遍及全国的城乡、公路及铁路。另外,这种队PS的一次性使用,也是一种资源的极大浪费。 如何有效合理地利用废PS资源是一个急待解决的问题。目前废PS的处理方法主要有:(1)焚烧和掩埋;(2)制备复合材料、轻质建筑材料等;(3)回收PS树脂制作低档塑料制品[2];(4)催化裂化回收苯乙烯单体[3];(5)制备涂料[4]和胶粘剂[5]。 废旧PS泡沫塑料制备胶粘剂具有能耗低、工艺简单、投资小、见效快等特点;这种胶粘剂可用于木材、纸制品、玻璃制品、日用塑料制品等的粘接;具有粘接强度高、干燥快、透明、耐水耐酸碱等特点。 我国科技工作者从80年代后期才开始进行利用废PS研制开发胶粘剂的工作[6],开发废PS类粘合剂不仅可以解决环境污染问题,而且可以满足市场对廉价胶粘剂的要求。 稳重在有关理论的指导下,通过大量实验确定了适当的低毒混合溶剂和改性剂,所制得的粘合剂比市售“月亮神”牌万能胶性能好、价格低、应用广。 2实验部分2.1原料(1)废聚苯乙烯泡沫塑料,各类仪器的包装物;(2)松香,工业品,浅黄色透明固体;(3)2402#酚醛树脂,工业品沈阳树脂厂;(4)甲苯、乙酸乙酯、丙酮、氯仿、环己酮等溶剂均为分析纯试剂。2.2主要仪器、设备(1)40W电动搅拌机,深圳天南海北实业有限公司;(2)NDJ-79型旋转粘度计,上海同济大学机电厂;(3)101-1A型数显电热鼓风干燥箱,上海泸南科学仪器联营厂;(4)10t液压万能材料试验机,天水红山试验机制造厂;(5)三口烧瓶、天平、量筒等常用仪器。 2.3制备方法首先将混合溶剂加入三口烧瓶中,在搅拌下加入经洗涤、干燥、粉碎的废PS,使之完全溶解,然后加入改性剂和填料,于30℃搅拌2h,即制得改性PS胶粘剂。测量所制得胶粘剂的PH值、固含量、粘度、密度、剪切强度等性能。 3实验结果与讨论利用废PS制备胶粘剂的关键技术是溶剂和改性剂的选择。溶剂的选用不仅决定了胶粘剂的成本,而且决定了其毒性的高低,并对其性能有重要影响。由于PS的分子结构中含有苯环,刚性较大,柔性小。PS在极性物质表面上粘接力很弱。这样制得的胶粘剂粘接强度不大且胶层又硬又脆。因此,需要在PS胶液中加入改性剂进行改性处理。 3.1混合溶剂的配制理想的溶剂应该是:(1)对基料溶剂性能好;(2)挥发速度适当;(3)对填料有较好的分散作用;(4)安全、无毒、成本低。 PS是一种非晶态的线型聚合物,它能溶于芳香烃、;卤代烃、酮类和酯类等溶剂中。溶解能力的强弱可由PS泡沫塑料与溶剂的溶解度参数δ的差值确定,二者的溶解度参数差值越小,其溶解力越强。与聚苯乙烯的溶解度参数相近的溶剂见表1。除使用单一溶剂外,还可使用混合溶剂。使用混合溶剂,不能但增加溶解能力,还可降低成本,高沸点溶剂与低沸点溶剂混合可有效调节溶剂的挥发速度,使挥发速度适当,高毒溶剂与低毒溶剂混用可降低容积毒性等优点。因此采用混合溶剂。3.1.1混合溶剂的组分选择袁传勋[6]报道的混合溶剂组分为甲苯、乙酸、乙酯、环己酮;李键[7]、宋启煌[8]报道的混合溶剂的溶解能力不仅与组分的种类有关,还与各组分的量有关。实验证明文献[8]的溶解能力最强为77.5%,文献[7]其次为60%,文献[6]为55%。为确定丙酮、环己酮、氯仿对混合溶剂性能的影响特做了如下实验见表2。由表2的实验结果可见,含环己酮的混合溶剂比含丙酮的混合溶剂的溶解能力强,但环己酮价高,一般仍选用丙酮。由表2中可明显看出氯仿的存在可显著提高溶剂的溶解能力。因此选定混合溶剂的组分为甲苯、乙酸乙酯、丙酮、氯仿。3.1.2溶解度参数对混合溶剂溶解能力的影响表3中列出了由甲苯、乙酸乙酯、丙酮、氯仿做混合溶剂,在不同溶解度参数下的溶解能力。易见溶解度参数与聚苯乙烯的溶解度参数相同时(δm=18.62)混合溶剂的溶解能力最强,可达80%。此时混合溶剂中各组分配比(体积比)为甲苯:乙酸乙酯:丙酮:氯仿=19::2.8:¥:1。3.2改性剂的选择PS直接制备成粘合剂的缺点是由于PS大分子中含有苯环,刚性大、柔性小及PS为非极性导致的。因此,要想克服PS直接制备成粘合剂的缺点,必须加入能增大粘合剂的极性及柔性的物质,且必须与PS相容性良好的物质做改性剂。 由于松香、酚醛树脂等与PS在结构上有相似之处,相容性好,且二者均有一定极性,柔顺性亦比PS大,故考虑上述二者做为改性剂,改性作用见表4。4结论(1)甲苯、乙酸乙酯、丙酮、氯仿所构成的混合溶剂是改性PS胶粘剂的最佳溶剂,其配比(体积比)为甲苯:乙酸乙酯:丙酮:氯仿=19:20:.8:4:1。 (2)松香、酚醛树脂均可作为PS胶粘剂的额改性剂,其配比为松香或酚醛树脂:PS:溶剂=1:30:60(质量比)。 (3)松香及酚醛树脂改性的PS胶粘剂的性能均优于市售月亮神牌万能胶的性能。选择何种物质作为改性剂,可依据松香、酚醛树脂的价格、供需情况及厂家的具体情况等作出选择。
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     收录时间:2015-11-19 03:43 来源:中国胶粘剂网  作者:匿名
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