废聚苯乙烯泡沫塑料再生胶粘剂的研制二
    

1.3 聚苯乙烯泡沫改性胶粘剂的进展

  胶粘剂在国民经济各部门中都有重大作用。无论是航天、航空还是建筑、装璜都离不开胶粘剂。全世界胶粘剂的总产量在七十年代中期已接近500万吨,近年来大约以每年增长30万吨的速渡继续增长。在全部胶粘剂产品中,建筑用胶粘剂约占25%-35%。随着我国国民经济的迅猛发展,建筑用胶存在很大缺口,用废PS制备胶粘剂满足市场对质优价廉胶粘剂的需求,是一举两得的事情。我国科研工作者从80年代末起步从事这方面的研究,到九十年代末取得了一些成绩。但研究空间仍很大。因此这是一个很好的研究方向,也是废PS再生利用的最佳方向。

  聚苯乙烯是一种无定型的线性非极性物质,它的分子中含有苯环,刚性大而柔性小,它在极性物质表面上粘接力很弱,用它直接制得的胶粘剂强度不够而且胶层又硬又脆,因此需要在苯乙烯链节上引入极性和柔性基团,以增加柔顺性提高粘接强度,这样才能得到粘结力和附着力都很好的胶粘剂。利用废聚苯乙烯泡沫制备胶粘剂的关键技术是改性剂的选择。据文献报道[15-35],有以下几种改性剂:

  1.邻苯二甲酸酯改性。胡光军利用增塑剂邻苯二甲酸二丁酯对聚苯乙烯泡沫塑料进行改性,溶剂为丙酮,用氧化镁做填料,制得的胶粘剂可用于粘接扬声器回路,粘接成本降低约百分之七十;王秀岩将废聚苯乙烯泡沫塑料粉碎后加入创新一号溶剂中溶解后加入邻苯二甲酸二辛酯和香精,可制成不干胶,这种不干胶粘接效果好,可以重复使用,可用于各种标签,商标及纸制品的粘接。

  2.异氰酸酯改性。雷阎盈等研究了异氰酸酯改性PS制胶粘剂:PS溶于甲苯、丙酮和乙酸乙酯混合溶剂中,溶解完全后加入异氰酸酯反应一段时间后,再加入填料氧化锌可制得固含量约30%的胶粘剂,该胶粘剂粘度为0.5-1 Pa.s,剪切强度为3.4MPa,不均匀剥离强度为1.2 KN/m,该胶可用于木材、纸制品、日用塑料、地毯背衬的粘接。

  3.酚醛树脂改性。酚醛树脂分子结构中含有羟基,是聚苯乙烯泡沫塑料的优良改性剂。陆友玲等将聚苯乙烯泡沫塑料熔于甲苯、乙酸乙酯、丙酮和三氯甲烷混合溶剂中,充分搅拌后加入酚醛树脂进行反应,制得乳白色PS改性胶粘剂。该胶粘剂的剪切强度为3.47MPa,不均匀剥离强度为14.8KN/m,可用于木材和日用品的粘接。商金明等研究表明,当酚醛树脂与聚苯乙烯泡沫塑料用量相等时,它的粘接强度接近于酚醛树脂胶粘剂。为了增加胶粘剂固化以后的韧性和对被粘物的粘接强度,可添加少量高分子交联剂作为改性剂,这样胶粘剂固化后在被粘接物表面形成一网状分子层。李键等选择了异氰酸酯和酚醛树脂两种含强极性基团的改性剂对废聚苯乙烯泡沫塑料进行改性取得了良好的效果。将废聚苯乙烯泡沫塑料溶解在甲苯、丙酮、氯仿、乙酸乙酯的混合溶剂中,完全溶解以后分离机械杂质,加入适当比例的交联剂甲苯二异氰酸酯和酚醛树脂,然后加填料制得粘稠状红色粘合剂,这种粘合剂的剪切强度可达3.72 MPa,不均匀扯离强度17.10KN/m。该胶粘剂可代替乳白胶用于木材粘接,效果良好,同时对塑料以及多孔物质也有较好的粘接性能。

  4.松香树脂改性。曲俊杰等研究了松香树脂改性废聚苯乙烯泡沫塑料制备胶粘剂。选用二甲苯为溶剂,所制得的胶粘剂可粘接瓷板、马赛克和塑料地板等。陈震等研究了松香用量对PS改性胶粘剂性能的影响,同时考察了各种溶剂对PS改性胶粘剂粘接强度的影响。研究结果表明添加少量松香时有利于提高粘接强度,但由于松香中菲环易于解离,随着松香用量增加,粘接强度反而降低;在所有溶剂中聚苯乙烯与乙酸乙酯混合改性后粘接强度最大。

  5.苯乙烯-丁二烯-苯乙稀(SBS)嵌段共聚物改性。苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的苯乙烯嵌段与聚苯乙烯的结构相似,相容性好,因此用SBS嵌段共聚物作PS改性剂,可以提高胶粘剂的剥离强度,降低胶层的硬度和脆性。包其富选择乙酸乙酯、120号汽油、甲苯、松节油为混合溶剂,以SBS嵌段共聚物为改性剂,松香树脂为增粘剂,制得胶粘剂剪切强度达4.43 MPa,不均匀剥离强度为1.4KN/m。该胶粘剂可用木材、瓷砖等材料的粘接,既可代替聚醋酸乙烯酯乳白胶用于家具和玩具的粘接,也可替代氯丁胶用于木材的封边。

  6.马来酸酐改性。孟跃中等将废聚苯乙烯泡沫塑料溶于有机溶剂中,加入引发剂、顺丁烯二酸酐进行接枝反应,然后与聚乙烯醇的水溶液在乳化装置内乳化,制得PS改性白胶,剪切强度在3.92MPa以上,成本仅为聚醋酸乙烯酯乳液的三分之一,而且生产工艺简单,生产周期短。

  7.聚乙烯醇缩醛改性。石生勋采用甲苯、70号汽油做混合溶剂,将废聚苯乙烯泡沫塑料溶解以后,加入聚乙烯醇缩醛进行改性,得到白色稠状的胶粘剂,这种粘剂最大特点是使用温度宽,-40-40℃均可使用,且剪切强度一直保持在8.7 MPa,而市售的白乳胶只能在0-40℃之间保持9.0MPa的强度。

  8.聚乙烯醇改性。陈恩德用二甲苯将聚苯乙烯泡沫塑料完全溶解以后加入聚乙烯醇进行改性,可制得医用密封胶,这种医用密封胶不与福尔马林发生反应,且耐热、耐寒、不漏水。

  9.活性单体接枝改性。废聚苯乙烯与活性单体接枝共聚,可在苯乙烯链节上接枝活性基团,从而利用废聚苯乙烯泡沫塑料制取性能良好的胶粘剂。有专利报道,100份PS溶于芳烃、氯代烃混合溶剂中成为胶液,加活化剂氯化亚铜,引发剂过氧化苯甲酸丁酯,升温到90-120℃,加入20-30份丙烯腈、丙烯醇单体,接枝反应2小时,使聚苯乙烯接枝上极性基团从而改变PS的性质,然后加入石棉粉或硅酸钙,形成一种耐水性好、粘接力强的白色稠状胶粘剂。其耐水性和剪切强度分别是聚醋酸乙烯酯乳白胶的10倍和3倍以上,该PS胶粘剂可作为木材、家具和日常生活用胶,也可用于粘接水泥制品、地板、壁纸及各种织物。在聚苯乙烯大分子上接枝丙烯腈、丙烯醇,能明显提高其粘接性,但加入的单体比例甚高,这样成本也就较高,而且丙烯腈单体的毒性也非常大,给生产带来一定的困难。因此很难推广应用。陈开来等研究了羧酸酯单体接技于苯乙烯链节上,成功地制得了建筑内装饰耐水胶粘剂。将废聚苯乙烯泡沫塑料溶于甲乙两种有机溶剂中制成胶液,在引发剂的作用下,与不饱和单体发生接枝共聚反应,在聚苯乙烯大分子链上接枝上极性基团,加入增粘树脂,可制得棕色的胶液,剪切强度在4.4-4.7MPa,且其耐火性远远优于同类产品,浸水后强度能达到4.5 MPa,这样制取的耐水胶可用于墙纸、瓷砖、拼花、地板的粘接。以1:1入掺入水泥中,施工性能较佳,且不影响粘接地板、瓷砖的性能。在上述的这些改性剂中,还没有用环氧树脂做改性剂的报道,环氧树脂常被称作“万能胶”,对各种金属和大部分非金属材料都有良好的粘接性能,广泛用于飞机、导弹、汽车、建筑、电子电器和木材加工等工业部门,而且环氧树脂胶具有工艺性能好、胶接强度高、收缩率小、耐介质性能优良、电绝缘性能良好等优点[43]。它的分子中也含有极性基团,如果能用它来改性PS胶液,应该会得到性能优良的改性PS胶。另一方面,环氧树脂胶粘剂一般比较脆,因此加一种既能改善PS脆性,又可改善环氧树脂脆性的增韧剂,就可解决这一问题。我最后选择异氰酸酯达到了满意的结果。既提高了粘接强度又缩短了固化时间,还能节省溶剂降低成本。此外,我还偿试了在乳白胶配方的基础上,大幅降低配方中单体的用量,用PS代替聚合单体,添加增塑剂,制得性能优于乳白胶的木材用胶粘剂。大大降低了市售乳白胶的成本,同时达到了废物利用的目的。

(待续)

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    收录时间:2013年07月03日 23:55:19 来源:包装网整理 作者:匿名
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