废旧聚苯乙烯回收制备胶粘剂方法
聚苯乙烯(PS)由苯乙烯单体(SM)聚合而成的,具有无色、无味、透明、不易燃等特点,被广泛的用于建筑、农业、医药、包装等行业。但废旧PS对生态环境所造成的不利影响也不容忽视,如何合理、有效地回收利用废弃PS已引起国内外的普遍重视。到上世纪九十年代综合利用废旧塑料的技术已趋于成熟,产业化高达80%,截止到1999年,英国塑料废弃物回收率达80%,美国达50%,日本达49%。我国从上世纪80年代末期开始研究废弃塑料的回收再利用技术,目前回收率还很低,每年仅15%左右的废弃塑料得到回收,其余大都被掩埋。
用废旧PS制备胶粘剂即可变废为宝,有可减小环境污染。聚苯乙烯是一种无定型线性非极性物质,分子链中含有苯环,刚性大而柔性小,粘接力很弱,由它直接制备的胶粘剂强度不够,且胶层又硬又脆。因此需要在分子链链节上引入极性和柔性基团,以增加柔顺性提高粘接强度,提高粘结力和附着力。目前,选用改性剂为关键,利用废聚苯乙烯泡沫制备胶粘剂的的方法主要有以下几种:
1、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)嵌段共聚物改性。
SBS嵌段共聚物中的苯乙烯嵌段与聚苯乙烯的结构相似,相似相溶,因此SBS嵌段共聚物可作PS的改性剂,提高PS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、松节油、甲苯、120号汽油等为混合溶剂,以松香树脂为增粘剂,以SBS嵌段共聚物为改性剂,制得胶粘剂剪切强度达4.43MPa,不均匀剥离强度为1.4KN/m,该胶粘剂可用于木材、瓷砖、玩具等材料的粘接。
2、活性单体接枝改性。
与活性单体接枝共聚,可在分子链节上接枝活性基团,从而利用废旧EPS(聚苯乙烯泡沫塑料)制备性能良好的胶粘剂。有报道,100份PS溶于氯代烃、芳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,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、家具地板、壁纸等材料的粘接。
3、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。
4、酚醛树脂改性。
采用含强极性基团的异氰酸酯和酚醛树脂改性废旧PS。将废旧聚苯乙烯泡沫塑料溶解在氯仿、甲苯、乙酸乙酯、丙酮的混合溶剂中,完全溶解以后分离杂质,并加入适当比例的交联剂甲苯二异氰酸酯和酚醛树脂,然后加填料氧化锌制得粘稠状红色粘合剂,这种粘合剂的剪切强度可达3.72MPa,不均匀扯离强度1.71KN/m。
5、异氰酸酯改性。
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0.5-1Pa 6、马来酸酐改性。将废聚苯乙烯泡沫塑料溶于有机溶剂中,采用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,这种胶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8.7MPa,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、松香树脂改性。
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。
以上改性废旧PS方法大都处于实验阶段,理论上可行,但由于设备或技术的不成熟仍无法进入批量生产,可见,此方向的研究仍大有发展空间。
用废旧PS制备胶粘剂即可变废为宝,有可减小环境污染。聚苯乙烯是一种无定型线性非极性物质,分子链中含有苯环,刚性大而柔性小,粘接力很弱,由它直接制备的胶粘剂强度不够,且胶层又硬又脆。因此需要在分子链链节上引入极性和柔性基团,以增加柔顺性提高粘接强度,提高粘结力和附着力。目前,选用改性剂为关键,利用废聚苯乙烯泡沫制备胶粘剂的的方法主要有以下几种:
1、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)嵌段共聚物改性。
SBS嵌段共聚物中的苯乙烯嵌段与聚苯乙烯的结构相似,相似相溶,因此SBS嵌段共聚物可作PS的改性剂,提高PS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、松节油、甲苯、120号汽油等为混合溶剂,以松香树脂为增粘剂,以SBS嵌段共聚物为改性剂,制得胶粘剂剪切强度达4.43MPa,不均匀剥离强度为1.4KN/m,该胶粘剂可用于木材、瓷砖、玩具等材料的粘接。
2、活性单体接枝改性。
与活性单体接枝共聚,可在分子链节上接枝活性基团,从而利用废旧EPS(聚苯乙烯泡沫塑料)制备性能良好的胶粘剂。有报道,100份PS溶于氯代烃、芳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,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、家具地板、壁纸等材料的粘接。
3、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。
4、酚醛树脂改性。
采用含强极性基团的异氰酸酯和酚醛树脂改性废旧PS。将废旧聚苯乙烯泡沫塑料溶解在氯仿、甲苯、乙酸乙酯、丙酮的混合溶剂中,完全溶解以后分离杂质,并加入适当比例的交联剂甲苯二异氰酸酯和酚醛树脂,然后加填料氧化锌制得粘稠状红色粘合剂,这种粘合剂的剪切强度可达3.72MPa,不均匀扯离强度1.71KN/m。
5、异氰酸酯改性。
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0.5-1Pa 6、马来酸酐改性。将废聚苯乙烯泡沫塑料溶于有机溶剂中,采用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,这种胶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8.7MPa,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、松香树脂改性。
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。
以上改性废旧PS方法大都处于实验阶段,理论上可行,但由于设备或技术的不成熟仍无法进入批量生产,可见,此方向的研究仍大有发展空间。