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废弃聚苯乙烯泡沫塑料的应用研究

李兰  
【摘要】:聚苯乙烯如今已成为人们日常生活中不可或缺的一部分,其诸多优良特性是其他高分子材料无法以替代的,而如何解决大量的废弃聚苯乙烯材料却成为一个棘手的环境问题。废弃聚苯乙烯泡沫塑料存在形式分散,性质稳定,不易降解或分解,容易污染生态环境,同时作为不可再生资源石油的产物,一次性使用后就被丢弃,是对资源的巨大浪费,回收再利用才是解决这一问题的最佳方案之一。因此,国内外的人们都很重视废弃塑料泡沫的处理和回收再利用问题,对这些问题进行了大量而深入的研究,主要集中在(1)制备建筑材料;(2)制备溴化改性阻燃剂;(3)裂解成单体或油产品;(4)燃烧回收热能;(5)制备胶粘剂和涂料等。将其变废为宝,利用资源,不仅有较好的经济效益而且对控制环境污染有着积极的社会意义。本论文研究内容主要包括两个部分:(1)制备溶剂型胶粘剂;(2)化学接枝改性制备防水涂料。在胶粘剂的制备中,系统地探究了混合溶剂、增粘树脂(松香、松香季戊四醇酯和石油树脂)及增韧改性剂(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物即SBS)对胶粘剂性能的影响。由于聚苯乙烯是非极性高分子物质,分子结构中含有刚性苯环,柔韧性差,脆性大,在木材、金属、纸张等极性物质表面的附着力差,必须用极性的树脂对它改性,以增强其附着力。通过单因素实验,确定了 PS改性胶粘剂的最佳配比组成:m(PS):m(松香):m(SBS)=85:3:12时,对木板的剪切强度(6.60MPa)相对较大。对PS改性胶粘剂的各项性能指标如粘结剪切强度、固含量、耐热老化性及热稳定性(TG和DSC)进行了测试;采用红外光谱观察了胶膜老化前后官能团的变化;采用扫描电镜对胶膜老化前后的微观形貌进行了观察。该胶粘剂的综合性能良好,适合于木材、瓷砖、金属、纸张等制品的粘接。在接枝改性制备防水涂料中,首先采用溶液接枝法制备了 PS接枝共聚物,探究了丙烯酸和丙烯酸丁酯在乙酸乙酯—环己烷介质中接枝聚苯乙烯的工艺条件。通过正交试验优化出最佳的反应工艺条件:引发剂用量(2.2%),单体用量(20%),V丙烯酸:V丙烯酸丁酯(3:2),反应温度(85 ℃),反应时间(2.5h)。由极差分析各因素对产物接枝率的影响程度为:引发剂用量反应温度反应时间单体用量V丙烯酸:V丙烯酯丁酯;通过对比PS接枝改性前后的红外光谱图,证实了丙烯酸和丙烯酸丁酯已成功接枝到PS主链上。其次,研究了乳化剂、水油比、乳化时间和稳定剂的用量对乳液性能的影响。以乳液的综合性能(如成膜性、稳定性和粘度等)为衡量标准,并通过正交试验优化出最佳的反应工艺条件:PS接枝液(100%),乳化剂用量(4.0%),水油比(1:1),乳化时间(2h),稳定剂用量(0.75%)。最后研究了改性PS乳液、增塑剂和填料对防水涂料性能的影响,通过实验得出了制备改性PS防水涂料的配方:PS乳液(100%),增塑剂(4%),填料(15%),适量的消泡剂。该涂料生产成本低廉、耐水性能好、制备工艺简单、施工方便,用于瓦楞纸箱、纤维板及木材的防水,可起到防潮、密闭的作用。


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