废旧泡沫塑料制涂料的方法

        在能源和资源严重短缺的今天,废泡沫塑料作为宝贵的再生资源,其回收利用问题不仅仅是一个社会问题,还是一个急待解决的经济问题。zui初各国采用填埋和焚烧的方法进行处理,然而由此又导致了耕地减少,水源污染及大量废气排放等一系列问题。经过一段时间的探索,目前从日、美、德等发达国家的情况来看,熔融再生法和转化为化学品或燃料油的化学回收方法已逐渐成为废塑料再生资源化的总方向[1,2,3]。笔者针对主要用于包装材料的发泡聚苯乙烯（ＰＳ）,用邻苯二甲酸丁酯对聚苯乙烯进行接校改性后,制成性能良好的水乳型建材过程进行了实验研究,介绍了涂料的配方、工艺流程和涂料的性能。

1　实验部分

1.1　仪器和试剂

仪器:机械搅拌机,水池,粉碎机,水浴,涂—4粘度计,瓦楞纸箱板,疏松脱脂棉球,秒表,ｐＨ试纸。试剂（以下试剂均为分析纯）:苯,二甲苯,邻苯二甲酸丁酯,丙二醇,六偏磷酸钠,ＣＭＣ（纤维素钠）*,钛白粉,ＯＰ-10,轻质碳酸钙,十二烷基苯磺酸钠,ＺｎＯ。

1.2工艺流程图及步骤

1.2.1　工艺流程如下图（图1）:



1.2.2　实验步骤

（1）预处理预处理、洗涤、晾干、粉碎统称为预处理过程。将清洗后的聚苯乙烯放到热碱水中浸泡一段时间,然后进行搅拌是指相互碰撞和摩擦,以除去污垢。取出聚苯乙烯放入清水池中进行搅拌清洗。过清水3～4次为佳。然后将清洗好的聚苯乙烯烘干或晒干。zui后用粉碎机粉碎,颗粒直径为2ｃｍ左右,将粉碎好的泡沫塑料放好备用。
（2）溶解与改性反应按一定比例量取苯、二甲苯配制成混合溶剂。在室温条件下,将一定量的预处理后的废聚苯乙烯泡沫塑料加入到配制好的混合溶剂中,边加边搅拌使之充分溶解。待*溶解后,加入适量的增塑剂邻苯二甲酸丁酯,用水浴加热并不断搅拌。在75～80℃的温度下滴加增塑剂,1～1.5ｈ内滴完后继续反应0.5ｈ,得出组份一。
（3）组分二的制取按一定比例称取六偏磷酸钠、ＣＭＣ、*、钛白粉、轻质碳酸钙、十二烷基苯磺酸钠、ＺｎＯ,然后混合均匀,加入一定量的水、ＯＰ-10、丙二醇,搅拌使之分散均匀,得组分二。
（4）混合得产品在乳液釜中搅拌条件下,将组分一慢慢加入到组分二中,充分混合,用25%的氨水调ＰＨ值到7～9,乳化一定时间制得乳液涂料。

1.3　实验结果及分析

1.3.1　改性反应时间如表1所示,当反应时间达到2.5小时后,邻苯二甲酸二丁酯的改性反应到达,增塑性能*而涂膜性能差。因此,2小时为*选择。

1.3.2　乳液的ｐＨ值

ｐＨ值对乳液的稳定性有重要的影响,结果见表2。当ｐＨ值在7～9时乳液的稳定性较好,ｐＨ值过高或过低,都会使乳液的稳定性降低,这是因为乳液为双电层结构,当Ｈ+或ＯＨ 浓度过大时,中和了体系的负离子或正离子,使双电层消失,从而使乳液不稳定。



　　1.3.3　增塑剂的用量的涂料性能的影响

每次将泡沫塑料12ｇ溶于35ｍｌ的混合溶剂中,溶解后加入增塑剂进行改性反应得组分一。水45ｍｌ,乳化剂1.8ｇ,ＺｎＯ0.7ｇ,*、钛白粉、轻质碳酸钙各12ｇ,六偏磷酸钠0.3ｇ,使用25%的氨水调ＰＨ值在7～9得组分二。将组分一和组分二充分混合得涂料。所得结果如表3所示。



　　从表3可以看出,随增塑剂用量的不同性质差异不大,当5ｍｌ时遮盖率zui小。

1.3.4　混合溶剂的量对涂料性能的影响　按1.3.3所述配比制备涂料,仅改变混合溶剂的用量,反应温度为75℃,结果如表4所示。

　　由表4可看出,随着溶剂用量的增加,涂料干燥时间延长,粘度、稳定性变化不大,而25ｍｌ时遮盖率zui小。

1.3.5　水的用量对涂料性能的影响　按上述配比制备的涂料,仅改变水的用量,结果如表5所示。

　　由表5可以看出,随着水的用量增大,干燥时间增大,粘度减小,当35ｍｌ时虽遮盖率zui小,但不稳定,50ｍｌ时同样不稳定,因此45ｍｌ为*选择。

1.3.6　乳化剂的用量对涂料性能的影响:按上述配比制备的涂料,仅改变乳化剂的用量,所得涂料性能的变化如表6所示。





　　从表6可得,乳化剂用量为1.4ｇ时遮盖率zui小,但粘度极大不利于施工,因此*选择为乳化剂用量1.8ｇ。

1.3.7　正交实验以上实验结果表明,溶剂、增塑剂、乳化剂及水的用量都影响涂料的性能。选用Ｌ9（34）正交表来安排实验,因素水平见表7。以涂料干燥时间、粘度、遮盖率作为实验指标,实验结果如表8所示。其综合评价结果见表9。　由以上正交实验结果及综合评价结论,得出实验结果趋势图（图2）。



　　由上趋势图可知,*选择为Ａ2Ｂ2Ｃ2Ｄ3。根据正交实验结果及极差分析和趋势图可知:①影响涂料性能的主要因素为Ａ、Ｂ,即溶剂及增塑剂的用量。②*实验条件为Ａ2Ｂ2Ｃ2Ｄ3,即10ｇ泡沫塑料加入25ｍｌ混合溶剂,5ｍｌ邻苯二甲酸丁酯,0.9ｇ乳化剂ＯＰ-10和0.9ｇ十二烷基苯磺酸钠,46ｍｌ水及上述各助剂。

1 4　涂料配方（表10）



3　经济效益

利用废聚苯乙烯制备乳液涂料,原料成本在800元/吨左右,生产总成本约1050/吨左右,产品售价1600元/吨左右,具有很好的经济效益。

4　结论

①制备涂料的*方案为Ａ2Ｂ2Ｃ2Ｄ3,按此配方和条件制得的涂料是一种性能良好的乳液涂料。该涂料具有良好的附着力,耐水性,各种性能指标均达到ＧＢ9755-88要求。
②该涂料生产工艺简单,用水调节粘度施工方便。生产1ｋｇ涂料所需各种药剂费约为0.80元,与同类产品相比,成本大大降低。
③本实验通过处理回收废聚苯乙烯塑料,达到了环保的目的,同时又有较好的经济效益,是处理废聚苯乙烯塑料的有效途径。