廢泡沫塑料制造再生膠粘劑（1）

來(lái)源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2007-12-18 20:16:50點(diǎn)擊率：

聚苯乙烯泡沫塑料由于其質(zhì)輕、堅(jiān)固、吸震、低吸潮、易成型及良好的耐水性、絕熱性、價(jià)格低等特點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于包裝、保溫、防水、隔熱、減震等領(lǐng)域。PS大都是一次性使用，廢棄在自然界中既不能腐爛轉(zhuǎn)化，又不能自行降解而消失，這樣既浪費(fèi)了寶貴的資源，又造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。本論文就是以節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境，變廢為寶為目的，研究了以廢PS為主要原材料，經(jīng)改性劑改性，制備兩種低毒性、低成本、性能好的膠粘劑。其中一種是以環(huán)氧樹(shù)脂及甲苯二異氰酸酯作為改性劑的溶劑型多功能膠粘劑，可用于金屬、陶瓷、玻璃、木材等的粘接，拉伸剪切強(qiáng)度大于4.7MPa；另外一種是以丙烯酸丁脂和醋酸乙烯脂的混合單體作為改性劑的接枝共聚乳液型膠粘劑，其性能優(yōu)于市售的乳白膠，壓縮剪切強(qiáng)度高達(dá)10.4MPa，價(jià)格僅為乳白膠的70％。

　　1引言

　　1.1國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

　　聚苯乙烯泡沫塑料(Expanded Polystyrene，簡(jiǎn)稱EPS)是現(xiàn)代塑料工業(yè)發(fā)展中的新型材料，它的生產(chǎn)自1951年西德巴斯夫公司發(fā)明可揮發(fā)性聚苯乙烯珠粒發(fā)泡成型法，到七十年代美國(guó)發(fā)明一步成型法以來(lái)得到了迅速的發(fā)展。1985年我國(guó)相繼從美國(guó)、日本引進(jìn)五套聚苯乙烯泡沫生產(chǎn)裝置，促進(jìn)了我國(guó)塑料工業(yè)的發(fā)展。聚苯乙烯泡沫塑料是當(dāng)今世界上應(yīng)用廣泛的塑料之一，由于它具有良好的耐水性、絕熱性、絕緣性、低吸濕性以及較強(qiáng)的抗震強(qiáng)度，及其質(zhì)輕、堅(jiān)固、易成型、價(jià)格低等特點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于包裝、保溫、防水、隔熱、減震、裝璜、餐飲業(yè)等領(lǐng)域，滲透入國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近十年來(lái)，我國(guó)聚苯乙烯塑料年平均消費(fèi)量增長(zhǎng)10％。1990年已達(dá)21.7萬(wàn)噸，隨著電子儀表、家用電器工業(yè)的迅速發(fā)展及西部大開(kāi)發(fā)的推進(jìn)，EPS的用量會(huì)越來(lái)越大[1]，預(yù)計(jì)到2005年，我國(guó)將需要聚苯乙烯泡沫塑料120萬(wàn)噸。聚苯乙烯泡沫塑料大部份都是一次性使用，數(shù)以百萬(wàn)噸的白色垃圾散于自然界中，既不能腐爛轉(zhuǎn)化，又不能自行降解而消失，這樣，一方面造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，另一方面也是寶貴的資源的浪費(fèi)。如何合理地、有效地回收利用廢棄聚苯乙烯泡沫塑料已引起包括我國(guó)在內(nèi)的世界各國(guó)科研工作者的普遍重視。從七十年代開(kāi)始，日本、西歐和美國(guó)就相繼對(duì)塑料廢料進(jìn)行工業(yè)化處理，到九十年代，綜合利用廢舊塑料的技術(shù)已趨于成熟，產(chǎn)業(yè)化高達(dá)80％，截止到1999年，美國(guó)塑料廢棄物回收率達(dá)50％，英國(guó)達(dá)80％，日本達(dá)49％，意大利不僅回收本國(guó)的塑料垃圾，還從歐洲其它國(guó)家進(jìn)口廢舊塑料進(jìn)行再生利用。我國(guó)從80年代末期開(kāi)始起步研究廢棄塑料的回收再利用技術(shù)，進(jìn)入九十年代以后，研究開(kāi)始活躍起來(lái)，技術(shù)產(chǎn)業(yè)化率還很低，每年大約僅有15％的廢棄塑料得到回收[2],其余大都被掩埋。聚苯乙烯泡沫的密度很小，只有0.02－0.04g／cm3，因此，體積非常龐大，會(huì)占用大面積土地，而且當(dāng)泡沫塑料進(jìn)入土壤以后，基本上不會(huì)被微生物降解，使土壤中的空氣、水分、養(yǎng)分等不能正常的循環(huán)交換，而且它還會(huì)逐漸釋放出一些有害物質(zhì)，從而影響到生態(tài)系統(tǒng)的正常循環(huán)，使掩埋處及其周圍方圓面積內(nèi)的土地土質(zhì)變差，造成悲劇。

　　1.2聚苯乙烯泡沫塑料的回收利用

　　有關(guān)聚苯乙烯泡沫塑料的回收利用已先后出現(xiàn)了不少專利和研究報(bào)道，其應(yīng)用技術(shù)主要集中在以下幾個(gè)方面：

　　1.用于制造輕質(zhì)建筑材料。用可發(fā)性聚苯乙烯的預(yù)發(fā)泡顆?；蛞云扑槌尚K的聚苯乙烯泡沫廢棄物為主體補(bǔ)加不同的填料，使用不同的粘結(jié)劑制成各種輕質(zhì)的建筑材料。比如，用碎木絲為填料，以水泥為粘結(jié)劑，加水混合，然后模塑成各種形狀的輕質(zhì)水泥隔板，或制成人造木材；內(nèi)襯鐵絲支架制成的輕質(zhì)泡沫板可以做為墻板、臺(tái)面，或裝飾板；用膨脹珍珠巖做填料能制成屋頂隔熱板；以泥土為粘接劑兼填料，與聚苯乙烯泡沫顆粒等量均勻混合并壓制成型，干燥后煅燒，可制成供高層建筑用的輕質(zhì)大砌塊，或地下滲排廢水的透水管；以廢尼龍絲為填料可制成輕質(zhì)抗彎澆鑄材料等等。這種回收方法工藝簡(jiǎn)單，可回收量大，投資小，是一種較好的回收利用方式，不足就是產(chǎn)品的技術(shù)附加值較小。

　　2.用于制造通用型苯聚乙烯。將聚苯乙烯泡沫廢棄物經(jīng)高溫消泡冷卻后，機(jī)械破碎，擠塑成條，再切粒制成通用型聚苯乙烯。這種方法的主要問(wèn)題是再生料的外觀可能是由于廢棄泡沫破碎前未洗凈以及在烘焙擠塑過(guò)程中局部溫度過(guò)高等原因而呈棕色，失去了新聚苯乙烯無(wú)色透明的特點(diǎn)。其抗沖擊性能也較差，只能用做一些低值塑料零件，很難與一般塑料如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯制品媲美。

　　3.用于再制可發(fā)性聚苯乙烯。用廢棄PS泡沫循環(huán)再制EPS或再模制泡沫制品，應(yīng)該說(shuō)是廢PS泡沫合理的利用方向。因?yàn)閺U聚苯乙烯泡沫材料除表面受環(huán)境污染略變質(zhì)外，內(nèi)部還保持著原有聚苯乙烯泡沫的性能，這就為多次利用創(chuàng)造了條件。只有這樣，重新模塑或制造EPS才能地發(fā)揮聚苯乙烯泡沫的多方面優(yōu)良特性。利用廢聚苯乙烯泡沫制造EPS或再模塑有下列幾種方法：，溶解聚合法。將廢烙泡沫材料溶解于苯乙烯單體中，加入分散劑使PS的苯乙烯溶液成珠粒狀懸浮在水中，加熱使其聚合，然后加發(fā)泡劑，繼續(xù)聚合制成珠粒發(fā)泡料。本方法的優(yōu)點(diǎn)是利用廢PS代替了部分苯乙烯，可使成本降低，缺點(diǎn)是要消耗苯乙烯單體，同時(shí)也受到PS表面清潔度不穩(wěn)定對(duì)引發(fā)劑活性的影響，很難制得均勻一致的產(chǎn)品。第二，球化再發(fā)泡法。是將通用型的聚苯乙烯切成圓柱形粒料，懸浮在分散劑的水溶液中，加熱使圓柱體熔融球化，再降溫加壓加發(fā)泡劑，冷卻后經(jīng)過(guò)濾、洗滌和低溫干燥制成EPS珠粒[10]，本方法的關(guān)鍵在于原料的質(zhì)量，否則難以保證新制EPS的質(zhì)量。第三，珠粒破碎再模塑法。是在液體介質(zhì)中選用合適的軟化劑，表面活性劑和消泡劑，將大塊廢PS泡沫選擇性地破碎到直徑4－8mm的球形珠粒，加發(fā)泡劑后再模塑成泡沫制品。本法工藝簡(jiǎn)單，消耗的附加材料少，模制成品的各項(xiàng)物理性能與原廢料接近，而且投資小，效益大，值得推廣。

　　4.溴化改性制備阻燃劑。聚苯乙烯分子中含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，苯環(huán)上的氫原子可被親電試劑取代。有人將回收的聚苯乙烯泡沫塑料清洗干燥后溶于二氯甲烷溶液中，在三氯化鋁催化下，與液溴發(fā)生親電取代反應(yīng)而制得阻燃劑溴化聚苯乙烯。含溴量可高達(dá)6％。可作為聚氯乙烯、ABS、聚丙烯等塑料制品的阻燃。與其它有機(jī)阻燃劑相比，溴化聚苯乙烯用量低，阻燃效果好，燃燒過(guò)程中不釋放二(口惡）英等有毒致癌物質(zhì)，特別是與三氧化二銻并用，其協(xié)同阻燃效果更好，是一種性能良好的阻燃劑。用該工藝制備的溴化聚苯乙烯，性能可以與商品溴化聚苯乙烯阻燃劑相媲美，而且成本低。但因?yàn)樽枞紕┍旧淼挠昧烤筒皇呛艽螅虼舜朔ú荒軡M足大量廢PS的回收工作。

　　5.熱分解技術(shù)。一方面，可裂解制造苯乙烯單體，即把廢聚苯乙烯泡沫塑料在加熱條件下，選擇合適的催化劑使其裂解生成苯乙烯單體。在苯乙烯供應(yīng)比較緊張的情況下，利用聚苯乙烯泡沫廢棄物解聚制造苯乙烯，以滿足市場(chǎng)的需要，是一條合理的利用途徑。美國(guó)、法國(guó)、和日本等也進(jìn)行過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，但未見(jiàn)有工業(yè)化的報(bào)導(dǎo)。解聚制造苯乙烯主要問(wèn)題是苯乙烯的轉(zhuǎn)化率比較低，在較好的情況下也不過(guò)70％左右，一般僅在40％左右，轉(zhuǎn)化率低，不僅影響生產(chǎn)成本，而且留下的殘?jiān)€給裂解設(shè)備的清洗和連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)造成困難。另一方面，可裂解制油。將泡沫塑料隔絕空氣加熱或在水汽下加熱分解可得到低分子量烴的混合物，再用催化劑分解重整，可得不含硫的汽油餾份和煤油餾份及部分氣體。1kg塑料可得11油品，其余主要是殘?zhí)?。日本在這方面研究較多，我國(guó)在這方面也取得一定成效，現(xiàn)在正在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化。

　　6.燃燒回收能源。由于聚苯乙烯泡沫的主要成份是碳和氫，它可以燃燒且總熱值(大約是4600kJ／kg)，大于標(biāo)準(zhǔn)煤(大約2600kJ／kg)和燃料油(大約4400kJ／kg)。因此經(jīng)焚燒處理利用其燃燒熱也是一條有效途徑。這種方法，被許多資金雄厚、設(shè)備先進(jìn)的發(fā)達(dá)國(guó)家采用。比如日本剛管公司用廢塑料代替焦炭做煉鐵的燃料和還原劑；法國(guó)一空調(diào)公司開(kāi)發(fā)一種用廢塑料焚燒產(chǎn)生的熱量生產(chǎn)蒸汽的新工藝，蒸汽可供給生產(chǎn)之用，這樣可節(jié)約能源。但就我國(guó)情況看，焚燒法還較其它方法落后。塑料燃燒時(shí)發(fā)熱量大，普通爐子易燒壞而且不易燃燒完全，要專門(mén)設(shè)計(jì)燃燒爐，設(shè)備維修費(fèi)用較大，同時(shí)燃燒產(chǎn)生的氣體易造成二次污染，還要進(jìn)行處理。

　　7.接枝改性制備涂料。涂料的制備均由基料添加顏料經(jīng)攪拌研磨而成。基料為成膜物，聚苯乙烯泡沫由有機(jī)高分子組成，經(jīng)溶劑溶解以后可以作為涂料的基料，其耐水性和絕緣性良好。但用PS作基料制備的涂料附著力和成膜性很差，只要將其進(jìn)行改性處理并添加適量的交聯(lián)劑，增塑劑，以改善其成膜性能及膜層質(zhì)量，這樣就可以制成各類涂料。比如，李良波等將廢聚苯乙烯泡沫塑料粉碎后溶于二甲苯中，加入引發(fā)劑，在一定溫度下滴入丙烯酸進(jìn)行接枝改性反應(yīng)，得組份甲；將石油瀝青溶于二甲苯，得組份乙；將水、乳化劑以及助劑混合均勻得份丙；將上述三種成份在乳化釜中進(jìn)行共乳化，制得防水涂料。丙烯酸分子在聚苯乙烯的分子鏈上的接枝，<

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