（高分子化学与物理专业论文）超声辐照下pwpsfcoba共聚乳液的合成、表征及成核机理研究.pdf

u ll l ll l l li l l liii ii il y 17 3 7 3 9 6 s y n t h e s i s ，c h a r a c t e r i s t i ca n dn u c l e a t i o nm e c h a n i s m o f p ( w p s f c o - p b a ) c o p o l y m e r s u n d e ru l t r a s o n i c i r r a d i a t i o n at h e s i ss u b m i t t e df o rt h ed e g r e eo fm a s t e r c a n d i d a t e ：h u y i n g s u p e r v i s o r ：p r o f a iz h a o q u a n h u b e iu n i v e r s i t y w u h a n ，c h i n a 湖北大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 论文作者签名：抓伏 e l 期：冲年6 月e l 学位论文使用授权说明 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存并向国家有关部门或机构 送交论文的复印件和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以允许采用影印、缩印、数 字化或其它复制手段保存学位论文；在不以赢利为目的的前提下，学校可以公开学位论文的部 分或全部内容。( 保密论文在解密后遵守此规定) 作者签名：嘲砍 指导教师签名：吾& 虽会 e l 期：加p 反j 日期：2 4 0 6f 摘要 废旧聚苯乙烯泡沫( w p s f ) 在同常生活中广泛应用于包装材料、建筑材料，家用 电器、冷藏绝热材料、塑料用具和一次性餐具等，然而由于w p s f 自然条件下很难降解， 所以引起了很严重的环境污染问题。本文利用废旧聚苯乙烯泡沫在超声波辐照下制备了 聚苯乙烯与丙烯酸丁酯共聚乳液p ( w p s f c o b ，该乳液可以广泛应用于涂料和胶粘剂 的制备中。该方法拓宽了废旧聚合物塑料固体回收中的技术领域，具有重要的理论和实 际意义。 本文研究了各种影响因素对乳液单体转化率和流变性的影响，实验研究表明，利用 超声波引发能大大提高聚合反应速率，超声波强度和反应温度的增大，都会促进单体转 化率提高，聚合速率增大。但反应过程中，超声强度太高，会促使体系凝胶。反应器体 积越大，单体转化率越低。综合各种影响因素，最佳反应条件为t 反应温度以6 5 ，在 滴加引发剂前超声功率为1 0 0 0 w ，而开始滴加引发剂时超声功率改为以6 0 0 w 8 0 0 w 为 宜。粘度测试表明，反应器体积越小，丙烯酸的量越高，固含量增加，都会导致体系粘 度升高。十六烷的加入对体系粘度影响不大，对体系的粒径分布也影响不大，但加入十 六烷能明显提高体系稳定性。流变性研究表明该乳液体系有剪切变稀的现象，为假塑性 流体。 综合1 h n m r 、1 3 c n m r 分析表明，产物为两者的共聚物，而非p b a 和p s t 的混 合物。透射电镜照片和粒径分析p c s 表明，聚合后的乳胶粒子部分具有核壳结构，核层 为聚苯乙烯，壳层为聚丙烯酸丁酯包裹层，粒径分布在5 0 - 5 0 0 n m ，呈多分散型。聚合 速率研究表明该反应只有增速期和降速期，没有恒速期。对超声乳液聚合制备 p ( w p s f c o p b a ) 复合乳液的粒子形成和成核机理进行了探讨。实验结果表明，反应前 后粒子的形态和粒径分布变化不大，且没有明显的粒子增长形态，粒子呈多分散分布， 但提高超声强度和超声时间有助于使粒子分布更均一，降低粒子的分散度，也能促进粒 子成核，从而提高聚合反应速率。通过计算表明该乳液体系的成核机理为液滴成核。热 重分析表明，超声辐照乳液聚合制备的p ( w p s f c o b a ) 复合乳液的具有较高的热稳定 性。 关键词：超声波：聚苯乙烯泡沫；乳液聚合；粘度；成核机理 a b s t r c t i nd a i l yl i f e ，w a s t ep o l y s t y r e n ef o a m s ( w p s f ) a r ew i d e l yu s e da sp a c k a g i n gm a t e r i a l ， c o n s t r u c t i o nm a t e r i a l ，a n di nh o u s e h o l d a p p l i a n c e s ，r e f r i g e r a t o r , t a b l e w a r ei nt h ef o o di n d u s t r y a sw e l la sm a n yo t h e r s o nt h eo t h e rh a n d ，w p s fh a sc a u s e dl o t so fe n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o n s b e c a u s ei ti sn o te a s yt od e c o m p o s ei nn a t u r e i nt h i ss t u d y , w p s fw a su s e dt op r e p a r eap o l y ( w p s f c o b u t y la c r y l a t e ) 【p ( w p s f c o - b a ) 】l a t e xv i at h ec o p o l y m e r i z a t i o no fw p s fa n db a u n d e ru l t r a s o n i ci r r a d i a t i o n t h i se m u l s i o nh a sp o t e n t i a la p p l i c a t i o na sac o a t i n ga n da d h e s i v e t h i sm e t h o db r o a d e n st h ea r e ao ft e c h n o l o g yi np o l y m e r p l a s t i cs o l i dw a s t er e c y c l i n g , a n dh a s i m p o r t a n tt h e o r e t i c a la n dp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c e i nt h i s p a p e r ，w eh a v ei n v e s t i g a t e d t h ei n f l u e n c eo fv a r i o u sf a c t o r so nm o n o m e r c o n v e r s i o na n dr h e o l o g yb e h a v i o r o ft h el a t e x u l t r a s o n i c a t i o ni se f f e c t i v et ot h e p o l y m e r i z a t i o n w h i l ei n c r e a s i n gt h eu l t r a s o n i ci n t e n s i t ya n dp o l y m e r i z a t i o nt e m p e r a t u r e ，t h e m o n o m e rc o n v e r s i o nr a i s e d b u ti ft h eu l t r a s o n i ci n t e n s i t ya n dp o l y m e r i z a t i o nt e m p e r a t u r ei s t o oh i g h ，i tw i l lp r o m o t ee m u l s i o ng e l t h eb i g g e rt h er e a c t o rv o l u m eo fp o l y m e r i z a t i o n ，t h e l o w e rt h em o n o m e rc o n v e r s i o n t h er e s u l ti n d i c a t e dt h a t ，w h e nt h eu l t r a s o n i ci n t e n s i t yi ss e t a s1 0 0 0 wb e f o r et h ea d d i t i o no fi n i t i a t o ra n d6 0 0 8 0 0 wt h e n ，t h er e a c t i o nt e m p e r a t u r ei s 6 5 0 c ，t h es t e mc o p o l y m e r i z a t i o ne f f e c ti sb e s t v i s c o s i t yt e s ts h o w e dt h a tr e d u c i n gt h e r e a c t i o nv o l u m e ，i n c r e a s i n gt h ea aa m o u n ta n ds o l i dc o n t e n t ，e m u l s i o nv i s c o s i t yw i l lr a i s e t h ea d d i t i o no fh e x a d e c a n eh a sn oo rl e s se f f e c t so nt h ev i s c o s i t yo ft h ee m u l s i o nb u tt oi t s s t a b i l i t y r h e o l o g i c a ls t u d i e ss h o wt h a tt h ee m u l s i o nw a s a p s e u d o p l a s t i cf l u i d t h e1 h n m r 、1 3 c n m rs h o w e dt h a tt h es a m p l ew a st h ec o p o l y m e ro fb aa n ds t b u t n o tt h eb l e n do fp o l y ( b u t y la c r y l a t e ) a n dp o l y s t y r e n e t e ms h o w st h a tl a t e xp a r t i c l e sh a v e p a r t l yc o r e s h e l ls t r u c t u r e t h es h e l ll a y e ri sp b a ，a n dt h ec o r el a y e ri sp s t t h ep a r t i c l es i z e d i s t r i b u t i o n ( p s d ) o f t h el a t e xw a so b v i o u s l yp o l y d i s p e r s e t h es i z eo ft h ep a r t i c l e sw a sa b o u t 5 0 5 0 0 n m t h er a t ec u r v es h o w e dt h a tt h e r ew a s a c c e l e r a t i n g - r a t ep e r i o d a n d d e c e l e r a t i n g r a t eb u tn oc o n s t a n t - r a t ep e r i o d e v o l u t i o no fp a r t i c l e su n d e ru l t r a s o n i c a t i o na n d n u c l e a t i o nm e c h a n i s mh a sb e e nd i s c u s s e di nt h i sp a p e f t h er e s u l t ss h o w e dt h a tp a r t i c l es i z e h a sn og r o w t hd u r i n gp o l y m e r i z a t i o n m o r p h o l o g yo fl a t e xp a r t i c l e sc o u l db ev a r i e du n d e r u l t r a s o n i c a t i o n i n c r e a s i n gt h eu l t r a s o n i ct i m eo ru l t r a s o n i ci n t e n s i t y , t h ep s do ft h el a t e x i l w o u l db en a r r o w e r , m o r ed r o p l e t st e n dt on u c l e a t ea n dm o n o m e rc o n v e r s i o nr a t ew o u l db e h i g h e r t h ec a l c u l a t e dr e s u l t ss h o wt h a tt h ee m u l s i o ns y s t e m ，t h en u c l e a t i o nm e c h a n i s mo f d r o p l e t n u c l e a t i o n t h et h e r m a l p r o p e r t i e s o f c o p o l y m e r s w e r es t u d i e d b y t h e t h e r m o g r a v i m e t r i ca n a l y s i s ( t g a ) t h e r m o g r a v i m e t r i ca n a l y s i s s h o w e dt h a tu l t r a s o n i c i r r a d i a t i o n p o l y m e r i z a t i o no fp ( w p s f - c o b a ) c o m p o s i t ee m u l s i o nh a sah i g ht h e r m a l s t a b i l i t y k e yw o r d s ：u l t r a s o u n d ，p o l y s t y r e n ef o a m ，e m u l s i o np o l y m e r i z a t i o n ，v i s c o s i t y ，n u c l e a t i o n m e c h a n i s m 目录 第一章文献综述1 1 1 前言1 1 2 聚苯乙烯的应用现状2 1 2 1 作化工原料2 1 2 1 1 裂解制苯乙烯2 1 2 1 2 生物降解塑料3 1 2 1 3 吸附剂3 1 2 1 4 阻燃剂3 1 2 1 5 絮凝剂4 1 2 2 作涂料一4 1 2 2 1 建筑防水涂料4 1 2 2 2 纸品防水涂料5 1 2 2 3 防火涂料5 1 2 2 4 防锈涂料6 1 2 2 5 道路标志涂料7 1 2 2 6 防腐涂料7 1 2 3 作保温、隔音材料8 1 2 3 1 保温砂浆8 1 2 3 2 保温砖块9 1 2 3 3 复合保温板9 1 2 3 4 隔热耐火材料9 1 2 4 作胶粘剂1 0 1 3 超声波简介1 1 1 3 1 声空化1 2 1 3 2 超声波的降解1 3 1 4 超声辐照乳液聚合1 5 1 4 1 超声辐照乳液聚合的特点1 5 1 4 2 超声波辐照乳液聚合研究进展1 6 1 4 2 1 超声微乳液聚合1 6 1 4 2 2 超声细乳液聚合1 7 1 4 2 3 超声无皂乳液聚合1 7 1 4 2 4 超声无机有机复合乳液聚合1 8 1 4 3 超声辐照乳液聚合成核机理1 8 1 5 本文的研究目的与意义1 9 第二章实验部分2 1 2 1 实验试剂、原料2 1 2 2 实验仪器2 1 2 3 实验方法2 1 4 分析与测试2 3 2 4 1 单体转化率的测定2 3 2 4 2 共聚物的纯化2 3 2 4 3 乳液粒子形态2 4 2 4 4 粒径分布测试2 5 2 4 5 核磁分析2 5 2 4 6 热失重分析2 5 2 4 7 粘度测试2 5 2 4 8 储存稳定性2 5 第三章结果与讨论2 6 3 1 单体转化率2 6 3 1 1 聚合方法对单体转化率的影响2 6 3 1 2 超声波功率对单体转化率的影响2 7 3 1 3 反应器体积对单体转化率的影响2 8 3 1 4 反应温度对于转化率的影响2 9 3 2 乳液粘度的影响因素研究3 0 3 2 1 反应器体积对粘度的影响3 1 3 2 2a a 的量对粘度的影响3 1 3 2 3 助乳化剂对粘度的影响3 2 v 3 2 4 单体种类对粘度的影响3 3 3 2 5 固含量对粘度的影响3 3 3 2 6 乳液的流变性能3 4 3 3 共聚物的结构与性能表征3 6 3 3 1 共聚物的1 h - n m r 表征3 6 3 3 2 共聚物的1 3 c - n m r 表征3 7 3 3 3 热重分析3 8 3 4 乳胶粒的大小分布与形貌3 9 3 4 1 乳胶粒子粒径分布3 9 3 4 2 聚合物乳胶粒形貌4 0 3 5 成核机理的探讨4 l 3 5 1 从配方工艺上初步论证成核机理4 1 3 5 2 从超声下粒子的演变过程推论成核机理：4 l 3 5 3 从反应中粒径的数量分布推论成核机理4 4 3 5 4 从聚合动力学推论成核机理4 5 3 5 5 从电镜图片中粒子大小与分布推测成核机理4 7 第四章结论5 3 参考文献5 5 攻读硕士学位期间发表和待发表论文6 4 致谢6 5 v l 第一章文献综述 1 1 前言 第一章文献综述弟一早义i 孤综尬 聚苯乙烯泡沫塑料( p s f ) 由于具有一定刚性、高电绝缘性、低吸湿性及价格低廉 等特点，又因发泡聚苯乙烯质量轻，低吸水性、耐酸碱、耐候、绝热、隔音、防震、装 饰及成型等性能好，所以它在家用电器、精密仪器、工艺品、易损建材、食品包装方面 都有广泛的应用1 1 2 】。但在上述用途时，常常都是一次性使用，或是在加工成型过程中会 产生大量的边角废料，这样不仅会造成严重的环境污染，而且造成很大的浪费，这类包 装均属于一次性消费，抛弃量极大【3 1 。这种白色垃圾重量轻、体积大、占地面积大、耐 老化、抗腐蚀、化学性质稳定，在自然界中不易被降解转化，致使这些废料日益增多， 造成严重的“白色污染 而恶化生态环境。长期以来，废聚苯乙烯泡沫塑料和其他塑料 一样大都通过焚烧和掩埋加以处理。焚烧排除的气体会引起二次污染，掩埋会影响农作 物透气性，使土地的土质变差，其空洞造成地面下沉。 目前，处理废旧p s 塑料的方法很多，如堆积掩埋法、焚烧处理法、化学回收法裂 解【4 1 、再生法【5 ，6 l 等。有的直接破碎成粒，加入新粒子再利用，但此法利用效率低，且在 粉碎过程中产生大量飞沫，对人体健康有害；有的采用熔融挤出法再生聚苯乙烯泡沫原 材料，但能耗大，且回收的泡沫塑料体积大，致使运输成本高；有的采用热裂解工艺制 得苯乙烯单体、油和沥清，但工艺复杂，设备投资大而不便应用推广；还有的利用溶剂 改性制备胶粘剂，但多数采用的溶剂( 如甲苯、卤代烃等) 有毒或价格太高( 如酯类物 质) 而未能投入实用1 7 。 随着我国化学工业及其他相关工业的发展，聚苯乙烯的消费量增长很快，尤其近几 年发展更为迅速。随着电子电讯业的发展，p s f 的废弃量与日俱增。所以，探求新的回 收处理废旧聚苯乙烯塑料的方法极为重要，并可以获得可观的经济效益和社会效益【8 】。 超声波是一种频率为2 x 1 0 4 1 0 7 h z 的机械振动波，是声波的- d , 部分，除了一般 声波的特性，如反射、折射、透射、辐射和吸收外，它还具有一些独特的性质。当超声 波在液体介质中传播时，在一定条件下液体中的空化泡将形成、生长、收缩、崩溃，从 而在极短时间和极小的空间内产生局部高温( 5 0 0 0 k ) 、高压( 1 0 s p a ) ，温度变化率达 1 0 9k s ，并伴随强烈的冲击波和时速高达4 0 0k m 的微射流i 引。声空化现象使超声波同时 湖北大学硕十学位论文 兼具强烈的分散、粉碎、活化及引发聚合等多重效应。一般认为声化反应发生在溃灭气 泡的3 个位置点：气泡内部、气泡界面和液体体相内，也有报道可发生在固体或固一气体 系所处的超声辐射中【l o l 。超声波几乎能用于液体与固体发生反应的所有场合，而且超声 波可在液体中传播，所以可以利用空化效应进行高温分解，利用超声波的剪切破碎机理 对颗粒尺寸进行控制等等。超声波具有使固体粒子粉碎、分散以及促进产生自由基或其 它活性基团引发单体反应的作用。 本文将超声辐照技术引入废旧聚苯乙烯泡沫的回收中，通过乳液聚合，利用超声空 化产生的独特分散、粉碎、活化和引发等作用对丙烯酸酯溶解的聚苯乙烯混合乳化液 进行超声引发，制备了聚苯乙烯与丙烯酸丁酯共聚物p ( p s t c o b a ) ，为回收其他固体 聚合物奠定了基础，拓广了废旧聚合物塑料固体回收中的技术领域，具有重要的理论 和实际意义。 1 2 聚苯乙烯的应用现状 1 2 1 作化工原料 1 2 1 1 裂解制苯乙烯 利用废聚苯乙烯制备苯乙烯，不仅节约了乙烯，而且缓和了苯乙烯的供需矛盾，也 减轻其对环境造成的影响，是一个非常有效可行的途径。聚苯乙烯裂解再生苯乙烯的方 法很多，包括熔融裂解、溶液裂解、惰性气体裂解、催化裂解等。在这些研究中，苯乙 烯得率大多在6 0 左右【1 l l 。刘贤响对废聚苯乙烯( w p s ) 的热裂解与催化裂解进行了研 究，实验结果表明，w p s 的裂解产物主要是苯乙烯，副产物为苯、甲苯、乙苯和a 甲 基苯乙烯。无论是热裂解还是催化裂解，裂解率和苯乙烯选择性均随反应温度的升高而 增大；延长反应时间，裂解率增大，但苯乙烯选择性下降【1 2 1 。u k e i 等利用固体酸和固 体碱催化剂研究w p s f 降解，在各种催化剂作用下解聚产物，以固体酸作催化剂获得的 苯乙烯产量要低于单纯的热解，以固体碱作为催化剂，反应中没有苯和及其衍生物的产 生，固体碱催化剂降解的产物形式类似于简单热降解【1 3 】。r s c h a u h a n 等人在低温条件 下热裂解发泡聚苯乙烯，实验目的降低反应温度提高液体产物中苯乙烯的含量，实验在 3 0 0 5 0 0 。c 下缺氧和真空的条件下进行，结果表明最佳实验条件是真空条件下4 5 0 5 0 0 下反应，这时体系液体产物产率达9 1 7 ，苯乙烯产率达8 5 5 ，其他的液体产物包含 2 第一章文献综述 有苯、乙基苯、苯乙烯二聚体，苯乙烯三聚体1 4 。 1 2 1 2 生物降解塑料 爱尔兰国立大学和德国汉堡大学的研究人员研发出一种将废聚苯乙烯转化成可生 物降解塑料的新方法。这种方法有两步：首先将聚苯乙烯热解成苯乙烯油， 随后利用 一种名为p s e u d o m o n a sp u t i d ac a - 3 的细菌将苯乙烯油转化成多羟基烷羧酸酯( p h a ) ， p h a 是一种潜在的可应用于塑料涂层、压敏胶以及医药应用的可生物降解聚合物。研究 人员通过控制细菌中的氮气( 细菌需要用氮气产生氨基酸) 供应触发微生物将苯乙烯油 转化成p h a ，有限的氮气能够促使一些细菌进入休眠。但是其他细菌( 如p s e u d o m o n a s p u t i d ac a 3 ) 会以聚合物的形式积聚碳而发生反应，经过4 8 h 发酵之后，这些细菌利用 1 6 9 苯乙烯油生产出1 6g 中等链长度的p h a 。得到的混合物由具有较低的多分散性和 高相对分子质量的链段组成，这是生产商品热塑性塑料中所希望的两个特性1 1 5 】。 1 2 1 3 吸附剂 b e k r i a b b e s 1 6 l 等利用废旧聚苯乙烯制备了阳离子交换树脂，该树脂可以有效的除去 水溶液中的镉离子和铅离子，其方法是，将废聚苯乙烯碾成粉末并溶解在硫酸中，使聚 合物链接上磺酸基，这个基团有助于改性后的聚苯乙烯的离子交换性能。该聚合物磺化 度可达1 6 ，离子交换能力c e c 达0 8 m e q 1 0 0 9 粘土，从在含铅镉的废液中处理过的聚 合物树脂的吸附等温线可得，该树脂吸附铅离子的能力c e c 为5 0 m e q 1 0 0 9 ，吸附镉的 能力c e c 为1 3 0 m e q 1 0 0 9 ，吸附比率达7 0 ，通过吸附分析表明该树脂的吸附类型符合 朗缪尔吸附等温式。 1 2 1 4 阻燃剂 溴化改性制备溴化聚苯乙烯为废旧聚苯乙烯泡沫塑料的回收利用提供了一条有效 途径。溴化聚苯乙烯由于具有阻燃性能佳、热稳定性好、与工程塑料相容性好、毒性低 等优点，已作为阻燃剂被广泛应用于p b t 、p e t 、尼龙等热塑性塑料中。陈盛明【1 7 1 公开 了一种利用废旧聚苯乙烯泡沫塑料制备溴化聚苯乙烯的方法，方法如下：将w p s f 塑料 溶于非极性有机溶剂中制成质量百分比为5 - - - 2 0 的溶液，向该溶液中加入相转移催化 剂，升温至3 5 - - - , 4 5 。c ，搅拌使溶解，再滴加单质溴，滴加完毕后于温度3 5 4 5 搅拌 反应3 - - 一6 小时，加入碱溶液终止反应，用水洗涤至中性，再滴加至沸水中析出溴化聚 3 湖北人学硕士学位论文 苯乙烯，过滤，干燥，即得成品。本发明方法操作简便，充分回收利用废旧聚苯乙烯泡 沫塑料，大大减少环境污染，而且降低溴化反应要求，减少反应试剂，降低生产成本。 黄超等将洁净的废p s 溶入c c h 中，加入少量1 2 及f e 粉，强光照射，加热回流。 在搅拌下缓慢滴加液溴，滴完后维持原条件直至红棕色基本退去。碱洗、水洗、离心脱 水后得含溴量不低于6 0 的溴化p s 。通过阻燃性实验溴化p s 阻燃效果显著【1 8 l 。产品可 与商品溴化p s 性能相当，燃烧时不产生二恶英致癌物，可作p e t 、a b s ，尼龙等阻燃 剂，用量为5 ，若与s b 2 0 3 以1 - 1 配用阻燃效果更好。 1 2 1 5 絮凝剂 w i e s l a ww s u l k o w s k i 等利用废旧固体聚合物进行化学改性，制备了高分子絮凝剂， 其主要原料为废旧聚苯乙烯泡沫( e p s ) 和未处理的聚苯乙烯( v p s ) 。首先以硫酸为磺 化剂、a 9 2 s 0 4 为催化剂将e p s 和v p s 磺化为聚苯乙烯磺酸( e p s s 和v p s s ) ，然后用 n a 2 c 0 3 与之反应生成聚苯乙烯磺酸钠n a e p s s 和n a v p s s 。将所得产品n a e p s s 和 ，t n a v p s s 以0 5 m 3 的n a o h 的水溶液为溶剂和2 丙醇为沉淀剂进行分段沉淀，该产品按 分子量和每单位单体磺酸基团的数目被分成若干份，制得了聚苯乙烯磺酸钠溶液。实验 发现单位单体上磺酸基的数目和聚合物电解质的分子量对絮凝剂的效率有很大影响。本 实验最佳结果是聚合物电解质分子量达到5 1 万，每单位单体磺酸基个数接近1 o o 。利 用废聚苯乙烯泡沫塑料改性制取的聚苯乙烯磺酸钠絮凝剂，其能够有效地降低工业废水 的浊度和污染物的浓度，提高纯水的质量参到1 9 1 。 1 2 2 作涂料 1 2 2 1 建筑防水涂料 建筑防水涂料性能好，施工方便、安全无污染。现已广泛应用于屋面、地下工程、 隧道、道路、桥面的防水及建筑装饰防水等领域。梁福沛等【2 0 】将w p s f 塑料用苯、二甲 苯混合溶剂溶解，并用具有增塑性和阻燃性的氯化石蜡和具有良好弹性、耐热性及耐候 性的氯丁橡胶( 先用二甲苯溶胀) 进行改性，得到防水涂料。该涂料的防水性能及防水 涂层的附着力、防裂性、耐候性等综合性能优良。 张云波公丌了一种房屋建筑屋面防水的防水涂料，由废旧聚苯乙烯泡沫、醇酸烯料 按重量比为1 ：1 组成，将废旧聚苯乙烯泡沫粉碎放入容器，然后在容器内加入与废旧 4 第一章文献综述 聚苯乙烯等量的醇酸烯料进行溶解，充分搅拌，经混溶共聚制成。该发明具有以下优点： 工艺简单，节能，成本低，防水性能好，耐热、耐寒，施工方便。 蒋馥华等将废弃的p s 用混合溶剂甲苯、甲醇、三氯乙烯、乙酸乙酯溶解，用氯乙 酸甲酯和环氧氯丙烷作接枝单体进行化学接枝反应，并加入酚醛树脂等添加剂进行改性 处理，然后用色浆填料和分散剂进行分散，最后研磨成产品。通过化学接枝方法在大分 子链中引入极性基团，有利于增强大分子链与其他物质的相互作用，可制得附着力强、 耐水性能好且具有缓蚀作用的防水涂料2 2 1 。 1 2 2 2 纸品防水涂料 纸品防水技术是纸箱包装中应用较为广泛的技术，特别是需要进冷风、冷藏库的水 果、蔬菜、水产品等，这些都对包装纸箱的性能有严格要求。随着纸箱、纸包装行业的 高速发展，积极地研究和开发纸箱、纸品的防水涂料将会极大的推动我国农产品的出口。 李蕾f 2 3 】等将废旧p s 泡沫塑料用自来水洗净、晾干并粉碎成碎块，用混合溶剂使泡 沫塑料溶解完全，然后在粘稠状混合液中加入增塑剂邻苯二甲酸二丁酯，充分搅拌制成 油相液；将油相液在一定温度下恒温反应，然后将乳化剂o p 1 0 加入油相液，快速搅拌 均匀，同时慢慢加入一定量的水，得到乳白色型乳状液。使用该水乳型纸箱防水涂料时， 可用适量的水调节粘度，施工方便，不仅可代替防潮油用于瓦楞纸箱防水，还可用作纤 维板的防水涂料。 陈雪梅【2 4 】等以废p s 泡沫塑料为主要原料，十二烷基苯磺酸钠为乳化剂，邻苯二甲 酸二丁酯为增塑剂，丙酮、甲苯、乙酸乙酯混合溶液作溶剂，松香为改性剂，松节油为 流平剂和溶剂，制得性能优良的防水涂料。该防水涂料涂层薄，不需要烘干，耐酸碱性 好；施工时采用辊涂法即可，操作简单，主要用于瓦楞纸箱，也可用于纤维板的防水。 周美珍【2 5 i 和董文丽【2 6 l 等以废聚苯乙烯泡沫塑料为主要原料，用甲苯、乙酸乙酯等合 适溶剂和改性剂处理可制得防水涂料，并通过正交试验得到涂料的最佳配方，同时对防 水涂料进行了性能测试。该涂料生产成本低廉、防水防腐性能好，粘附力大，抗冲击力 强且涂膜光亮，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。 1 2 2 3 防火涂料 防火涂料，又叫阻燃涂料，它是一种涂刷在木材纤维、纸、塑料等易燃建筑基材或 5 湖北人学硕七学位论文 电缆、金属构件的表面，起防火保护和装饰作用的专用涂料。 陈雪梅等【2 7 1 将适量甲苯、乙酸乙酯、丙酮、无水乙醇混合均匀，加入乳化剂十二烷 基苯磺酸钠和增塑剂邻苯二甲酸二丁酯，边搅拌边加入洗净的废聚苯乙烯泡沫塑料，当 泡沫完全溶解后形成白色胶状粘稠物时，加入松节油稀释，搅拌好后得流动性好的防水 涂料。再将季戊四醇、磷酸二氢铵、双氰胺、氢氧化铝充分研磨且混合均匀，直到细度 小于3 0 pm ，然后加液体石蜡湿法研磨，在恒温水浴中，放入自制的防水涂料，充分搅 拌使其混合均匀，得防火阻燃涂料。该膨胀型阻燃涂料，能保证涂料的各种性能指标， 可用于一般木材的阻燃，且价格低廉。 王淑霞【2 8 】等将w p s f 碎片洗净，溶入丙烯酸丁酯、丙烯酸、苯乙烯、三氯乙烯的混 合液中。用适量的水溶解乳化剂，在搅拌的同时加入混合液，进行预乳化，再加入定量 的保护胶体和乳化剂，升温8 3 。8 5 ，加入引发剂聚合制得乳液，再将制得的乳液加入 到已研磨到一定细度的颜、填料及防火添加剂的浆料中，缓缓搅拌下，加入适量的成膜 助剂、增稠剂等，再过滤，制得防火乳胶漆涂料。在聚苯乙烯的高分子链上嵌入三氯乙 烯单体，同时在配置涂料过程中加入含硼、氯、磷等不同阻燃元素的阻燃添加剂，构成 复合阻燃体系，并添加碳酸氢钠、钼酸铵、氢氧化铝等防火协同剂和消烟剂，使涂层在 高温遇火时形成具有一定膨胀率的高强度碳化层，起到了较好的防火隔热效果。该乳液 具有优异的附着力、良好的耐玷污性、良好的成膜性能，还具有一定的阻燃性。施工方 便，可进行刷涂或滚涂，适用于各种防火场所。由于该种涂料为水性涂料，最大程度地 避免了施工中对环境的再污染。 1 2 2 4 防锈涂料 随着工业的不断发展，钢铁生产量和使用量越来越多，然而全国每年因锈蚀损坏的 钢铁量也很多，为保护钢铁制品不被锈蚀，需在钢铁制品表面涂上防锈涂料。利用废旧 聚苯乙烯泡沫制备防锈涂料的报道也很多。赵世永【2 9 1 ，董美丽【3 0 】等以净废旧聚苯乙烯和 改性剂松香树脂为成膜物质，以溶剂乙酸乙酯、甲苯、二甲苯为混合溶剂，以邻苯二甲 酸二丁酯为增塑剂，以铁红为颜料，配制( 铁红防锈漆) 工艺与一般的溶剂漆相同。该 铁红防锈漆用途广，可在塑料、木材、钢铁和水泥等多种物体表面涂敷。古绪鹏【3 1 】和邓 继 3 2 】为了改善聚苯乙烯的粘附力，降低溶剂毒性，以二甲苯、乙酸乙酯、2 0 0 # 汽油为 溶剂，选用甲基丙烯酸、顺酐或马来酸酐和干性油作为改性剂，过氧化异丙苯为引发剂， 选用无毒的亚磷酸钙为主要防锈原料，磷酸盐为辅助防锈颜料。研制的产品具有良好的 6 第一章文献综述 理化性能和施工性能，适用于有锈、无锈曲金属表面、容器贮罐、平台、凉水塔、反应 釜等的防护。 1 2 2 5 道路标志涂料 道路标志涂料必须具有良好的耐磨、耐候、耐水、耐腐蚀等性能，聚苯乙烯乳液恰 好具备这些性能，很适合制备道路标志涂料。徐刚等【3 3 】以废聚苯乙烯泡沫塑料、1 9 1 热 固性不饱和聚酯树脂和白色硅酸盐水泥为复合成膜物，掺入质轻、均匀度和透明度良好 的高折射率玻璃微球及其他助剂，制成耐磨、附着力强、夜间反光性强、干燥速度快和 成本低的反光型道路标志涂料。牛永生等用丙烯酸丁酯、丙烯酸和顺酐对废聚苯乙烯改 性，掺入一定量的填料、增塑剂、助剂和颜料经充分搅拌混合、研磨而制成路标涂料，其 共聚物浓度在4 0 左右，具有良好的标志性和优异的耐磨性、耐候性，附着力强、施工 简纠3 4 1 。郑桂兰以不饱和聚酯树脂和废旧聚苯乙烯泡沫塑料为基体，制备了反应型双组 分道路标线涂料，通过试验研究了钛白粉的加入量以及涂料粘度对道路标线涂料的光反 射比以及逆反射系数的影响，随着钛白粉的加入量增加，光反射比呈明显上升趋势，但 达到一定量后其加入量对光反射比的影响减弱。对道路标线涂料的日间及夜间识别效果 的研究提供了具体的方法。该涂料主要性能指标达到或优于中华人民共和国安全行业道 路标线涂料标准1 3 5 1 。 1 2 2 6 防腐涂料 在各种防腐蚀技术中，涂料防腐蚀技术因其优越的性能而被广泛应用。首先，它施 工方便，适应性强，着色性好，不受设备面积、形状、结构的限制，重涂和修复方便， 费用也较低；其次，它可以与其他防腐措施配合使用，可获得较好的防腐效果【3 6 l 。 钟鑫等使用废旧p s 与顺丁稀二酸酐共聚接枝，制备了聚氨酯防腐涂料。其制备方 法为将将聚苯乙烯塑料加入到由二甲苯、醋酸丁酯组成的混合溶剂中，然后加入顺丁烯 二酸酐、部分脱水蓖麻油、引发剂( 主要成分为过氧化苯甲酰) ，反应一段时间后，加 入剩下的蓖麻油、甘油、苯酐升温进行酯化。在反应过程中聚苯乙烯在加热和引发剂作 用下生成自由基与顺丁烯二酸酐发生接枝共聚反应，同时废聚苯乙烯分子中的不饱和键 在过氧化苯甲酰作用下与顺丁烯二酸酐、蓖麻油发生聚合反应，使废旧聚苯乙烯得到改 性。该方法充分利用了聚苯乙烯价廉、容易着色、透明、吸湿性低、电性能好和优异的 耐酸、碱、盐及腐蚀介质的优点，该涂料可广泛应用于石油化工、纺织印染、制药、电 7 ， - m 。 湖北人学硕士学位论文 镀等行业的工程防腐【川。 刘鑫采用乙烯醋酸乙烯共聚物( e v a ) 对废聚苯乙烯泡沫塑料进行改性，首先用乙 酸乙酯、二甲苯的混合溶剂将经过处理的聚苯乙烯泡沫塑料和e v a 溶解，然后在搅拌 的同时逐滴滴加顺丁烯二酸酐和邻苯二甲酸二辛脂，最后加入相应的颜料和硬脂酸锌， 即得彩色粘稠状的液体涂料。e v a 改性聚苯乙烯泡沫塑料制得的彩色防潮防腐涂料具有 优良的常规物理机械性能和很强的耐腐蚀性，并兼有彩色装饰功能【3 8 1 。 于海深以环氧树脂改性丙烯酸树脂乳液配制了水性防腐蚀涂料，其中以废聚苯乙烯 ( p s ) 、甲基丙烯酸甲酯为硬单体，甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯为软单体，采用混合溶 剂溶解，以十二烷基磺酸钠与n p 8 作混合乳化剂进行乳化聚合，过氧化苯甲酰引发， 用环氧树脂进行接枝改性，制备环氧树脂改性丙烯酸树脂乳液，以环氧改性丙烯酸树脂 涂层的耐冲击性大于5 0 c m ，附着力为1 级，硬度为0 3 加8 ，耐汽油性和耐3 盐水浸 蚀性均超过2 4 0 h 1 3 9 1 。 1 2 3 作保温、隔音材料 1 2 3 1 保温砂浆 以废聚苯乙烯泡沫粒子作为主要轻骨料可以制作p s 保温砂浆，其具有易施工、粘 接强度高、抗裂性耐候性好、容重和导热系数低等特点，可用于外墙外保温。聚苯乙烯 保温砂浆是以聚苯乙烯泡沫颗粒聚苯乙烯为轻骨料，无机胶凝材料为粘合剂，通过界面 改性和聚合物、纤维增韧等方法配制的新型节能材料。组成材料主要为水泥、粉煤灰、 聚苯乙烯、高分子粘结剂、纤维、膨胀珍珠岩等。容重小，保温隔热性、耐化学腐蚀性 优良，为闭孔憎水结构，防水。韧性、耐水性、耐候性均优于膨胀珍珠岩【删。欧阳睿 等人利用了废旧聚苯乙烯泡沫塑料和粉煤灰制备了环保型外墙外保温抗裂砂浆，在应用 粉煤灰时，通过对其进行活化，有效地解决传统砂浆施工性不好和易性差的问题，在体 系中科学应用废旧塑料和粉煤灰，又解决了高层建筑长期困扰的防火问题，体系防火性 达b 1 级，它既能保温，又能防火、防水和隔热。它的保温效果明显优于“胶粉聚苯颗 粒保温体系”；具有良好的防水，抗风压和抗冲击性能，能有效的解决墙体的龟裂和渗 漏水问题。 8 第一章文献综述 1 2 3 2 保温砖块 蔡丽朋采用废旧聚苯乙烯泡沫塑料、水泥、细骨料、增粘剂水为主要原料，生产混 凝土保温砌块。其方法是将水泥：沙：水按1 ：2 ：0 6 的比例机械搅拌成水泥砂浆，取 部分铺在模板上，再将水泥：水：增粘剂按1 ：1 0 ：0 5