廢聚苯乙烯泡沫再生粘合劑的研究
鮑春陽
(黑龍江石油化學研究所,黑龍江哈爾濱150040)
摘要:聚苯乙烯泡沫塑料因其質輕、堅固、低吸濕性、易成型、耐水性、隔熱性好、價格低廉等優點,被廣泛應用於包裝、保溫、防水、隔熱、減震等領域。PS大多是壹次性的。廢棄的PS在自然界中既不能腐爛也不能自行降解,不僅浪費了寶貴的不可再生資源,還造成了嚴重的環境汙染。為了節約資源,保護環境,變廢為寶,本文以廢聚苯乙烯為主要原料,通過改性劑改性,研究了兩種低毒、低成本、性能良好的膠粘劑的制備。其中壹種是以環氧樹脂和甲苯二異氰酸酯為改性劑的溶劑型多功能膠黏劑,可用於粘接金屬、陶瓷、玻璃、木材等。,其拉伸剪切強度大於4.7MPa。另壹種是以丙烯酸丁酯和醋酸乙烯酯混合單體為改性劑的接枝乳液膠粘劑。其性能優於白乳膠,壓縮剪切強度高達10.4MPa,價格僅為白乳膠的70%。
關鍵詞:廢聚苯乙烯泡沫;修飾詞;粘著劑
1報價
1.1國內外現狀
發泡聚苯乙烯(EPS)是現代塑料工業發展中的壹種新材料。自西德BASF公司在1951發明揮發性聚苯乙烯珠的發泡成型法,美國在70年代發明壹步成型法以來,其生產發展迅速。從65438年到0985年,我國先後從美國和日本引進了五套聚苯乙烯泡沫塑料生產裝置,促進了我國塑料工業的發展。聚苯乙烯泡沫是世界上使用最廣泛的塑料之壹。因其具有良好的耐水性、隔熱性、絕緣性、低吸濕性和較強的抗震強度,以及重量輕、堅固、易成型、價格低等特點,被廣泛應用於包裝、保溫、防水、隔熱、減震、裝飾、餐飲業等領域,並滲透到國民經濟的各個行業。據統計,近十年來
近年來,我國聚苯乙烯塑料年均消費量增長10%。1990已經到了217000噸。隨著電子儀器和家電行業的快速發展以及西部大開發的推進,EPS的消費量將會越來越大[1]。預計到2005年,中國將需要12萬噸聚苯乙烯泡沫塑料。聚苯乙烯泡沫塑料大部分是壹次性的,數百萬噸白色垃圾散落在大自然中,既不會腐爛,也不會自行降解消失,壹方面造成了嚴重的環境汙染,另壹方面也浪費了寶貴的不可再生資源。如何合理有效地回收廢舊聚苯乙烯泡沫塑料,引起了包括中國在內的世界各國研究者的關註。從20世紀70年代開始,日本、西歐和美國相繼將塑料垃圾產業化。到90年代,廢塑料綜合利用技術已經成熟,產業化達到80%。截止1999年底,美國塑料垃圾回收率達到50%,英國達到80%,日本達到49%。意大利不僅回收自己的塑料垃圾,還從歐洲其他國家進口廢塑料進行回收。中國從20世紀80年代末開始研究廢塑料的回收技術。90年代後研究開始活躍,技術產業化率還很低。每年回收的廢塑料只有65,438+05%左右[2],其余大部分被掩埋。聚苯乙烯泡沫的密度很小,只有0.02-0.04 g/cm3。所以很大,會占用很大面積的土地。而且泡沫塑料進入土壤後,不會被微生物降解,會使土壤中的空氣、水分、養分無法正常交換。而且會逐漸釋放出壹些有害物質,從而影響生態系統的正常循環,惡化掩埋區及其周邊方圓地區的土壤質量。
1.2聚苯乙烯泡沫的回收
聚苯乙烯泡沫的回收利用已經有很多專利和研究報告,其應用技術主要集中在以下幾個方面[4-9]:
1.用於制造輕質建築材料。以可發性聚苯乙烯預發泡顆粒或粉碎成小塊的聚苯乙烯泡沫廢料為主體,添加不同的填料,使用不同的粘結劑,制成各種輕質建築材料。比如用碎木做填料,水泥做粘結劑,加水混合,然後模壓成各種形狀的輕質水泥隔墻,或者制作人造木材;鐵絲支撐制成的輕質泡沫板,可用作墻板、臺面或裝飾板;用膨脹珍珠巖作填料可以制作屋頂保溫板;以土壤為粘合劑和填料,與等量的聚苯乙烯泡沫顆粒均勻混合,壓制成型,幹燥煆燒,可制成高層建築用輕質大型砌塊或汙水地下排水用透水管;廢尼龍絲可作為填料制作輕質彎曲澆註料等。這種回收方法工藝簡單,可回收量大,投資小,是壹種很好的回收方法,但唯壹的缺點是產品的技術附加值小。
2.用於制造通用聚苯乙烯。聚苯乙烯泡沫廢料經高溫脫泡、冷卻後,經機械粉碎、擠壓成條,然後造粒制成通用聚苯乙烯。這種方法的主要問題是,由於粉碎前未對廢泡沫進行清洗以及烘烤和擠出過程中局部溫度過高,回收材料的外觀可能呈棕色,失去了新型聚苯乙烯的無色透明特性。其抗沖擊性也較差,只能作為壹些低值塑料件,難以與聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯制品等普通塑料相比。
3.用於再生可發性聚苯乙烯。回收廢舊PS泡沫制作e PS或重塑泡沫產品應該說是廢舊PS泡沫最合理的利用方向。由於廢舊聚苯乙烯泡沫材料表面因環境汙染而輕微變質,保持了原有聚苯乙烯泡沫的內部性能,為重復使用創造了條件。只有這樣,才能重塑或制造EPS,充分發揮聚苯乙烯泡沫在許多方面的優良特性。用廢聚苯乙烯泡沫制作EPS或重塑有幾種方法:壹是溶液聚合。將廢炭化泡沫材料溶解在苯乙烯單體中,加入分散劑使聚苯乙烯的苯乙烯溶液懸浮在水中,加熱聚合,然後加入發泡劑繼續聚合,制得珠狀泡沫材料。這種方法的優點是用廢PS代替部分苯乙烯,可以降低成本。缺點是消耗苯乙烯單體,同時由於PS表面清潔度不穩定對引發劑活性的影響,很難制備出均勻的產品。第二,球化和再發泡法。壹般聚苯乙烯切成圓柱形顆粒,懸浮在分散劑水溶液中,加熱使圓柱體熔化球化,然後冷卻,用發泡劑加壓,冷卻,過濾,洗滌,低溫幹燥,制成EPS珠[10]。這種方法的關鍵在於原材料的質量,否則很難保證新EPS的質量。第三,珠粉碎和改造的方法。在液體介質中選擇合適的軟化劑、表面活性劑和消泡劑,將大塊廢棄PS泡沫選擇性粉碎成直徑為4-8 mm的球形小珠,加入發泡劑後成型為泡沫產品。這種方法工藝簡單,消耗的附加材料少,成型產品的物理性能接近原廢棄物,投資小,效益大,值得推廣。
4.溴化改性制備阻燃劑。聚苯乙烯的分子中含有苯環結構,苯環上的氫原子可以被親電試劑取代。有人將回收的聚苯乙烯泡沫清洗幹燥,溶解在二氯甲烷溶液中,在三氯化鋁的催化下與液溴進行親電取代,制備阻燃溴化聚苯乙烯。溴含量可高達6%。可用作PVC、ABS、聚丙烯等塑料制品的阻燃劑。與其他有機阻燃劑相比,溴化聚苯乙烯用量低,阻燃效果好,燃燒時不釋放二惡英等有毒致癌物,特別是與三氧化二銻配合使用時,其協同阻燃效果更好,是壹種性能良好的阻燃劑。該工藝制備的溴化聚苯乙烯性能可與商用溴化聚苯乙烯阻燃劑相媲美,且成本低廉[11]。但由於阻燃劑本身用量不是很大,這種方法無法滿足大量廢棄PS的回收。
5.熱分解技術。壹方面可以裂解生產苯乙烯單體,即通過選擇合適的催化劑,在加熱條件下,將廢聚苯乙烯泡沫裂解生產苯乙烯單體。在苯乙烯供應緊張的情況下,利用聚苯乙烯泡沫廢料解聚制取苯乙烯以滿足市場需求是合理的途徑。美國、法國、日本也進行了大量實驗,但沒有產業化的報道。解聚生產苯乙烯的主要問題是苯乙烯的轉化率比較低,在良好條件下只有70%左右,壹般只有40%左右,不僅影響生產成本,而且造成裂解設備的清洗和連續操作困難[12]。另壹方面,它可以被裂解成油。低分子量烴的混合物可以通過在隔絕空氣的情況下加熱泡沫塑料或在水蒸氣下分解它們來獲得,然後混合物可以通過催化劑分解和重整以獲得無硫汽油餾分、煤油餾分和壹些氣體。11公斤塑料可以得到1油,其余主要是炭渣[13]。日本在這方面做了很多研究,中國在這方面也取得了壹定的成果,現在正在進行產業化。
6.燃燒以恢復能量。由於聚苯乙烯泡沫的主要成分是碳和氫,所以它能燃燒,其總熱值(約4600 kJ/kg)高於標準煤(約2600 kJ/kg)和燃料油(約4400 kJ/kg)。因此,通過焚燒利用其燃燒熱也是壹種有效的方法。這種方法已被許多資金雄厚、設備先進的發達國家所采用。如日本鋼管公司用廢塑料代替焦炭作為煉鐵的燃料和還原劑;法國壹家空調公司開發了壹種利用廢塑料焚燒產生的熱量生產蒸汽的新工藝。蒸汽可用於生產,節約能源。但就我國而言,焚燒法還是落後於其他方法。塑料燃燒時發熱量大,普通爐子容易燒壞,不易完全燃燒。所以需要設計專門的燃燒爐,設備維護費用很大,燃燒產生的氣體容易造成二次汙染,需要處理。
7.接枝改性制備塗層。塗料都是在基料中加入顏料,攪拌研磨而成。粘結劑是成膜物質,聚苯乙烯泡沫由有機聚合物組成。溶於溶劑後,可用作塗料的基料,具有良好的耐水性和絕緣性。但以PS為基料制備的塗料附著力和成膜性差,通過對其進行改性,加入適量的交聯劑和增塑劑,提高其成膜性和塗膜質量,可制成各種塗料。如李等人將廢聚苯乙烯泡沫粉碎溶於二甲苯中,加入引發劑,在壹定溫度下滴加丙烯酸進行接枝改性,得到組分A;將石油瀝青溶於二甲苯中,得到組分B;將水、乳化劑和助劑混合均勻,得到C部分;將上述三種成分在乳化釜中乳化,制成防水塗料。在聚苯乙烯分子鏈上接枝丙烯酸分子,不僅增強了塗料的附著力,而且提高了乳液的穩定性。制備的塗層具有良好的耐熱性、低溫柔韌性和粘結強度。此外,在剛性聚苯乙烯分子鏈上接枝柔性丙烯酸丁酯可以提高聚苯乙烯的柔韌性和附著力,加入適當的助劑可以制成性能良好的防腐塗料[14]。
1.3聚苯乙烯泡沫改性膠粘劑的進展
粘合劑在國民經濟的各個部門都起著重要的作用。航天、航空、建築、裝飾都離不開膠粘劑。20世紀70年代中期,全世界粘合劑的總產量接近500萬噸。近年來持續以每年30萬噸左右的速度增長。在所有膠粘劑產品中,建築膠粘劑約占25%-35%。隨著我國國民經濟的快速發展,建築膠粘劑的缺口很大。利用廢PS制備膠粘劑,滿足市場對質優價廉膠粘劑的需求,可謂壹舉兩得。我國研究人員在20世紀80年代末開始從事這項研究,並在90年代末取得了壹些成果。但是還有很大的研究空間。所以這是壹個很好的研究方向,也是廢舊PS回收利用的最佳方向。
聚苯乙烯是壹種無定形的線性非極性物質,分子中含有苯環,因此具有剛性和柔性,在極性物質表面的附著力較弱。直接用聚苯乙烯做的膠黏劑強度不夠,膠層又硬又脆。因此,有必要在苯乙烯鏈中引入極性和柔性基團,以增加柔韌性,提高粘合強度,從而獲得具有良好粘合性和粘接性的粘合劑。利用廢聚苯乙烯泡沫制備膠粘劑的關鍵技術是改性劑的選擇。根據文獻報告[15-35],有以下修飾詞:
1.鄰苯二甲酸酯改性。胡用增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯改性聚苯乙烯泡沫。溶劑是丙酮,氧化鎂用作填料。該膠粘劑可用於粘接揚聲器電路,粘接成本降低約70%。王秀艷將廢舊聚苯乙烯泡沫粉碎,溶解在創新1號溶劑中,再加入鄰苯二甲酸二辛酯和香精制成自粘劑,粘合效果好,可重復使用,可用於粘合各種標簽、商標和紙制品。
2.異氰酸酯改性。雷等人研究了異氰酸酯改性PS膠粘劑的制備:將PS溶於甲苯、丙酮、乙酸乙酯的混合溶劑中,然後加入異氰酸酯反應壹段時間,再加入氧化鋅作為填料,制得固含量約為30%的膠粘劑。該粘合劑的粘度為0.5-65438±0pa·s,剪切強度為3.4MPa,不均勻剝離強度為65438±0.2 kn/m
3.酚醛樹脂改性。酚醛樹脂的分子結構中含有羥基,是聚苯乙烯泡沫的優良改性劑。盧幼玲等人將聚苯乙烯泡沫在甲苯、乙酸乙酯、丙酮和氯仿的混合溶劑中熔融,充分攪拌,然後加入酚醛樹脂進行反應,得到乳白色PS改性膠粘劑。該膠的剪切強度為3.47MPa,不均勻剝離強度為14.8 kn/m,可用於木材和日用品的粘接。尚的研究表明,當酚醛樹脂與聚苯乙烯泡沫的用量相等時,其粘接強度接近酚醛樹脂膠。為了提高膠粘劑固化後的韌性和對被粘物的粘接強度,可以加入少量的高分子交聯劑作為改性劑,使得膠粘劑固化後在被粘物表面形成網狀分子層。李邦德等人選用異氰酸酯和酚醛樹脂作為具有強極性基團的改性劑對廢聚苯乙烯泡沫塑料進行改性,取得了良好的效果。將廢聚苯乙烯泡沫溶解在甲苯、丙酮、氯仿和乙酸乙酯的混合溶劑中,完全溶解後分離出機械雜質。以適當的比例加入甲苯二異氰酸酯和酚醛樹脂,然後加入填料,制得壹種粘性紅色膠粘劑。該膠粘劑的剪切強度可達3.72 MPa,不均勻撕裂強度為17.10kn/m..該膠粘劑可代替白乳膠用於木材粘接,效果良好,對塑料和多孔材料也有良好的粘接性能。
4.松香樹脂的改性。曲等人研究了用松香樹脂改性廢聚苯乙烯泡沫塑料制備膠粘劑。該膠以二甲苯為溶劑,可用於粘接瓷盤、馬賽克和塑料地板。Marco等人研究了松香含量對PS改性膠粘劑性能的影響,也考察了各種溶劑對PS改性膠粘劑粘接強度的影響。結果表明,加入少量松香有利於提高粘接強度,但由於松香中的菲環容易解離,所以隨著松香用量的增加,粘接強度下降。在所有溶劑中,聚苯乙烯與乙酸乙酯混合的粘合強度最高。
5.苯乙烯-丁二烯-苯乙烯-乙烯(SBS)嵌段聚合物的改性。苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中苯乙烯嵌段的結構與聚苯乙烯相似,具有良好的相容性。因此,使用SBS嵌段共聚物作為PS改性劑,可以提高膠粘劑的剝離強度,降低膠層的硬度和脆性。鮑啟福選擇乙酸乙酯、120汽油、甲苯、松節油為混合溶劑,SBS嵌段聚合物為改性劑,松香樹脂為增粘劑。粘合劑的剪切強度為4.43 MPa,不均勻剝離強度為1.4 kn/m..該膠粘劑可用於木材、瓷磚等材料的粘接,可替代聚醋酸乙烯白乳膠用於家具、玩具的粘接,也可替代氯丁橡膠用於木材的封邊。
6.用馬來酸酐改性。孟將廢聚苯乙烯泡沫溶解在有機溶劑中,加入引發劑和馬來酸酐進行接枝反應,然後在乳化裝置中與聚乙烯醇水溶液乳化,制備PS改性白膠。剪切強度在3.92MPa以上,成本僅為聚醋酸乙烯酯乳液的三分之壹。而且生產工藝簡單,生產周期短。
7.聚乙烯醇縮醛的改性。石生勛以甲苯和70 #汽油為混合溶劑,將廢棄的聚苯乙烯泡沫溶解,然後加入聚乙烯醇縮醛進行改性,得到壹種白色的粘稠膠黏劑。這種膠最大的特點是可以在-40-40℃使用,剪切強度壹直保持在8.7 MPa,而市面上的白乳膠在0-40℃強度只能保持在9.0MPa。
8.聚乙烯醇的改性。陳恩德用二甲苯將聚苯乙烯泡沫完全溶解,再加入聚乙烯醇進行改性,制成醫用密封膠,不與福爾馬林反應,耐熱、耐寒、不透水。
9.活性單體的接枝改性。接枝活性單體的廢聚苯乙烯可以在苯乙烯鏈上接枝活性基團,從而利用廢聚苯乙烯泡沫制備性能良好的膠粘劑。專利中報道將100份ps溶於芳烴和氯代烴的混合溶劑中形成膠液,然後加入活化劑氯化亞銅和引發劑過氧化丁基,升溫至90-120℃,再加入20-30份丙烯腈和丙烯醇單體進行接枝反應2小時,使聚苯乙烯接枝極性基團改變PS的性質,再加入石棉粉或矽酸鈣。其耐水性和剪切強度分別是聚醋酸乙烯酯白乳膠的10倍和3倍以上。PS膠可作為木材、家具和日常生活用膠,也可用於粘接水泥制品、地板、壁紙和各種織物。在聚苯乙烯大分子上接枝丙烯腈和丙烯醇可以明顯提高其附著力,但加入的單體比例很高,因此成本較高,丙烯腈單體的毒性也很大,給生產帶來壹定的困難。因此很難推廣應用。陳凱萊等人研究了羧酸酯單體在苯乙烯鏈上的接枝,成功制備了建築室內裝飾用耐水膠粘劑。將廢聚苯乙烯泡沫溶解在兩種有機溶劑A和B中,制成膠液。在引發劑的作用下,膠液接枝不飽和單體,極性基團接枝到聚苯乙烯大分子鏈上。加入增粘樹脂,制得棕色膠液。剪切強度為4.4-4.7 MPa,阻燃性能遠遠優於同類產品。用這種方法制備的防水膠浸泡後可達到4.5 MPa。水泥中加入1: 1時,施工性能好,不影響粘結地面和瓷磚的性能。在這些改性劑中,沒有使用環氧樹脂作為改性劑的報道。環氧樹脂常被稱為“萬能膠”,對各種金屬和大部分非金屬材料具有良好的粘接性能,廣泛應用於飛機、導彈、汽車、建築、電子電器、木材加工等工業領域。而且環氧樹脂膠具有工藝性能好、粘接強度高、收縮率小、耐介質性能優異、電絕緣性好等優點[43]其分子中還含有極性基團。如果能用來改性PS膠,應該能得到壹種性能優異的改性PS膠。另壹方面,環氧樹脂膠粘劑壹般比較脆,加入壹種既能改善PS脆性又能改善環氧樹脂脆性的增韌劑可以解決這個問題。最終選擇了異氰酸酯,取得了滿意的效果。不僅提高了粘接強度,縮短了固化時間,而且節約了溶劑,降低了成本。另外,我在白乳膠的配方基礎上,通過大幅度減少配方中單體的用量,用PS代替聚合單體,加入增塑劑,嘗試制作了壹種性能優於白乳膠的木材膠粘劑。大大降低了白乳膠在市場上的成本,達到了廢物利用的目的。
2 PS改性膠粘劑的研制
2.1溶劑型PS改性膠粘劑的研制
2.1.1儀器和制藥儀器:恒溫水浴;電動攪拌器;NDJ-1旋轉粘度計;Instron 4467、4505萬能材料試驗機;鼓風烘箱;SC-7氣相色譜儀(氫火焰鑒別器)。藥物:聚苯乙烯泡沫;環氧樹脂(E-51);甲苯二異氰酸酯;偶氮二異丁腈;乙酸乙酯;甲苯;爽身粉;胺類固化劑。
2.1.2實驗原理
聚苯乙烯是壹種無定形的線性非極性物質,分子中含有苯環,因此具有剛性和柔性。極性物質表面的附著力很弱,直接用聚苯乙烯做的膠黏劑強度不夠,膠層又脆又硬。因此,需要在PS膠液中加入改性劑進行改性,在苯乙烯鏈中引入極性基團,增加柔韌性,提高粘接強度。我選擇了環氧樹脂(E-51)和甲苯二異氰酸酯作為改性劑。在引發劑偶氮二異丁氰酰胺的作用下,甲苯二異氰酸酯首先與聚苯乙烯反應。反應式如下:
(2)鏈自由基與甲苯2,4-二異氰酸酯交聯。
(R代表芐基)
然後,加入環氧樹脂。環氧樹脂的結構中含有-OH,異氰酸酯可以與環氧樹脂中的-OH發生反應。壹般反應式如下:
就這樣,異氰酸酯先後對PS和環氧樹脂進行了改性,並使它們部分交聯。
2.1.3粘合劑的制備
將反應容器置於恒溫水浴中,安裝攪拌棒,加入100份混合溶劑(乙酸乙酯:甲苯= 4: 1),分批加入50份洗滌幹燥後的廢聚苯乙烯泡沫碎屑,邊加邊打開。
動態攪拌,待完全溶解後,逐漸升溫至70℃,加入引發劑偶氮二異丁腈0.5份和甲苯2,4-二異氰酸酯3份,中速攪拌反應約1-1.5小時,再加入0.5份。
1份甲苯2,4-二異氰酸酯,冷卻至50℃,加入10份環氧樹脂(6101),繼續反應1小時,冷卻後加入10份填料,可配成淡黃色粘稠狀膠液,需加入固化劑。
2.1.4膠粘劑各項指標的測試方法
膠粘劑中不揮發分含量、粘度、拉伸剪切強度和有害物質分別按GB/T 2793-95、GB7124和GB 18583-2001測定。
2.2乳液型PS改性膠粘劑的開發
2.2.1儀器和藥品
儀器:電動攪拌機;電加熱套;四頸燒瓶;球形回流冷凝管;溫度計;滴液漏鬥;Instron 4467、4505萬能材料試驗機;鼓風烘箱;SC-7氣相色譜儀;紅外光譜儀。
藥物:聚苯乙烯泡沫;丙烯酸丁酯;醋酸乙烯酯;鄰苯二甲酸二辛酯;乙酸乙酯;甲苯;引發劑過硫酸銨;混合乳化劑(十二烷基硫酸鈉:OP-10 =
1:2)
2.2.2水溶性PS改性膠粘劑的制備
將50份混合溶劑(乙酸乙酯:甲苯:4: 1)加入到四口燒瓶中,在攪拌下分批加入40份洗凈、晾幹、粉碎的廢聚苯乙烯泡沫,逐漸升溫至40℃,完全溶解成透明粘稠液體後,加入1份復合乳化劑,攪拌乳化30分鐘。加入40份水(蒸餾水或去離子水)和4份混合單體(丙烯酸丁酯:丙烯酸乙烯酯= 1: 1),升溫至60℃,提高攪拌速度,乳化30-40 min,滴加部分引發劑(過硫酸銨10%溶液);在反應過程中,熱量被釋放,溫度自動升高。此時,將溫度加熱至75℃,滴加由65,438+02份混合單體和80份水組成的溶液。在加入混合單體水溶液的過程中,間歇加入壹部分引發劑(引發劑總量為65,438+0份),反應溫度應控制在75-85℃之間。全部加入完畢後,加入剩余的所有引發劑,升溫至90℃並保溫,待回收的溶劑達到加入量的80-85%時停止加熱,然後冷卻至50℃,加入兩份增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯,攪拌均勻,調節PH值至7左右,冷卻至室溫,得到白色粘稠液體。
2 . 2 . 3 PS改性乳液膠粘劑各項性能指標的測試方法
膠粘劑的不揮發物含量按GB/T 2793-95測定,膠粘劑的旋轉粘度按GB/T 2794-95測定,壓縮剪切強度按Hg/T 2727附錄B測定,灰分和PH值按GB11175測定,膠粘劑中有害物質限量按GB65438測定。
3結果和討論
3.1溶劑型PS改性膠粘劑的結果與討論
3.1.1 PS改性膠的技術性能見表1。
3.1.2溶劑的選擇
泡沫聚苯乙烯溶於芳香烴(如苯、甲苯、二甲苯等。)、氯代烴(如氯仿、三氯乙烯)、羧酸酯(如乙酸乙酯、乙酸丁酯)、酮類(如丙酮、丁酮)。
分為有機溶劑。選擇合適的溶劑溶解泡沫塑料主要從以下幾個方面考慮:第壹,選擇的溶劑對聚苯乙烯和新加入的改性劑要有良好的溶解性,對添加劑要有良好的分散性;其次,溶劑的性質最好能改善膠粘劑的性能。第三,選用的溶劑應低毒、廉價、易得、安全。綜合以上因素,以乙酸乙酯或甲苯為溶劑較為合適。但考慮到混合溶劑的溶解性比單壹溶劑好,且沸點、揮發性、極性不同,可以通過改變混合比例來調整粘合劑。
幹燥時間可以滿足不同場合的需要。因此,選擇乙酸乙酯和甲苯的混合物作為聚苯乙烯泡沫的溶劑。這兩種溶劑的物理和化學參數如表2所示。
聚苯乙烯的溶解度參數為9.11。
選擇溶劑比為3.1.3
以乙酸乙酯和甲苯為混合溶劑,乙酸乙酯含有極性基團,有助於提高膠粘劑的性能。沸點低,揮發快。甲苯是非極性物質,沸點高,相對易揮發。
慢,兩者比例不同肯定會影響改性PS膠的幹燥速度和附著力,所以要選擇更合適的溶劑比例。
從圖中可以看出,隨著溶劑比,即乙酸乙酯比例的增加,改性溶液的剪切強度增加,在溶劑比為4: 1後,剪切強度又降低。原因可能是由於
乙酸乙酯極性大,壹方面可以給予改性,另壹方面可以與被粘材料表面形成分子間相互作用,所以剪切強度提高;它揮發得很快,很積極。
從而滿足環氧樹脂固化後以較少的殘留溶劑提高剪切強度的要求。因此,其比例增加,膠合強度增加。但當乙酸乙酯的比例過大時,由於其沸點低且揮發快,當
粘接邊固化後,內部溶劑可能長期處於液態或半固態,影響粘接效果,剪切強度略有降低。
3.1.4改性劑甲苯二異氰酸酯用量對膠粘劑剪切強度的影響
甲苯二異氰酸酯(TDI)是壹種強極性物質,其改性效果非常明顯。只需極少量就能明顯改善膠粘劑的性能,不僅對聚苯乙烯有很好的改性效果,對環氧樹脂也有很好的改性效果。在廢聚苯乙烯的改性反應中,改性劑TDI有兩個作用:壹是在聚苯乙烯大分子中引入極性基團使聚苯乙烯大分子交聯,二是與環氧樹脂反應改性環氧樹脂,使環氧樹脂與聚苯乙烯部分交聯。改性劑TDI的用量直接影響改性PS膠粘劑的性能。如果改性劑用量少,聚苯乙烯分子鏈含極性基團少,交聯度不夠,韌性不足,不能很好的改性環氧樹脂,膠層易碎。用量過多,會使物質過度交聯,甚至形成網狀結構,降低剪切強度。實驗表明,改性劑用量為2.0%時,改性效果較好。如圖2中所示
3.1.5環氧樹脂的選擇及其用量對PS改性膠粘劑性能的影響。
環氧樹脂常被稱為“萬能膠”,對各種金屬和大部分非金屬材料都有良好的粘接性,廣泛應用於飛機、導彈、汽車、建築、電子電器和木材加工等領域。而且環氧樹脂膠粘劑具有工藝性能好、粘接強度高、收縮率小、耐介質性能優異、電絕緣性好等優點。PS膠的改性劑有酚醛樹脂、松香樹脂、鄰苯二甲酸酯等。還沒有人嘗試過環氧樹脂改性PS。因為環氧樹脂中有極性基團,所以對ps應該有很好的改性效果。所以我嘗試用環氧樹脂改性PS。而單獨用環氧改性PS效果不好,膠層容易剝離,粘接強度不太大,膠層易碎,可能是兩者剛性大的因素造成的。我在兩者中加入第三種改性劑,選擇異氰酸酯成功。環氧樹脂的量也影響粘合劑溶液的性質。用量過少,強度不高,但用量稍大,剪切強度會下降。這可能是因為PS改性膠粘劑是溶劑型膠粘劑,環氧樹脂固化後,部分溶劑殘留在膠層中,影響了膠粘劑的性能。隨著環氧樹脂用量的增加,這種影響更加明顯。而且添加量太大,成本高。環氧樹脂的量與粘合劑性能之間的關系如表3所示。
3.1.6反應溫度對PS改性膠粘劑剪切強度的影響
首先引發劑的分解需要能量,其次PS的交聯反應也需要能量。因此,
如果在家裏就能簡單的解決這件事,
就不會有白色汙染。
所以如果真的想解散,可以參考上面的資料。
光問家裏常用的知識是不夠的。