废聚苯泡沫

废聚苯泡沫（精选6篇）

废聚苯泡沫 篇1

摘要：为了对废聚苯乙烯泡沫塑料(WPS)资源化利用,通过对WPS进行催化裂解的方法,研究了催化剂种类和裂解温度对裂解时间、裂解油产率、苯乙烯回收率以及裂解油纯度的影响。研究结果表明,催化剂种类和裂解温度对裂解反应有着重要影响。裂解温度升高,裂解油产率提高,裂解时间缩短,但苯乙烯选择性下降;低于380℃时,氧化钙的裂解油产率和裂解时间优于氧化铝和氯化铝,但苯乙烯的选择性劣于氧化铝和氯化铝;高于400℃时,氯化铝、氧化铝和氧化钙的催化活性接近。在实验条件下,WPS催化裂解的最佳催化剂为氯化铝,380℃下的裂解时间为25 min,裂解油产率为85.48%,裂解油中苯乙烯含量为80.66%(w),且副产物较少。

关键词：废聚苯乙烯泡沫塑料,催化裂解,裂解油,苯乙烯

聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)因隔热、隔音、防潮、防震、质轻价廉等优良特性,广泛应用于家电、仪表、电子、食品等工业［1］。但EPS制品大部分在一次使用之后作为废弃物直接丢弃,且密度小、体积大、运输困难、不易自然降解和生物降解,因此累积了大量的废弃塑料。EPS制品的大量使用和废弃物累积,已经构成了“白色污染”的重要组成部分,引起了人们的关注［2］。国家已将废弃塑料列为21世纪在环保领域要控制的三大重点之一。

对废聚苯乙烯泡沫塑料(WPS)进行资源回收利用,是有效缓解当前资源短缺和抑制“白色污染”的重要手段。目前,国内外对WPS的资源化利用方法主要有掩埋焚烧法、物理再生［3-4］、生物降解法［5］、裂解回收法［6-9］、化学改性法［10-11］等。其中,通过裂解法回收WPS,不但能有效解决WPS的污染问题,还能得到大量的裂解油等能源物质以及苯乙烯等化工原料产品,具有很好的社会效益和经济效益,被认为是最有前途的回收方法［9］。

本工作根据石油裂化原理,采用氯化铝、氧化铝和氧化钙3种催化剂,对WPS进行了催化裂解研究,考察了相应的裂解条件,并对裂解油成分进行了GC分析,以期为塑料裂解的工业应用提供参考。

1 实验部分

1.1 材料、试剂和仪器

WPS:电器包装用白色泡沫塑料,去除表面杂质,并切成小块备用。

氧化铝、氯化铝、氧化钙:分析纯。

TYHW型调压恒温电热套:郑州博大仪器有限公司;GC-14C型气相色谱仪:日本岛津公司;SDTQ-600型热重综合分析仪:美国TA公司。

1.2 实验方法

准确称取25.0 g经热熔消泡后的WPS颗粒,加入三口圆底烧瓶中,再加入一定量的催化剂(固定催化剂用量为WPS加入量的2%(w)),连接好回流反应装置,开始加热升温,并于设定温度下进行裂解反应,直至WPS裂解完全。冷却后收集裂解油称重,计算收率。裂解时间的计时从第一滴液态馏分出现开始,至WPS全部转化为液态物质为止。

1.3 分析方法

1.3.1 WPS的热分析

取2 mg左右的WPS试样,采用热重综合分析仪,测量TG,DTG,DSC曲线。操作条件:升温速率10 ℃/min,温度范围26~600 ℃,N2流量40m L/min。

1.3.2 裂解油产率的计算

WPS催化裂解可得到固体物质、液体物质(裂解油)和气体物质,裂解油产率(Y,%)见式(1):

式中:m0为WPS的加入量,g;m1为WPS裂解得到的固体物质的质量,g;m2为WPS裂解得到的液态物质的质量,g。

1.3.3 裂解油产物的GC分析

对裂解油产物进行GC分析。操作条件:CBP1-M25-025毛细管柱,氢火焰离子化检测器,检测温度250 ℃,(气化室)进样器260 ℃,载气流量200m L/min,氢气流量50 m L/min,空气流量50 m L/min,进样量0.5 μL,分流比30∶1,尾吹20 m L/min,柱温160 ℃。程序升温:初始柱温110 ℃,保温0 min,升温速率6 ℃/min,终止柱温160 ℃,保温1 min。用面积归一法进行定量分析。

2 结果与讨论

2.1 WPS的热分析结果

为了了解WPS的热裂解特征,对WPS试样进行了热分析。50~190 ℃范围内WPS试样的DSC曲线见图1。WPS试样的热分析曲线见图2。

a TG曲线;b DSC曲线;c DTG曲线

由图1可见:107 ℃左右出现一个吸热峰,对应WPS的玻璃化转变过程,表明其玻璃化转变温度约为107 ℃;吸热峰的峰型较宽,可能是由于升温速率过快,导致热流效应分辨不明显。

由图2可见:DSC曲线在335~430 ℃之间出现一个大的吸热峰,对应WPS的裂解吸热反应;TG曲线表明,在温度超过280 ℃时WPS开始失重,超过335 ℃时失重加快开始裂解,温度升至398 ℃时有50%的WPS裂解,434 ℃时有95%的WPS裂解,最终有5%的WPS炭化不再失重;DTG曲线峰顶出现在407 ℃左右,表明在407 ℃左右裂解速率最快,与文献[12]报道的数据接近。综合考虑热分析结果,WPS熔融消泡温度应选择在107 ℃左右,催化裂解温度应选择在280~430 ℃范围内。

2.2 反应条件对WPS裂解油产率的影响

裂解温度和催化剂种类对WPS裂解油产率的影响见图3。由图3可见:裂解温度越高,裂解油产率越高;低于380 ℃时,催化剂裂解制油能力大小的顺序为:氧化钙>氯化铝>氧化铝;高于400 ℃时,3种催化剂的活性相近,裂解油产率均在85%以上。这是因为,在不同催化剂作用下,可能存在不同的聚苯乙烯(PS)裂解机制,裂解温度低,催化剂活性的差别体现出来;而在较高的裂解温度下,PS碳链受热充分,碳链断裂速率加快,解聚反应彻底,裂解油产率都接近各自的最大值。综合考虑,氧化钙的催化活性优于氯化铝和氧化铝,催化裂解最佳温度应控制在380 ℃附近,这与文献[2]报道的结果一致。

2.3 反应条件对WPS裂解时间的影响

裂解温度和催化剂种类对裂解时间的影响见图4。由图4可见:随裂解温度的升高,3种催化剂的裂解时间均缩短,这是因为裂解温度升高,PS碳链断裂速率加快,自然裂解完全所需的时间缩短;但裂解时间缩短的快慢不同,氧化钙和氯化铝明显快于氧化铝。

2.4 反应条件对苯乙烯回收率的影响

催化裂解WPS回收苯乙烯单体,是WPS资源化利用的重要课题。裂解温度和催化剂种类对苯乙烯回收率的影响见图5。由图5可见,裂解温度和催化剂种类对苯乙烯回收率均有较大影响。当裂解温度低于380 ℃时,随裂解温度的升高,苯乙烯回收率均呈增大趋势,3种催化剂活性高低的顺序为:氧化钙>氯化铝>氧化铝。当裂解温度达到380 ℃时,苯乙烯回收率均达到最大值,且氧化钙催化裂解时苯乙烯回收率超过70%。随裂解温度的进一步升高,3种催化剂催化裂解WPS时,苯乙烯回收率均急剧下降。因此,选择裂解温度为380 ℃。

2.5 反应条件对WPS裂解油产物的影响

WPS裂解油产物的GC分析结果见表1。由表1可见,裂解油产物中以苯乙烯单体为主要产物,副产物含有苯、甲苯、乙苯和二甲苯等。这是由于PS高分子链在高温热裂解时,长链上C—C键很容易断裂形成两个自由基(分别称为Ⅰ和Ⅱ),自由基Ⅰ的β键发生断裂,可生成苯乙烯和一个与自由基Ⅰ相似的自由基Ⅲ(少一个碳),自由基Ⅲ的β键再次发生断裂,由此下去会产生大量的苯乙烯单体。当裂解生成的苯乙烯不能及时离开反应器时,会与裂解副产物H2发生加成反应生成乙苯。甲苯可能是由自由基Ⅱ经过重排反应生成的［13］。

由表1还可见,裂解温度越高,裂解油中苯乙烯含量越低,副产物含量越高,裂解油成分越复杂,苯乙烯选择性越低。这是因为:裂解温度升高,PS链解聚反应更充分,得到的低分子产物含量增大;同时更易发生无规断裂,形成多种产物分子。裂解温度低于380 ℃时,以氯化铝和氧化铝为催化剂时苯乙烯选择性和产物纯度均高于氧化钙;继续升高裂解温度,以氯化铝为催化剂时产物纯度和苯乙烯选择性均最高,这与齐文庚等［14］研究的结果相一致。

注:副产物是指除苯乙烯外含量在0.5%(w)以上的产物;产物种类数指含量在0.5%(w)以上的产物数量。

综合考虑裂解油产率、裂解时间、裂解油产物纯度及苯乙烯单体选择性,得出在本实验条件下,WPS催化裂解的最佳催化剂为氯化铝,在380 ℃下催化裂解25 min时,裂解油产率可达85.48%,裂解油中苯乙烯含量为80.66%(w),且副产物较少。

3 结论

a)WPS熔融消泡温度应选择在107 ℃左右,催化裂解温度应控制在280~430 ℃范围内。

b)随裂解温度的升高,氯化铝、氧化铝和氧化钙3种催化剂的裂解油产率均增加,裂解时间均缩短。裂解温度升至430 ℃时,裂解油产率均在85%以上。

c)当裂解温度低于380 ℃时,随温度的升高,3种催化剂催化裂解的苯乙烯回收率均呈增大趋势;当进一步升高裂解温度时,苯乙烯回收率均急剧下降。

d)裂解温度越高,裂解油中苯乙烯含量越低,副产物含量越高,裂解油成分越复杂,苯乙烯选择性越低。

e)在本实验条件下,WPS催化裂解的最佳催化剂为氯化铝,在380 ℃下催化裂解25 min时,裂解产油率可达85.48%,裂解油中苯乙烯含量为80.66%(w),且副产物较少。

废聚苯泡沫 篇2

1、工程概况

盐城市洋东置业有限公司—润枫·丽莱广场9#、10#楼及9—1#车库工程位于盐城市洋东新村地块。总建筑面积16858平方米，框剪结构，地下一层，地上9层，层高：地下一层为2.7M，1—8层为2.9M，9层为3M，阁楼层为2.9M。

本工程楼体外墙采用挤塑聚苯乙烯泡沫板为主要保温隔热材料，以粘、钉结合方式与墙身固定，抗裂砂浆复合耐碱玻纤网格布为保护增强层，涂料饰面的外墙保温系统。

2材料组成2.1挤塑聚苯乙烯泡沫板

规格为1200mm×600mm×30mm，平头式，阻燃型，表观密度25—32kg/m3，尺寸收缩率小于1.5%，吸水率小于1.5%。

2.2专用聚合物粘结、面层砂浆

厂家已配置好，现场施工时加水用手持式搅拌机搅拌，重量比为水：聚合物砂浆等于1：5，可操作时间不小于2h。

2.3固定件

采用自攻螺栓配合工程塑料膨胀钉固定挤塑聚苯乙烯泡沫板，要求单个固定件的抗拉承载力标准值不小于0.6KN。

2.4耐碱玻纤网格布

用于增强保护层抗裂及整体性；孔径4mm×4mm，宽度1000mm，每卷长度100000mm。

2.5聚乙烯泡沫塑料棒

用于填塞膨胀缝，作为密封膏的隔离背衬材料，其直径按照缝宽的1.4倍选用。3施工要求及条件

无皂乳液聚合改性废聚苯乙烯 篇3

本工作以亲水性聚(甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸钠)(P (BMA -AANa))为乳化剂,利用BMA对废PS进行接枝改性,合成了无皂乳液,可用于生产涂料、胶黏剂、纸张表面施胶剂、新型建筑材料等。

1 实验部分

1.1材料、试剂和仪器

废PS;丙烯酸(AA)、BMA、十二烷基硫醇(DDM)、(NH4)2S2O8均为化学纯。

WQL(LKY-2)型微粒度测定仪:上海精密科学仪器有限公司; NDJ-1型旋转式黏度计:上海恒平科学仪器有限公司; 721N型可见分光光度计:上海精密科学仪器有限公司。

1.2无皂乳液的合成

参照文献[18] 的方法合成P (BMA-AANa)。在一定量的P(BMA-AANa)中,加入适量的蒸馏水、w(PS)为40%的溶液(溶剂m(甲苯) ∶m(乙酸乙酯)=1 ∶1)和BMA,加热并搅拌,升温至预设反应温度,加入适量浓度为0.05 mol/L 的(NH4)2S2O8溶液,保温反应3 h ,制得无皂乳液。

1.3性能测定

参照GB/T 2794—1995《胶黏剂黏度的测定》[19]中的方法测定聚合物黏度;参照文献 [20]测定聚苯乙烯接枝率;参照文献 [21] 测定乳液电解质稳定性;参照文献 [18] 测定乳液冻融稳定性、高温稳定性。采用微粒度测定仪测定乳液的粒度;参照GB1725—79 (88) 《涂料固体含量测定法》[22]测定乳液固含量。

2 结果与讨论

2.1反应温度对乳液聚合情况的影响

反应温度影响聚合体系的稳定性。实验发现:聚合温度低于75 ℃时,即使反应时间较长,反应仍不完全,残留单体含量较高,乳液固含量较低、易分层;聚合温度为75～85 ℃时,反应容易控制,残留单体含量较少,反应接枝率较高,制得的无皂乳液稳定性较好;聚合温度高于85 ℃时,反应速率过快,体系产生较多热量,易导致暴聚,制得的无皂乳液稳定性较差、凝胶量较多、易分层。因此本实验适宜的聚合温度为75～85 ℃。

2.2 (NH4)2S2O8的加入方式对乳液聚合情况的影响

(NH4)2S2O8的加入方式对乳液聚合情况有很大的影响。一次加料法在聚合过程中的自升温程度比连续滴加法强烈得多,制得的无皂乳液易凝胶化,乳液中有大量颗粒,稳定性较差。在连续滴加法中, (NH4)2S2O8缓慢滴加到反应瓶中,聚合反应速率得到有效控制,散热容易,自升温较平稳,得到泛蓝光的乳白色液体,制得的乳液无凝胶、分层现象,乳液表面细腻,稳定性好。

2.3P(BMA-AANa)质量分数对乳液性能的影响

在m(BMA) ∶m (AA)=4 ∶6、m (PS) ∶m(BMA)=5 ∶5、PS 和BMA 质量分数之和为10.0%、(NH4)2S2O8 质量分数为1.1%、反应温度为 75～85 ℃的条件下,P(BMA-AANa)质量分数对乳液性能的影响见表1。由表1可见:随P(BMA-AANa)质量分数增大,乳液的黏度、固含量和接枝率均增大,乳液粒子粒径逐渐减小,制得的乳液均无凝胶、分层现象,无颗粒,乳白色,稳定性好,冻融稳定性合格,高温稳定性合格。P(BMA-AANa)质量分数为 51.5%～65.7% 时,乳液的固含量和接枝率变化幅度不大,考虑到节省原料等因素,本实验适宜的P(BMA-AANa)质量分数为51.5%。

2.4m(PS) ∶m (BMA)对乳液性能的影响

在m(BMA) ∶m (AA)=4 ∶6、P(BMA-AANa)质量分数为 51.5%、PS 和BMA 质量分数之和为10.0%、(NH4)2S2O8 质量分数为1.1%、反应温度为 75～85 ℃的条件下,m(PS) ∶m(BMA)对乳液性能的影响见表2。由表2可见:随m(PS) ∶m(BMA)增大,乳液的黏度、固含量和接枝率先增大后减小;m(PS) ∶m(BMA)=5 ∶5 时,乳液的黏度、固含量和接枝率均最高。制备的乳液均为泛蓝光的乳白色液体,无颗粒,稳定性好,冻融稳定性合格,高温稳定性合格。故本实验适宜的m(PS) ∶m(BMA)为 5 ∶5。

2.5 (NH4)2S2O8质量分数对乳液性能的影响

在P(BMA-AANa)质量分数为 51.5%、m(BMA) ∶m (AA)=4 ∶6、PS 和BMA 质量分数之和为10.0%、m(PS) ∶m (BMA)=5 ∶5、反应温度为 75～85 ℃的条件下,(NH4)2S2O8质量分数对乳液性能的影响见表3。由表3 可见:随(NH4)2S2O8质量分数增大,乳液的黏度、固含量和接枝率均呈现先增大后减小的趋势;当 (NH4)2S2O8质量分数为1.1% 时,乳液的黏度、固含量和接枝率均达最大值。制备的乳液均为泛蓝光的乳白色液体,无颗粒,无异物,稳定性好,冻融稳定性合格,高温稳定性合格。

3 结论

废聚苯泡沫 篇4

目前, 建筑工程中大量采用的节能保温材料有:聚苯板、加气混凝土、泡沫混凝土等。 在当今民用建筑保温系统中,如何扼制保温系统发生火灾是社会各界关注的一大焦点,同时解决有机保温材料的环保问题, 也是建筑行业主抓的一项重要工作至此,为了弥补有机材料不耐老化、易燃、稳定性差等缺陷,利用其质轻、致密性高、保温性好等优势将有机材料与无机材料相结合,形成新型保温材料得到了业界的关注。

聚苯颗粒泡沫混凝土具有保温隔热、 隔音减震、防火耐久、轻体抗压、结合紧密等特点,填补了国内外泡沫混凝土领域的空白[1,2]。 本文研究了聚苯颗粒掺量对泡沫混凝土各项性能的影响规律,确定了最佳配合比,从而制得了性能更为优异的外墙保温材料。

1原材料与试验方法

1.1原材料

水泥:采用42.5级普通硅酸盐水泥,其主要化学成分见表1,主要物理力学性能见表2。

%

发泡剂:选用高性能复合发泡剂。 密度(20°C条件下)1.2g/cm3,固体含量40%,单位质量发泡剂的发泡量500m L/g,发泡倍数20倍,发泡高度300mm,消泡时间2h。

聚聚苯苯乙乙烯烯颗颗粒粒::表表观观密密度度2222..88kkgg//mm33,, 压压缩缩强强度105k Pa,导热系数0.031W/(m·K),吸水率2%。

水:自来水。

1.2试验方法

根据前期大量试验,初步确定聚苯颗粒掺入量为2400m L、2600m L、2800m L。 在此基础上,对该试验进行正交优化设计。 聚苯颗粒正交试验各因素的取值均以平行试验为基础,因素A:水胶比为0.55 0.60、0.65, 因素B: 泡沫掺量为2500m L、3000m L3500m L,因素C:聚苯颗粒掺量为2400m L、2600m L、 2800m L。 正交优化试验结果以泡沫混凝土比强度和导热系数作为考核指标。

2结果与讨论

2.1聚苯颗粒的正交优化设计

掺入聚苯颗粒的泡沫混凝土正交优化试验设计与结果如表3所示。

极差越大,表明因素的影响越显著。 泡沫掺量对泡沫混凝土比强度的影响最为显著,由图1中水胶比、泡沫掺量、聚苯颗粒掺量对泡沫混凝土比强度的影响规律可以看出,为了得到轻质的泡沫混凝土,各因素的最佳组合为C2B2A3。 而聚苯颗粒掺量对泡沫混凝土的导热系数影响最为显著,由图2可以看出各因素最佳组合为C3B3A2。

2.2聚苯颗粒的方差分析

聚苯颗粒方差分析结果如表4所示。

通过表4可以得出各因素F值的大小顺序:聚苯颗粒掺量>泡沫掺量>水胶比,方差分析中的F值越大,则因素的影响越显著。 聚苯颗粒作为有机保温材料,本身具有轻质、低导热的优势,掺入泡沫混凝土中可以降低其导热系数。

2.3聚苯颗粒泡沫混凝土的孔结构

泡沫混凝土的气孔结构不仅体现了其整体的构造特征,而且对泡沫混凝土的性能会产生很大的影响。 本研究运用Image-pro plus软件的图像处理分析系统,选取掺入聚苯颗粒的四组不同配比的泡沫混凝土测量其孔隙结构,分别对孔隙率、孔径尺寸及真圆度等因素进行分析研究, 得到结果如表5所示。

图3表明聚苯颗粒掺量为2600m L时,10 ~ 40μm、40~80μm以及80~120μm的孔径尺寸分布分别占13.3%、36.1%和24%。 由此可见,当聚苯颗粒掺量增多,孔径尺寸呈现逐渐减小的趋势。 图表明空白组的真圆度分布主要集中在1.1~1.2范围内,而掺入聚苯颗粒孔结构的真圆度基本在1.2~ 1.4之间,相比之下空白组明显小于聚苯颗粒泡沫混凝土孔结构的真圆度。 由此解释了掺入聚苯颗粒后, 孔结构的真圆度变大是导致泡沫混凝土强度降低的主要原因之一。

3结论

(1) 在水胶比和泡沫掺量一定的条件下, 泡沫混凝土试块的干密度和抗压强度均随聚苯颗粒掺量的增加而明显减小。

(2)聚苯颗粒掺量对泡沫混凝土比强度影响的显著优劣顺序为:聚苯颗粒掺量>泡沫掺量>水胶比,最佳配合比为:水胶比为0.65、泡沫掺量为3500m L、聚苯颗粒掺量为2600m L;聚苯颗粒掺量对泡沫混凝土导热系数影响的显著优劣顺序为:聚苯颗粒掺量>泡沫掺量>水胶比,最佳配合比为:水胶比为0.60、泡沫掺量为3500m L、聚苯颗粒掺量为2600m L。

(3)掺加聚苯颗粒的泡沫混凝土的孔隙率增大和孔隙尺寸降低,均可明显提高其力学性能。 但是掺有聚苯颗粒的泡沫混凝土真圆度较空白组的真圆度稍有增大,导致其抗压强度低于未掺加聚苯颗粒的泡沫混凝土。

摘要：研究了聚苯颗粒掺量为2400m L、2600m L、2800m L时各因素对泡沫混凝土性能的影响,确定了原料最佳配合比。结果表明,以比强度为考核指标时,最佳配合比为:水胶比0.65、泡沫掺量3500m L、聚苯颗粒掺量2800m L;以导热系数为考核指标时,最佳配合比为:水胶比0.55、泡沫掺量2500m L、聚苯颗粒掺量2400m L。孔结构分析表明,掺加聚苯颗粒泡沫混凝土的孔隙率增大和孔隙尺寸降低,都会明显提高其力学性能。

废聚苯泡沫 篇5

关键词：聚苯乙烯,泡沫,塑料

引言

聚苯乙烯泡沫塑料 (EPS) , 学名聚苯乙烯或发泡聚苯乙烯, 是一种广泛使用的热塑性塑料, 它是为基料的粘性泡沫聚苯乙烯颗粒。弗里茨Stastny冬季自1949年由德国科学家首次发明, 因为它重量轻、导热系数、吸水率低, 耐老化好, 耐腐蚀强, 耐低温, 易加工, 成本低等优良性能, 广泛用于包装材料, 装饰材料, 绝缘材料, 食品包装材料等方面。目前, 有报告称可使用生物降解塑料、纸张和塑料合金、植物纤维代替聚苯乙烯泡沫, 以解决聚苯乙烯泡沫造成的“白色污染”, 但这些技术并不成熟, 成本高, 难以推广。其实, 聚苯乙烯泡沫塑料构成污染的根本原因是难以降解, 如果我们利用它难降解、耐老化的特性, 对它回收再利用, 就可以节约日趋枯竭的石油资源。因此, 聚苯乙烯泡沫将在我们的生活中占据了地方, 如何回收利用, 变废为宝, 减少污染, 近年来人们一直在关注和探索研究的重要课题[1]。

本文综述了将废聚苯乙烯塑料制成涂科, 粘合剂、增塑剂及回收苯乙烯单体等有机产品的途径。为合理消除废聚苯乙烯泡沫塑料对环境的污染, 变废为宝提供了重要依据。

1 制备各种涂料

防潮涂料:聚苯乙烯中没有亲水基团, 吸水率低, 在潮湿的环境中能保持其强度和尺寸不变。利用此性质可将其制成防潮涂料。将净化处理后的废聚苯乙烯塑料溶于芳香烃或氯代烃或脂肪族酮和酯等溶剂中, 加入防毒剂及其它助剂, 搅拌均匀后可得到不同性能的透明防潮涂料。此涂料以聚苯乙烯为主要成膜物质, 具有常温干燥快、防水性能好等优点, 可代替代防潮油用于包装箱的防潮处理。但由于聚苯乙烯分子本身非极性的限制, 此涂料对基体的附着力较差, 一般只能用来作为混凝土和纸制品等表面粗糙物品的防潮涂料。为了扩大其使用范围, 应在涂料中加入改性剂, 提高涂料对基体的附着力[2][3]。

各种改性涂料:为了提高上述涂料的附着力, 必须用极性强的树脂对其进行改性。聚苯乙烯的改性可采用两种方法: (1) 直接在聚苯乙烯分子上接活性基团, 但其难度较大; (2) 通过加入改性物对其进行改性。如加入适量的含有羟基、羧基、羰基等官能团的树脂, 将聚苯乙烯由非极性物质改性成为极性物质。改性后的聚苯乙烯大分子与其它物质的分子间的相互作用加强了, 大大提高了涂层的附着力。例如, 用酚醛树脂对聚苯乙烯改性得到的涂料, 加入一定的缓蚀剂后, 不但与基体金属有良好的附着力, 而且具有优良的耐腐蚀性能, 可用于化工管道的防腐蚀。又如, 用SBS树脂为改性剂, 制得的聚苯乙烯清漆可作为塑料件真空电镀的底涂料。再如, 以醋酸纤维索, 聚氯乙烯共聚物、酚醛树脂、甲苯二异氰酸酯的混合物为改性剂, 配以其它助剂及填料, 可制得内外墙防水装饰涂料、地板涂料等系列聚苯乙烯涂料。该系列涂料具有附着力好、耐火、耐稀酸、耐盐类及耐油等性能, 可用于化工车间、仓库地面等的涂装。

2 制备粘接剂

净化后的废聚苯乙烯泡沫溶解在苯或乙酸乙酯溶剂, 加入交联剂升高温度进行共聚反应, 可在聚苯乙烯的枝干上引入极性官能团, 制得性能优异的粘结剂。根据相关科研工作者对苯, 二甲苯, 甲苯和乙酸乙酯4种有机溶剂的改性共聚物的实验比较发现, 经乙酸乙酯改性后的粘结力最好。乙酸乙酯沸点低, 易挥发, 并有一个有利于固化。如果引入少量的这种粘结剂酚醛树脂作为增粘剂, 粘接性能得到白乳胶聚醋酸乙烯酯类型可比。聚苯乙烯粘合剂粘合后对白瓷砖的横截面的扫描电子显微镜发现, 截面相互粘接, 当他们互相重叠, 显示了很多重叠的网络结构, 网络结构的互相重叠, 将能够得到更好的粘接效果。由于粘结剂中引入了极性基因, 这类粘结剂对含有极性基团的材料, 如以碳酸盐、硅酸盐为主要成分的水泥、瓷砖及含大量氢键的木材等有较强的粘结强度, 加之良好的防水性能物耐高低温能, 可在建筑工业上得到实际应用。

3 解聚回收苯乙烯单体

苯乙烯是一种重要的化工原料。目前, 苯乙烯主要靠乙烯脱氢法生产, 工艺复杂, 能耗大。使用聚苯乙烯泡沫塑料会对环境产生废物污染。1989年初, 汉江化工厂和湖北省化学研究所合作建立的化学过程50吨聚苯乙烯泡沫塑料废物苯乙烯生产厂。据报道, 回收苯乙烯的方法有好几种, 基本上是由催化裂解, 蒸馏产品, 回收苯乙烯苯乙烯获得。目前, 这是值得进一步研究的是如何选择合适的催化剂和拆卸剂, 以减少解聚温度, 减少渣量, 最大限度地对苯乙烯的产量。

4 再制可发性聚本乙烯

废聚苯乙烯泡沫除了表面对环境有轻微恶化的污染, 其内部仍保持着原始属性的聚苯乙烯泡沫。因此, 废聚苯乙烯泡沫塑料的聚苯乙烯系统或重新模塑泡沫产品回收, 回收是一个较为合理的方向。废聚苯乙烯泡沫塑料, 在压力下摄氏80至100度, 使泡壁柔软, 规模缩小8至10倍。将其投入石油醚或丁烷或减少溶剂组的胶状物质, 造成颗粒, 在室温下干燥, 即为聚苯乙烯产品。这种重新模塑和制造的可发性聚苯乙烯能很好的发挥聚苯乙烯抗震、隔热的特点。此外, 使用不同的粘接不同填料, 可制成轻质材料。例如, 水泥粘合剂, 木纤维作为填充物, 与水混合, 可以被塑造成各种形状成轻质混凝土和人造木材。水泥膨胀珍珠岩屋面保温板等等, 其性能接近相同类型的膨胀珍珠岩产品和聚苯乙烯颗粒。这种可发性聚苯乙烯还可用来制造隔热隔音板。

5 生产增塑剂

将废聚苯乙烯泡沫净化处理后溶于甲苯和邻苯二甲酸二乙酯的混合溶剂中, 真空萃取后的提取液, 加入添加剂, 乙烯树脂, 纤维树脂, 橡胶氯和丁苯橡胶橡胶的增塑剂。产品成本低, 有显着的增韧效果。提取后的残留物可以用作增粘剂和聚合物改性环氧树脂和橡胶制品的补强剂, 也可作为粘合剂使用。

参考文献

[1]梅允福.废旧聚苯乙烯和发泡聚苯乙烯的回收利用口].中国资源综合利用, 2003, 21 (3) :16-20.[1]梅允福.废旧聚苯乙烯和发泡聚苯乙烯的回收利用口].中国资源综合利用, 2003, 21 (3) :16-20.

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废聚苯泡沫 篇6

EPS为热塑性材料, 其使用温度一般不能超过80℃, 遇到高温或火焰时便熔融收缩, 极易产生滴落, 因此, 其燃烧特性不同于聚氨酯等热固性材料。为全面研究EPS材料的燃烧性能, 本研究用氧指数、可燃性、静态烟密度、单体燃烧以及热值等方法对比进行研究, 分析其各自方法的优缺点, 提出建议的试验方法。

1 试验方法

GB/T 2406.2-2009塑料用氧指数法测定燃烧行为第2部分:室温试验;

GB/T 8626-2007建筑材料可燃性试验方法;

GB/T 8627-2007建筑材料燃烧或分解的烟密度试验方法;

GB/T 14402-2007建筑材料及制品的燃烧性能燃烧热值的测定;

GB/T 20284-2006建筑材料或制品的单体燃烧试验。

2 结果与讨论

2.1 氧指数和可燃性试验

在进行氧指数实验时, GB/T 2406.2-2009采用的试验方法是在富氧的情况下自上而下点燃可燃物, 而在实际火灾中, 通常是在缺氧的情况下由材料底部向上进行燃烧, 与实际火灾燃烧情况不符, 虽然使用受到一定的限制, 但作为评价材料的点燃性的试验方法, 仍得到广泛的应用[3]。

在进行可燃性试验时, GB/T 8626-2007采用的是附录A熔化收缩制品的试验程序, EPS在遇热后马上熔化收缩, 当温度升高到一定程度时, 开始裂解, 裂解产生的可燃气体燃烧产生蓝色漂浮火焰, 根据火焰尖头的位置判断材料是否合格。氧指数和可燃性有一定的联系性, 如表1所示。

从表1可以看出, 当LOI≤26时, 几乎所有的EPS材料可燃性均不合格, 可能是由于阻燃剂添加量不足, 裂解反应迅速造成可燃气体的快速燃烧, 从而超过刻度线;当26≤LOI≤30时, 大部分EPS材料可满足可燃性试验要求, 但仍可能存在不合格的风险;当LOI≥30时, 基本都能满足可燃性试验的要求, 但受材质所限, 火焰尖头仍能达到一定高度。

2.2 烟密度试验

聚苯乙烯全部由碳氢元素组成, 本质上极易燃烧, 燃烧时火焰为橙黄色, 并有浓烟产生, 用ASTM D 1929方法测定的强制点燃温度为350℃, 自燃温度为490℃[4]。图1为EPS和绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料 (XPS) 的烟密度试验结果, 可以看出, EPS在进行燃烧时, 由于质量较轻, 遇火迅速受热分解, 产生大量的烟气, 随着时间的推移, 逐渐分散在整个试验箱中, 烟密度降低;XPS由于质量较重, 遇火熔融收缩并逐步分解, 在开始的1min的时间内, 烟密度逐渐增大, 随着时间的延长, 烟密度逐渐减小。

JGJ 144-2004《外墙外保温工程技术规程》中要求EPS体积密度范围为 (18~22) kg/m3, 标准中虽然没有对XPS密度提出明确要求, 但工程中实际应用的XPS密度通常不低于35kg/m3, 而进行烟密度检测时, 只是对体积有要求, 因此上述两种聚苯乙烯泡沫塑料的烟密度差别较大。

但相比聚氨酯以及PVC材料而言, 聚苯乙烯泡沫塑料烟密度较小, 这与聚苯乙烯的裂解方式不无关系。聚苯乙烯大约在300℃下, 首先脱氢接着C-C键裂解形成链端碳自由基, 自由基然后逐步消除苯乙烯单体, 直到聚合物分子链完全降解, 或者自由基被终止, 具体见图2。可见每个苯乙烯的消除都是由相对于含自由基碳的β位的C-C键断裂的结果, 并且产生了一个相同的自由基结构, 可以继续进一步进行苯乙烯的消除反应, 据分析, 在聚苯乙烯裂解产物中, 单体可以占到40%~60%, 二聚体、三聚体及少量甲苯占到2%, α-甲基苯乙烯占到0.5%, 同时伴有乙醛、苯乙酮、丙烯醛等产物。由于产物大部分为苯乙烯单体, 而不是象聚氯乙烯裂解那样产生大量的脂肪碳氢物和炭, 因而烟密度相对较小[5]。

2.3 单体燃烧试验

单体燃烧试验是用以确定建筑材料或制品在单体燃烧试验中对火反应性能的方法, 由于该方法与ISO 9705相关性较强, 可得到热释放速率 (HRR) 、总热释放量 (THR) 、总烟气生成量 (TSP) 、燃烧增长率指数 (FIGRA) 等数据, 故在GB 8624-2012中有4个级别的试验需用到该方法[6,7]。

用GB 8624-2012进行分级时, 采用的数据是主燃烧器点火后600s的数值, 对于热固性保温材料如PU而言, 在主燃烧器点火后, 材料迅速分解产生可燃气体, 形成炭化层, 可燃气体燃烧释放大量热量。由于聚氨酯材料燃烧生成的是碳层, 不发生二次燃烧的现象, 在主点火器点火600s内基本完全燃烧, 因此, 用单体燃烧的方法评价聚氨酯材料可基本完全反应该类材料的初期燃烧现象。

对EPS类材料而言, 主燃烧器点燃后, EPS材料受热迅速融化收缩, 滴落现象较严重, 流淌至底部凹槽, 因此, 在前期不会发生大面积燃烧, 火焰基本不会达到边界, 燃烧前后现象如图3所示。

图4和图5是EPS材料热释放速率曲线、总热释放量和燃烧增长率指数曲线, 从图中可以明显看出 (时间从辅助燃烧器点燃时间开始计算) , EPS材料主燃烧器点燃后 (300s) , 由于流淌现象较严重, 热释放速率并不是非常快, 当时间达到900s左右的时候, 由于热量积蓄达到一定的程度, 材料开始发生剧烈燃烧, 热释放速率一度达到30kW以上, 且在燃烧以后很长一段时间内, 都有着较大的热释放速率。从图5可以看出, 在900s时, 燃烧释放总热量不到2MJ, 而随着时间的推移, 在1500s时, 总热量超过10MJ, FIGRA值也是不断增大。虽然标准规定试验时间为20min, 但在GB 8624-2012中的分级方法所采用的时间是在主点火器点火后600s, 也就是计时开始后900s, 因此对EPS材料而言, 反映不出材料的真实燃烧特性, 具有一定的局限性。

从多次的试验结果看, EPS材料比较容易通过GB8624-2012标准的B1-B级, 而对于PU材料而言, 则较难通过该级别, 因此, 在用单体燃烧评价热固性材料时, 燃烧性能级别往往较低。

2.4 燃烧热值

燃烧热值是材料完全燃烧所释放出来的热量, 是材料本质的体现, 与材料的最终使用状态无关, 因此, 有必要对材料的热值进行分析, 从而判断材料在着火时的危险性[8]。表2为EPS、PU和酚醛泡沫塑料3种材料的热值分析, 从表2可以看出, 3种材料的热值均达到了20MJ/kg以上, 具有较高的火灾危险性, 即使同是有机材料, 其燃烧热值的差距也是比较明显, 酚醛与PU的燃烧热值一般都在25MJ/kg左右, 而EPS的却高达35MJ/kg以上, 这主要是由于材料的组成成分不同, 含碳量存在差异, 造成最终的燃烧热值不同。

3 结论

分别用氧指数、可燃、静态烟密度、单体燃烧以及热值的试验方法对EPS的燃烧性能进行了试验, 一是对可燃性和氧指数之间的关系进行了对比, 指出二者间的关系;二是从材料热裂解的方式分析EPS的静态烟密度, 虽然新的燃烧性能分级标准没有该项目, 但仍可作为材料燃烧性能的一个重要指标;三是进行了单体燃烧试验, 指出由于材料熔融滴落的特殊性, 标准规定的点火时间不能完全反映材料的特殊性, 建议增加计算时间;四是指出了不同有机材料的热值区间, 供试验人员参考。

摘要：分别用氧指数、可燃性、静态烟密度、单体燃烧以及热值的试验方法对绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料 (EPS) 的燃烧性能进行了研究, 分析各种试验方法的燃烧特点, 并对其产品标准和燃烧性能分级标准进行对比, 指出了各种方法的优缺点, 提出了建议的试验方法。

关键词：绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料,燃烧特点,试验方法

参考文献

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