聚苯乙烯（精选12篇）
聚苯乙烯 篇1
1 EPS的发展、特性及应用
1.1 EPS的发展
自上世纪50年代由德国BASF公司开发EPS珠粒生产工艺后, EPS泡沫塑料由于成型工艺简单及设备简易可行, 并可制成各种形状、不同密度的产品, 因而发展迅速。现在EPS已成为苯乙烯树脂三大产品 (GPPS、HIPS、EPS) 中重要的产品之一。我国EPS工业从1958年自行研制的悬浮聚苯乙烯塑料上市至21世纪的今天, EPS得到空前的发展, 著名的厂家有龙王、兴达、台达等。
1.2 EPS的特性
EPS由聚苯乙烯颗粒发泡而成, 根据发泡的方式分为:模型中发泡和挤出法发泡, 在EPS成型过程中, 聚苯乙烯颗粒中的戊烷受热汽化, 在颗粒中膨胀形成许多封闭的空腔, 正是这种均匀的封闭空腔结构决定了EPS具有许多材料所没有的特性。
EPS的密度介于10～40 kg/m3, 而工程上做轻质填料时, 密度为20 kg/m3;吸水特性, EPS材料的吸水特性与材料的密度、水头高度及制造工艺有关。挪威国立公路研究所得出以下结论:在地下水位以下埋置9 h的EPS, 最大吸水率仅为体积的10%, 而在发生周期性干湿变化的状态中, EPS最大吸水量仅为体积的4%[1];热稳定性, 在75～80 ℃下使用EPS一般没有问题, 但当温度接近150 ℃时, 聚苯乙烯将熔化, 如果附近有火源, EPS也可燃烧。但由含有阻燃剂的聚苯乙烯颗粒发泡成型的EPS燃烧后, 3 s内可自熄, 且阻燃剂对EPS的性能没有不利的影响。Duskov M.[1]研究指出, EPS体积吸水率小于1%时, 其热传导系数可增大5%;体积吸水率达到3～5%时, 热传导系数可增大15～25%;耐压性, 刘宏等[2]认为密度为45 kg/m3的EPS材料的力学特性满足铁路路基的铺设要求, 而当路基的动荷载要求在100 kPa以内时, 可考虑应用密度为20 kg/m3的EPS材料。
1.3 EPS的应用
由于EPS独特的结构, 其材料有广泛的用途, 因其密度低, EPS是当前最轻的包装材料, 它能起到缓冲、防震的作用, 另外, EPS也经常用作保温隔热材料, 在建筑领域占有一席之地。因EPS抗压性能良好, 使用寿命长, 性能稳定, 且经济效益好, 国内外正广泛用于道路、桥梁、涵洞等一系列土木工程。1972年挪威国立道路研究所首次采用了将EPS块体堆积在泥炭地层上的超轻量填筑施工法, 取得了圆满成功。之后, 这种施工法在加拿大、瑞典等国也开始使用。近几年来EPS施工法在日本发展很快, 主要用于道路、公园等填筑工程。
2 EPS的研究现状
Horvath[3]用边长为5 cm的EPS立方体试件在应变速率10 mm/min的条件下, 采用应变控制形式进行了无侧限单轴压缩试验, 得到压缩应力-应变曲线并对该曲线进行了分析。但没有对多种密度与多种加载速率的情况进行试验比较和分析。
Duskov[1]采用直径为10 cm、高为20 cm的圆柱体EPS试件在20 kPa的作用下进行蠕变研究, 得出蠕变曲线, 从蠕变曲线的分析中可以看出:EPS材料的蠕变主要发生在加载初期, 随着加载龄期的增长, 蠕变的速率趋于稳定, 在加载1年以后蠕变的速率几乎接近常数。
张敏方[4]等总结了EPS的物理特性及研究了其在公路拼接中的应用。研究表明:EPS材料在高速公路加宽拼接中具有一定的可行性及可操作性, 在控制新路基荷载产生的所有沉降, 即路基总沉降上具有显著的优越性, 既可以减小拼接部分路基的沉降量, 又可以减小拼接部分对老路基的影响。国内有其成功的应用实例, 还指出EPS在应用过程中仍存在一些问题需在今后作进一步研究。
阳以本[5]介绍了我国现阶段普遍采用的螺旋传动, 蒸汽加热发泡工艺生产的可发性聚苯乙烯泡沫材料密度与压缩强度 (压缩50%) 的关系, 分析成果应用的可行性给其摩托车生产工厂带来好的经济效益 (EPS应用于摩托车成品包装) 。
程志胜[6]等通过动态和静态压缩试验, 分析了聚苯乙烯泡沫塑料衬垫的缓冲性能的基本特征, 并应用弹塑性理论, 建立了既能反映静态应力应变规律, 又能反映其缓冲性能基本特征的非线性数学模型, 同时根据试验数据识别了模型参数。
佟富强[7]等通过对聚苯乙烯泡沫材料进行不同形变速率的压缩实验, 经过数学处理得到不同形变速率条件下材料的缓冲系数——最大应力曲线, 找出压缩速度对材料缓冲性能影响的变化规律, 可用以指导实际应用。
陈兵[8]等采用类似“裹砂”工艺的预拌方法拌制发泡聚苯乙烯 (EPS) 轻质混凝土并测试其力学性能。结果表明:用EPS颗粒部分取代粗集料和细集料, 可以制得表观密度为800～1 800 kg/m3、抗压强度达11～20 MPa的EPS轻质混凝土;微硅粉能显著改善EPS颗粒与水泥浆体的粘结性能, 提高EPS轻质混凝土抗压强度, 而掺入钢纤维则能显著改善其干缩性能。
洪显诚[9]等的研究表明, 聚苯乙烯泡沫 (EPS) 作为一种超轻型材料, 具有一定的强度和稳定性, 应用于路堤填筑工程可以显著地减少路堤引起的地基沉降和对桥台台背产生的侧土压力, 提高地基稳定性, 为解决桥头跳车问题提供了一种新的方法。介绍了EPS材料的物理力学性质和在一个实际桥头软基路堤填筑工程中的应用。
张忠坤博士和殷忠泽教授对EPS的力学特性做了初步研究。该研究是从三轴试验和大型块体载荷试验的角度对体积密度为0.2 kN/m3的EPS进行研究的, 采用大型EPS块体长×宽×高为3×2×1.8 (m) , 利用有限元分析, 得出了EPS三轴试验结果比较符合邓肯模型的结论, 同时对EPS进行非线性弹性分析。
杜骋[10]等在《聚苯乙烯泡沫 (EPS) 的特性及应用分析》文中也指出聚苯乙烯泡沫是一种性能优良的路基轻质填料, 具有轻质、高强、较强的化学稳定性和水稳定性、良好的力学性能且施工方便简单等优点, 在国外道路工程中有较为广泛的应用。EPS能较圆满地解决软基的过度沉降和差异沉降以及桥台和道路相接处的差异沉降, 减少桥台的侧向压力和位移等问题。我国对EPS的研究和应用较少, 文章对EPS的物理化学性能、力学性能、EPS作为路基轻质填料的结构设计方法、EPS在道路工程中的应用等方面作了较为全面的介绍和分析, 对我国使用EPS有借鉴作用。
凌建明[11]等研究了对不同密度的国产发泡聚苯乙烯 (EPS) 采用刚性试验 (MTS) 进行了单轴压缩条件下的加载试验及疲劳试验。通过对试验结果的研究分析, 阐述了压缩条件下EPS的本构关系和疲劳特性, 并给出了材料的抗压强度和弹性模量设计取值。研究结果对于EPS的工程应用具有一定的参考价值。
顾安全[12]等针对高填土涵洞, 对涵顶与涵侧同时铺设柔性材料EPS板的减荷效果进行了多种情况的试验对比, 结果表明, 这种措施不仅对减小洞顶和洞侧的土压力效果十分显著, 同时还可解决涵洞在填土中引起的路面沉降不均, 改善涵洞纵向垂直土压力与沉降的分布不均。研究成果可供各种上埋式构筑物工程设计参照, 并可作为各部门有关的设计规范、设计规程与设计手册修订依据。
汪益敏[13]等在振动条件下采用水平条分法模型研究了EPS缓冲层对挡土墙受力与变形的影响, 研究结果显示, 在水平振动加速度达到0.9 g的整个加速过程中, 理论模型分析预测的沿挡土墙背高程分布的压缩变形以及最大压力与试验监测结果相当一致。该模型的提出, 为分析和预测采用EPS土工泡沫作为抗震缓冲层的挡土墙受力和变形提供了可行的方法, 对挡土墙的抗震设计有较好的应用价值。
王德玲[14]等用ABAQUS软件对挡土墙振动台试验的EPS压缩变形进行了数值模拟。并将结果与有限差分程序FLAC的计算结果和试验结果进行了比较, 研究结构表明, 通过EPS土工泡沫板的压缩变形, EPS缓冲层吸收振动能量, 减少挡土墙上的动力荷载;在整个振动过程中, ABAQUS计算的EPS缓冲层压缩变形随时闻变化的趋势与试验结果相当一致, 且比FLAC的计算结果更接近试验测量的平均值。
1995年浙江省杭甬高速路上首次比较大规模的采用EPS作为防止路堤滑移材料使用, 浙江省交通设计研究院EPS课题组对本次EPS的制作、设计、施工、后期沉降等方面做了比较详尽的试验和观测。提出EPS的防水性、自立性、减少沉降方面效果比较显著, 并提出在路堤高度4m以下, 宜采用EPS路堤方案。
1986年6月在挪威奥斯陆召开一次国际会议, 议题即为泡沫塑料在路堤中的应用。会议通过了对EPS材料的技术要求, EPS路堤设计要点和EPS路堤的施工过程的方面规范和要求, 总结了EPS应用10多年来的成功经验, 对具体设计施工中注意事项做了概括性论述。
3 EPS的发展趋势
随着人们对EPS的深入研究, 其各方面的性质都有了充分了解, 并且, EPS作为轻质填料成功的用于软弱路基中, 解决了路基不均匀沉降, 用于桥梁中防止桥头跳车, 用于建筑外墙中保温隔热, 用于高填方涵洞减荷中等等成功案例。但对于EPS的研究仍需进一步深入, 如EPS轻质材料在工程的检测研究, EPS轻质材料在实际工程中随填土高度增加的变形与受力特征, 使EPS材料厚度与填土高度、减荷工程效果有机结合起来, EPS用于建筑中时的表面改性的研究等等, 另外, 随着铁路, 高速公路的增多, 对于EPS在隧道中的应用的研究也很有必要性, 对我国的道路建设将会很大帮助。 [ID:7687]
聚苯乙烯 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
聚苯乙烯 篇3
摘要：典型的头盔是由一层聚苯乙烯（EPS）泡沫作为内衬，为了改变头盔结构及改善吸收能量的能力，内衬局部出现了由EPS和铝蜂窝两层材料作为内部衬垫的新颖头盔以吸收能量。为研究此头盔的缓冲性能，基于EPS宏观三维可压缩本构关系与蜂窝薄壁壳结构，建立了头部一泡沫一铝蜂窝系统三维有限元模型。然后以EPS的密度、厚度，与蜂窝结构的胞元边长和厚度为设计变量，以比吸收能量最大为优化目标，得到对应的目标优化函数。最后运用响应面方法对此三维有限元结构进行优化设计，结果表明泡沫一蜂窝复合缓冲结构具有较好的吸收能量的能力，并有良好的适应性，为层状缓冲系统的冲击响应与产品开发提供了参考。
关键词：聚苯乙烯泡沫；铝蜂窝；头盔；本构关系；优化设计
引言
因其比吸能大，多胞泡沫应用于运输包装、头盔、汽車等行业的吸收能量领域中。为防止人脑发生一定的损伤，一般用EPS作为头盔内衬。泡沫作为内衬以吸收人在事故中产生的能量。Cui利用数值方法介绍了密度梯度泡沫在头盔内衬的应用，发现其有较好的适应性。在冲击载荷较小时，密度较小的部位起到缓冲作用，而密度较大的部位只有在载荷较大时才引起变形，以发挥其缓冲的功能。
Gaetano开发了由EPS和铝蜂窝两层作为内衬，其后Caserta研究了EPS-铝蜂窝缓冲系统在单轴载荷下的力学行为。蜂窝在异面方向加载，其变形模式为薄壁结构的渐进屈曲，其应力-应变曲线上有一个很长的平台，最终导致蜂窝结构的比吸能与吸能效率大于泡沫，它的引入改善了内衬的吸收能量的能力。
阻燃高抗冲聚苯乙烯的增韧研究 篇4
氢氧化镁分解温度与HIPS分解温度比较接近, 有利于其阻燃性能的发挥。将其与红磷母料、MPPO复配对HIPS进行阻燃, 得到了垂直燃烧级别为FV-0的复合材料, 但是所得复合材料的韧性较差, 不能满足使用要求。因此, 在此基础上, 分别以SBS和EPDM对复合材料进行增韧, 研究了它们对复合材料物理机械性能和阻燃性能的影响。
1实验部分
1.1原料
HIPS:475K, 扬子巴斯夫苯乙烯系列有限公司;EPDM:4045, 吉林化工厂;SBS:YH-801, 岳阳石化总厂;抗氧剂:1010, 北京化工二厂;红磷母料:磷含量40%, 中蓝晨光化工研究院工程塑料公司;纳米氢氧化镁, MPPO, 偶联剂:市售。
1.2主要设备仪器
双螺杆挤出机:TE-20型, 南京科亚塑料机械公司;单螺杆挤出机:SJ-25型, 北京塑料工业联合开发公司;扫描电子显微镜:LTDx-650, 日本Hitachi公司;简支梁冲击试验机:XJJ-5型, 承德金建检测仪器制造厂;万能材料试验机:4706型, 美国Instron公司;氧指数测定仪:HC-22型, 南京江宁分析仪器厂;水平垂直燃烧测定仪:CZF-1型, 南京江宁分析仪器厂。
1.3增韧阻燃HIPS复合材料的制备
把经过偶联剂改性的纳米氢氧化镁与HIPS、增韧剂、MPPO、红磷母料和抗氧剂按一定比例充分混合后, 在双螺杆挤出机上挤出造粒, 将所得粒料用单螺杆挤出机挤成测试样条。
1.4性能测试
冲击强度按GB/T1043-1993测试, 弯曲弹性模量按GB/T 1042-1979测试, 氧指数按GB/T 2406-1993测试, 垂直燃烧按GB/T 2408-1996测试, 复合材料的冲击断面真空镀金后, 用SEM观察界面结合情况。
2结果与讨论
2.1不同增韧剂对复合材料冲击强度及断面形貌的影响
分别以SBS或EPDM与阻燃HIPS进行共混, 考察增韧剂用量对复合材料冲击强度的影响, 结果见图1。
从图1可以看出, 复合材料的冲击强度随SBS用量的增大而增大, 当SBS用量为12% (质量, 下同) 时, 复合材料冲击强度可以达到9.06kJ/m2, 较未经增韧改性复合材料的冲击强度增加了7kJ/m2左右。而以EPDM为增韧剂时, 所得复合材料的冲击强度呈现出先增大后减小的趋势, 其最大冲击强度为5.31kJ/m2。
分散相粒子同基材之间良好的界面粘结是达到优异增韧效果必要条件之一。因为, 在这类两相体系中会形成中间相, 改变了分子运动的特征, 有利于应力的传递及能量耗散[7]。
SBS为嵌段共聚物, 且S段在大分子的两端, 它同PS基材形成一相;丁二烯橡胶链段B部分同S段则是以化学键相连结。因此, SBS中的B段与基材有很好的界面粘结, 它被牢固地锚在基材中。当样品受到外力作用时, B链段同HIPS中的蜂窝状粒子同样有引发和终止银纹的作用, 同时, B链段本身能产生弹性形变, 使得外界作用能在体系中获得很好的传递和分散, 并且B部分的弹性形变也会吸收一定的能量。因此, 以SBS为增韧剂时, 可以获得具有较高冲击强度的复合材料。
EPDM的分子结构与HIPS的分子结构差别较大, 二者的相容性差, 所以在EPDM增韧的复合材料中, 当用量超出某一范围后, 其在复合材料中的分散性就会越来越差, 颗粒也就会越来越大, 而过大尺寸的增韧剂粒子对HIPS的性能是十分有害的, 因为在φd (分散相的体积分数) 相同的条件下, 大粒子会使T (两个相邻橡胶粒子间的距离, 又称基材韧带厚度) 值变大, n (单位体积内分散相粒子的数目) 值变小, 进而使材料的冲击韧性劣化。另一方面, 由于分散相粒子同基材的热膨胀系数不同, 加之高分子材料较差的导热性, 从熔体向室温冷却时, 大的增韧剂粒子将承受较大的应力并受迫变形, 容易成为应力集中体和材料产生裂口及破坏的成核剂, 导致材料性能变劣。所以, 以EPDM为增韧剂时, 所得复合材料的冲击强度呈现出先增大后减小的趋势。
增韧剂在复合材料中显示优良性能的先决条件是增韧剂必须与树脂基体有良好的相容性。图2 (a) 是SBS增韧后复合材料冲击断面的SEM照片, 从中可以看出, SBS与基体树脂有较好的相容性, 冲击断面呈海岛状, 且有网格结构存在, 有利于复合材料韧性的提高。图2 (b) 给出了EPDM增韧后复合材料冲击断面的SEM照片, 不难看出, EPDM以条状存在于树脂基体中, 但是它与树脂基体的相容性差, 添加量较大时, 受到冲击破坏后易从基体中脱出, 导致断面出现许多小孔, 不利于复合材料韧性的提高。这从另一方面说明SBS的增韧效果要优于EPDM的增韧效果。
2.2不同增韧剂对复合材料弯曲性能的影响
分别用SBS或EPDM与阻燃HIPS进行共混, 考察增韧剂用量对复合材料弯曲性能的影响, 结果如图3所示。
由图3可以看出, 两种增韧体系的复合材料弯曲弹性模量均随着增韧剂用量的增大呈现出下降的趋势。这主要是因为两种增韧剂自身的弯曲弹性模量都比阻燃HIPS的低。
SBS与HIPS结构相似, 相容性好, 分散相粒子同基材之间有良好的界面粘结, 与EPDM相比, 它对复合材料的弯曲性能影响较小。由图可以看出, 增韧剂用量小于6%时, SBS增韧所得复合材料的弯曲弹性模量下降比较缓慢;而继续增加增韧剂用量, SBS增韧所得复合材料的弯曲弹性模量下降幅度变大。而在EPDM增韧体系中, 复合材料的弯曲弹性模量随增韧剂用量的增大呈现出较大的下降趋势。
2.3不同增韧剂对复合材料阻燃性能的影响
表1为增韧剂用量对复合材料阻燃, 性能的影响由表1可知, 不加增韧剂的阻燃HIPS的氧指数为28.9, 垂直燃烧等级为FV-0。
以SBS为增韧剂时, 复合材料的氧指数基本不随增韧剂用量的变化而变化, 保持在28.8左右。复合材料的垂直燃烧等级也不随增韧剂用量的增加而降低, 都可以达到FV-0。这可能是因为SBS的燃烧性能与HIPS的燃烧性能相差不大, 并且它们的相容性好, 分散相粒子同基材之间的界面粘结性好, 分散均匀。
以EPDM为增韧剂, 当其在复合材料中的加入量较少时, 会使复合材料的氧指数有所下降;随增韧剂用量的增大, 复合材料的氧指数又恢复到了未增韧时的水平。当EPDM用量小于6%时, 复合材料的垂直燃烧等级可以达到FV-0;而EPDM用量超过6%后, 复合材料的垂直燃烧等级降为FV-1。
注:纯HIPS的氧指数为18.5, 燃烧等级为HB级
图4 (a) 显示了EPDM增韧体系复合材料燃烧表面的炭层结构, 与SBS增韧体系相比[图4 (b) ], 炭层结构不规则, 孔隙尺寸大且孔隙多, 致使与空气接触的树脂基体表面积增大, 不利于树脂基体的阻燃。
3结论
(1) 复合材料的冲击强度随SBS用量的增大而增大, 当SBS用量为12%时, 其冲击强度达到9.06kJ/m2, 较未经增韧改性复合材料的冲击强度增加了7kJ/m2左右;而以EPDM为增韧剂时, 所得复合材料的冲击强度呈现出先增大后减小的趋势, 其最大冲击强度为5.31kJ/m2。
(2) 随着增韧剂用量的增大, 复合材料的弯曲弹性模量呈现出下降的趋势, 与EPDM相比, SBS对复合材料的弯曲性能影响较小。
(3) 复合材料的氧指数基本不随SBS用量的变化而变化, 而EPDM在加入量较少时会使复合材料的氧指数有所下降。
(4) SBS的加入对复合材料的垂直燃烧等级不会产生不利的影响, 而对于EPDM, 当其用量超过某一范围时, 所得复合材料的垂直燃烧等级会从FV-0降到FV-1。
摘要：分别以SBS和EPDM为增韧剂, 研究了它们对阻燃HIPS物理机械性能和阻燃性能的影响。结果表明, 以SBS为增韧剂所得复合材料的综合性能优于以EPDM为增韧剂所得复合材料的综合性能;复合材料的冲击强度随SBS用量的增大而增大, 当SBS用量为12%时, 其冲击强度达到9kJ/m2左右, 较未经增韧改性复合材料的冲击强度增加了7kJ/m2左右, 并且SBS的加入不会对复合材料的阻燃性能产生不利影响。
关键词：增韧,阻燃,高抗冲聚苯乙烯,复合材料
参考文献
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聚苯乙烯 篇5
聚苯乙烯塑料泡沫保温材料具体概念是什么？
聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)是由聚苯乙烯(1．5％-2％)和空气(98％-98．5％)、戊烷作为推进气，经发泡制成，其具有密度范围宽、价格低、保温隔热性优良、吸水性小、水蒸气渗透性低、吸收冲击性好等优点，
聚苯乙烯泡沫板及其复合材料由于价格低廉、绝热性能好，热导率小于0．041W／(m•K)，而成为外墙绝热及饰面系统的首选绝热材料。实验结果可知，平均温度越低，真空聚苯乙烯泡沫的节能百分数越高，保温节能效果越好，这个结果正是制冷保温所需要的。同时聚苯乙烯泡沫主要由碳和氢两种元素组成。这种聚合物在相当低的温度下(350℃)就开始降解，发生断链，形成可燃的单体、二聚物或其他低分子量碎片。因此需要加入阻燃剂以改善聚苯乙烯泡沫易燃的性质。
聚乙烯市场状况分析 篇6
【关键词】聚乙烯；供给与需求；技术与成本
一、聚乙烯行业概况
聚乙烯是通用合成树脂中应用最广泛的品种之一，主要用来制造薄膜、容器、管道、单丝、电缆、日用品等。随着国内经济的迅速发展，聚乙烯需求量、供给量不断增长。
聚乙烯生产技术目前主要采用石脑油裂解制烯烃再聚合，该项技术成熟，工艺清洁，成本随着原油价格波动而变化。煤制烯烃在我国正在兴起，煤制烯烃是指以煤为原料合成甲醇后再通过甲醇制烯烃的技术，该项项目是技术密集、资金密集的大型产业，装置必须建在原料产地且对水资源用量极大，对环境影响较大，生产成本随着煤价格波动而变化。近年来，“页岩气”技术的发展，将使聚乙烯生产成本大幅下降，对传统生产工艺产生冲击，但其生产技术的应用仍处于探索阶段。
中国正成为世界上最大的聚乙烯薄膜和包装袋出口国，大量供应北美、西欧和日本。国内对薄膜、编织袋、管材、电缆料、中空容器、周转箱等制品需求旺盛
二、聚乙烯市场状况分析
1.宏观环境分析
全球经济持续、稳定复苏。美国方面，经经济数据大面积走强，就业状况持续好转。欧洲方面，“欧债危机”最危急时刻已经过去，制造业数据不断走强，经济已步出衰退，实现复苏；国内方面，经济形势总体平稳，仍能保持7.5%的实际增速，新型城镇化工作逐步展开，将进一步推动国内需求，国内经济转型值得期待。
2.聚乙烯供需状况分析
（1）国产聚乙烯产能分析
中国聚乙烯行业经过不断发展，目前有24家生产商，年产能达1311.5万吨，中石油占38%，中石化占35%，合资企业占21%，地方企业占4%，还有2%来自于煤化工领域。
2014年，国内聚乙烯将新增产能225万吨，其中石油化工新增产能60万吨，煤化工新增产能165万吨。
（2）进口聚乙烯数量分析
从2013年数据分析，国内聚乙烯表观需求量2103万吨，国内聚乙烯仍存在791.5万吨的缺口。进口产品凭借其相对较好的性能和较低成本优势占据了较大的市场份额。海关统计数据，2011年进口聚乙烯744.38吨；2012年进口聚乙烯788.75吨；2013年进口聚乙烯883.53吨。
（3）聚乙烯需求分析
聚乙烯需求状况受宏观经济发展制约。塑料薄膜需求的增长与国内整体经济形势的发展关系较大，基本维持着略高于国内GDP的增长，其增长势头稳定，存在需求刚性。从软包装薄膜产量统计来看，自2006年起平均以13%的速率递增，也印证了塑料薄膜的稳速增长。聚乙烯的另一个重要的消费领域是塑料管材，它的产量也随着我国城镇化步伐加快、市政管道建设项目增加的实施不断增加。
聚乙烯需求状况受下游塑料制品厂发展状况制约。塑料制品行业，中小企业偏多，装备水平较低、生产工艺落后、产品结构不合理、科技投入不足、创新能力不强、产品集约化程度低、行业区域发展不平衡、市场无序竞争、抵御风险能力偏弱等。
三、成本、技术分析
1.原油价格分析
目前，聚乙烯主要采用的石油制烯烃路线。因此，国际原油价格仍然是聚乙烯成本的主导因素。
根据国际能源机构数据，2014年国际石油需求将每天120万桶，石油生产和消费增长动力主要为美国。中国、美国、印度、巴西、印度尼西亚和韩国将是重要国际能源消费国。中东局势的缓和，伊朗核谈判取得积极进展，石油出口量有望增加，全球石油供应增速大于需求增速，供需平衡的状况油价将保持平稳。
全球经济增长前景看好，由于原油供应增速大于需求增速，美国逐步退出QE，国际原油价格将承压。预计WTI、布伦特油价仍有望保持在高位运行，价格重心将下移。影响油价走势的主要因素将是需求淡旺季、中东局势以及全球即时发布的宏观经济数据和资金的炒作。WTI全年价格波动区间大部分时间在90-110美元，布伦特在100-115美元。
2.生产技术分析
聚乙烯行业在稳步的发展过程中，其行业本身也存在问题。首先，我国是“少油缺气富煤”的国家，石脑油制烯烃是我国烯烃产品传统的主要生产方法，国产聚乙烯成本较高，在油价高企的情况下，裂解装置开工受到限制；其次，我国石化企业的研发能力有限，产品主要是通用料级别，缺乏高端专用料，高端市场不得不依赖进口。
由于石油裂解法制烯烃成本较高，“十二五”期间我国大力发展煤制烯烃，烯烃的巨大需求量、煤炭的价格优势和石油资源的紧缺，使煤制烯烃项目极具市场竞争力，是实现我国煤代油能源战略，保证国家能源安全的重要途径之一。
煤制烯烃技术成本在国际油价达到80美元时是临界点，当油价低于80美元时，煤制烯烃技术毫无优势可言。煤制烯烃能否对聚乙烯行业发展带来冲击和替代，均需要进一步观察。
“页岩气”技术的发展是聚乙烯行业重要里程碑。目前，美国利用天然气生产乙烯的成本略大于400美元/吨，而欧洲和亚洲利用石脑油生产乙烯的成本则接近1300美元/吨。“页岩气”技术已经成为美国石化产业振兴的最大动力，带动了就业机会的增长，为世界能源市场和世界经济带来的最具有深远意义的影响，我国“页岩气”技术正在探索之中。
综合以上分析，聚乙烯产能将会迎来快速增长期，但是聚乙烯需求量增速会有所回落，供需处于宽平衡状态，必须警惕价格风险。同时，随着新技术的发展，传统烯烃行业正在经历着来自新兴能源和工艺的巨大挑战，天然气、页岩气及煤制烯烃项目正逐渐成为烯烃行业异军突起的新兴力量。其巨大的成本优势带来的扩能高峰必将在未来改变全球烯烃市场供需格局并逐步拉低聚乙烯的生产成本，从而对市场价格形成巨大冲击，其中又以页岩气的冲击最为严重。
参考文献：
[1] 聚乙烯行业分析及发展趋势报告
聚苯乙烯 篇7
1 实验
1.1 原材料
EPS颗粒:虎跑F-105, 江阴倪家港新材料有限公司;可膨胀石墨:工业级, 武汉华轩高新技术有限公司;水玻璃:模数3.2, 武汉阿凡达生物化学经营部。
1.2 成型工艺
为使EG在板材中分散均匀, 对传统EPS板材成型工艺进行改进, 将熟化EPS颗粒用水玻璃润湿, 具体工艺流程为:称料→蒸汽预发→熟化→水玻璃雾化润湿→阻燃剂粘附→二次发泡模压成型→干燥→切割加工→包装。
1.3 测试方法
1.3.1 氧指数
氧指数测试采用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》中顶面点燃的方法, 聚苯乙烯泡沫材料为自撑材料, 试样尺寸为100 mm×10 mm×10 mm。
1.3.2 拉拔强度
板材拉拔强度试验选取长、宽、厚尺寸为40 mm×40 mm× (6~8) mm的钢材标准块, 参照JGJ 110—2008《建筑工程饰面砖粘结强度检验标准》规定试验方法进行。
1.3.3 热失重分析
使用德国NETZSCH公司生产的同步热分析仪, 空气气氛, 对比样为Al2O3, 气流速率50 m L/min, 由30℃开始加热, 升温速率10℃/min, 升温至1000℃, 记录温度T (℃) 、残余质量百分数 (%) 、质量变化率DTG (%/min) 。
1.3.4 燃烧界面形态分析
使用美国科视达有限公司生产的数字显微镜对燃烧后样品表面进行高倍放大, 记录燃烧界面。
2 结果与讨论
2.1 板材力学性能影响研究
EPS表面呈多闭孔结构的硬质圆形颗粒, 无机阻燃剂与有机EPS颗粒粘附性差, 为使EG颗粒均匀镶嵌于EPS骨架中, 先将熟化EPS颗粒表面用水玻璃润湿, 再与EG颗粒混合。水玻璃掺量对空白EPS板材拉拔强度的影响如图1所示, EG掺量对掺10%水玻璃EPS板材拉拔强度的影响如图2所示。
从图1可以看出, 空白EPS板材拉拔强度随水玻璃掺量增加而提高, 水玻璃掺量超过10%后空白EPS板材拉拔强度提升趋势平缓。与未掺水玻璃空白EPS板材拉拔强度0.14MPa相比, 水玻璃掺量10%时空白EPS板材拉拔强度为0.37MPa, 增幅164.3%。从图2可以看出, 水玻璃固定掺量10%时, EPS板材拉拔强度随EG掺量的提高而降低, 当EG掺量达到40%时, EPS板材拉拔强度仅为0.16 MPa, 但仍高于未掺水玻璃的空白EPS板材的拉拔强度。水玻璃润湿EPS颗粒表面并将EG颗粒粘附, 在EPS板材加热成型过程中, 硅酸钠逐渐脱水形成硅酸钠溶胶, 随着水分子的蒸发硅酸阴离子浓缩成膜。当温度提高至80℃时, 水分子发生重排, 并催化相邻硅醇基进行缩合。当温度达到120~130℃时, 硅醇基进一步缩合, Si—OH键之间相互脱水缩合[2], 在空间形成Si—O—Si网络结构成膜于EPS颗粒缝隙之间, 有效弥补了EG颗粒与EPS颗粒粘结强度损失, 为EPS工程应用提供了可靠机械力学保证。
2.2 不同品种可膨胀石墨阻燃研究
选取不同品种EG阻燃EPS板材, 测试氧指数, 结果见表1。
由表1可见, 空白EPS板材氧指数仅为18.01%, 在空气中极易燃烧, 掺加20%EG后EPS板材氧指数有不同程度提高, 其中以HX-SNC阻燃效果最好。取不同粒径HX-SNC型号EG植入EPS板材, 测得不同粒径、不同掺量的EG-EPS板材的氧指数如图3所示。
由图3可见, 与空白EPS板材相比, 不同粒径EG均可提高EPS板材氧指数, 而以粒径为0.3 mm EG阻燃效果最好。称取1.000 g不同品种和不同粒径EG, 置于已在900℃高温炉灼烧5 min的石英烧杯中, 测试900℃时EG膨胀容积, 结果见表2。
不同品种和不同粒径EG在高温下的膨胀容积不同, 通过与氧指数测试结果对比不难发现, 不同品种和不同粒径EG的膨胀倍率与阻燃氧指数呈正相关关系, 粒径0.3 mm的HX-SNC型号EG膨胀倍率最大, 同掺量下其阻燃EPS板材效果最好。EG受热迅速膨胀形成石墨碳层, 膨胀倍率越大, 则单位面积碳层越厚, EPS基体表面覆盖率越高, 因此隔断火焰能力强, 氧指数越大。当EG掺量超过30%时, EPS表面已完全被疏松膨胀石墨覆盖, 多余石墨蠕虫将无法固定牢固, 部分随热烟气飘散于空气中, 降低阻燃利用率, 氧指数提高水平有限, 因此EG最佳掺量为30%, 此时可达到理想阻燃效果。
2.3 可膨胀石墨阻燃聚苯乙烯的效果
将空白EPS试样与掺有30%EG的EPS试样在空气中进行燃烧试验, 效果如图4所示。
图4 (a) 中空白EPS遇火即燃, 火焰蔓延十分迅速, 燃烧过程伴随大量黑烟与熔滴产生;图4 (b) 中EG-EPS遇火焰冲击时于表面迅速产生黑色膨胀石墨碳层, 紧紧覆盖于试样表面, 有效隔断火焰侵蚀, 当火源消失后, 样品形状基本保持完整。空白EPS板材无阻燃效果, 火灾危险系数很高, EG的掺入有效阻断了火焰对EPS样品内部的冲击, 有效实现了对EPS样品的阻燃。
2.4 可膨胀石墨阻燃聚苯乙烯机理
对空白EPS和EG-EPS试样火焰冲击表面进行微观放大, 结果如图5所示。
由图5 (a) 可见, 空白EPS受热发生熔融覆盖于内层EPS颗粒上, 熔融物在高温场中发生汽化产生可燃性气体进入气相产生火焰;由图5 (b) 可见, EG受火焰侵蚀时迅速膨胀, 形成“蠕虫”状膨胀石墨[3], 石墨蠕虫蜷曲交织形成疏松膨胀石墨碳层, 覆盖于内层EPS表面, 使板材表面与空气隔离。
对EG进行热失重分析, 结果如图6所示。
由图6可见, EG为石墨插层化合物, 在600~1000℃区间内存在明显热失重, 最终失重为97.5%左右, 当温度为832.7℃时热失重速率最高。当EG经受高温时, 插层化合物迅速汽化对石墨片层产生巨大的轴向推力, 使EG沿C轴方向膨胀成百上千倍[4], 形成具有四级孔结构的石墨蠕虫。当EG-EPS样品受火焰冲击时, EG膨胀形成的石墨蠕虫碳层一方面组织燃烧热量向EPS基体的反馈, 阻止EPS颗粒受热分解;另一方面疏松碳层阻止可燃气体向外扩散与氧气混合。EG膨胀效应切断了燃烧系统热量与物质的传递通道, 打断“燃烧三角形”, 使EPS板材遇火阻燃, 离火自熄, 于凝固相发挥膨胀阻燃效应[5]。
3 结论
(1) 水玻璃的掺入消除了EG与EPS颗粒间表面异性, 当水玻璃掺量10%、EG掺量40%时, EPS板材拉拔强度仍高于未掺水玻璃的空白EPS板材的拉拔强度;
(2) 空白EPS板材氧指数仅为18.01%, 为易燃材料, EG阻燃效果与其膨胀倍率呈正相关关系, 型号HX-SNC粒径0.3 mm的EG膨胀倍率最大, 掺量为30%时EPS氧指数达27.00%;
(3) EG高温下插层化合物分解发生膨胀, “蠕虫”状膨胀石墨弯曲交织形成一定厚度、疏松的膨胀碳层, 有效隔绝EPS基体与空气和火焰的接触, 于凝固相发挥阻燃效应。EG-EPS试样遇火不燃, 离火自熄, 阻燃性能优良。
摘要：研究了不同可膨胀石墨对模塑聚苯乙烯板材阻燃效果的影响, 并通过宏观及微观测试对阻燃机理进行分析。结果表明:水玻璃可有效弥补阻燃剂对板材强度损失, 可膨胀石墨阻燃效果与膨胀倍率呈正比, 当其最佳掺量为30%时可提高板材氧指数至27%;石墨“蠕虫”蜷曲覆盖于试样表面, 可有效提高聚苯乙烯板材耐火性能。
关键词：模塑聚苯乙烯,可膨胀石墨,阻燃,水玻璃
参考文献
[1]清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告2012[M].北京:中国建筑工业出版社, 2012:20-25.
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[3]Chung D D L.Review of exfoliation of graphite[J].Journal of Material Science, 1987, 22:4190-4198.
[4]Modesti M, Lorenzetti A, Simioni F.Expandable graphite as an intumescent flame retardant in polyisocyanurate-polyurethane foams[J].Polymer Degradation and Stability, 2002, 77:195-202.
废聚苯乙烯泡沫塑料的催化裂解 篇8
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。
聚苯乙烯板内保温外墙施工技术 篇9
一、施工条件
对拟粘贴聚苯乙烯板的墙面, 应首清扫干净, 使墙面无积尘、浮灰、松散颗粒。
检查墙面, 使其平整度、垂直度符合规范要求。
墙面在感观上不能潮湿或干燥, 可稍予湿润即可。
聚苯乙烯板应符合质量要求, 尺寸、规格准确, 板上无灰尘污物。
工具齐备, 材料齐全。主要的辅助材料有:快硬胶粘剂AO和BE。
二、施工工艺
粘贴聚苯乙烯板拟刮胶粘剂部位, 用刀或钢丝刷拉毛, 然后用勺将拌均匀的快硬胶粘剂舀到聚苯乙稀板上, 抹出直径为100MM、厚度为3的粘结点呈梅花状间隔分布, 点与点之间距离为300MM。用缓硬粘剂抹在聚苯乙烯板的四周和中央。胶粘剂抹好后, 由两人各抬一边往墙上粘贴, 并用手拍压贴紧。为了墙面的平整度满足要求, 可在空气层内预先设置垫块找平。随即用靠尺扳和线坠进行检验, 不符合规范的应及时调整。
胶粘剂的使用。快硬胶粘剂粘结聚苯乙烯板的粘结强度增长很快, 能将聚苯乙烯扳迅速粘结牢固。但是这种胶粘剂有一定脆性, 在使用过程中, 如果板面发生较大变形或遇到较剧烈的振动或冲击时, 聚苯乙烯与墙面在个别部位有脱开的可能性。因此, 均匀分布的粘结点中, 应采用五分之四的点使用快硬胶粘剂, 五分之一的点使用缓硬胶粘剂。且快硬胶粘剂应当随用随拌。每次拌料必须在40MIN以内用完。这样, 既能及早粘住聚苯乙烯板, 提高早期粘结强度, 又有良好的长期粘结强度。
板缝的处理。在聚苯板乙烯板施工中, 问题出现较多的是表面抹灰完后, 板缝和阴角、阳角处出现通长的裂纹。为此, 在聚苯乙烯板之间接缝处用KF80嵌缝腻子嵌平, 并在嵌缝处满缝处满贴一层玻璃丝带, 用灰刀压平, 将玻璃丝带压入腻子中, 抹面时, 待第一层腻子刮平后, 再贴一层玻璃丝带, 然后再做第二层即可。使用以上方法, 既可靠, 又安全, 满足了聚苯乙稀板的施工质量, 并起到了经济适用的效果。
三、总结
聚苯乙烯 篇10
关键词：聚苯乙烯,高能电子束,高能紫外辐照,硼酸锌,接枝率,红外光谱,扫描电子显微镜,阻燃性能
聚苯乙烯聚合物是常用的建筑外墙体保温材料,而由该材料引起的火灾呈频发状态。因此,对其阻燃性能改性研究受到科研人员的重视。硼酸锌作为无毒性阻燃剂,具有成本相对较低、原材料丰富、阻燃性能好、绿色环保等优点。笔者应用两步接枝法,即先应用高能电子束对聚苯乙烯聚合物表面进行短时间辐照,使其生成自由基,再通过紫外辐射法在不应用光敏剂的情况下进行二次辐照,制备成新型硼酸锌聚苯乙烯阻燃材料。
1 实验部分
1.1 主要试剂
聚苯乙烯(PS,100%),基体密度为1 050kg/m3,工业级;硼酸锌(4ZnO·B2O3·H2O,纯度≥95%);光敏剂:二苯甲酮(BP,纯度≥98%),分析纯;异丙醇、乙醇,分析纯。
1.2 新型聚苯乙烯阻燃材料的制备
(1)预辐照步骤。首先将聚苯乙烯基体样本置于厚度为2mm的聚乙烯袋中,将高能电子束能量参数调节至50kGy、700keV,对聚苯乙烯基体样本进行辐照处理,时间约为5s,从聚苯乙烯基体表面夺取氢离子后形成活性自由基。
(2)制备阶段。将经过预辐照处理的聚苯乙烯基体样品置于异丙醇/水混合溶剂试剂中,并依次加入光敏剂二苯甲酮、阻燃单体硼酸锌,在试剂袋中通氮气5min,去除氧气对接枝改性反应的影响,然后应用波长312nm的紫外光线对样品基体进行辐射处理,最后将二次辐照处理后的样品取出应用乙醇连续抽提24h后,烘干称重。制成的聚苯乙烯阻燃材料的接枝率(DG)按式(1)计算。
式中:W0、Wg为聚苯乙烯接枝改性处理前后的质量。
聚苯乙烯阻燃材料的均聚率,按式(2)计算。
式中:W0、Wg、Wg’分别为聚苯乙烯样品基体接枝改性处理前、抽提处理前及抽提处理后的质量。
1.3 新型聚苯乙烯阻燃材料的表征
应用红外光谱分析仪(FT-IR型)、扫描电子显微镜(SEM)及差热分析法(DTA)对新型聚苯乙烯阻燃材料进行表征。其中红外光谱分析应用400~4 000cm-1区间的衰减全反射红外光谱;样品表面进行喷金处理后,应用Hitachi s-4800型扫描电子显微镜,对阻燃改性处理后的样品表面结构变化进行验证。差热分析法(DTA)应用NETZSCH STA 409型差热分析仪在氮气氛环境保护下,以10℃/min的升温速率进行测试。
1.4 新型聚苯乙烯阻燃材料阻燃性能的测试
根据GB/T5454-1997《纺织品燃烧性能试验氧指数法》测定氧指数,应用JF-3型氧指数测定仪进行测定。根据GB/T 5455-1997《纺织品燃烧性能试验垂直法》,应用CZF-3型燃烧性能测试仪,通过对10mm厚度的改性样品的熔滴情况进行考察的方法测定。
2 结果与讨论
2.1 新型聚苯乙烯阻燃材料的制备
图1为紫外光辐照时间对硼酸锌在聚苯乙烯基体上接枝率的影响效果。阻燃单体在聚苯乙烯基体上的接枝率随紫外辐照时间的延长而增加。引起这种现象的原因是,随着紫外光辐照时间的延长,硼酸锌单体与聚苯乙烯基体表面的接触几率逐渐增大,聚苯乙烯基体上的硼酸锌阻燃单体也随之逐渐增多。然而,随着紫外光辐照时间的继续延长,接枝率达到平衡状态,不再增大。
应用异丙醇/水混合溶液作为硼酸锌阻燃单体的接枝溶剂,以增加阻燃单体与聚苯乙烯样品基体的接触几率。图2为异丙醇/水的混合比时接枝率的影响。由图2可知,单体能够通过溶剂的输送,能够顺利地与目标基体接触以达到良好的接枝效果。另外,由于硼酸锌阻燃单体不溶于异丙醇溶液,保证了其活性自由基寿命的存活。然而,随着接枝溶液中异丙醇浓度的继续提高,硼酸锌阻燃单体的接枝效果不再提高。因此,在实验过程中,选择1∶4作为接枝溶液的异丙醇/水混合溶液比例。
如图3、图4所示,应用两步接枝法将硼酸锌阻燃单体接枝到聚苯乙烯阻燃单体上时,虽然只经过短时间的高能电子束预辐照,但有效地从聚苯乙烯样品基体表面夺取了氢离子,产生了高活性的表面活性自由基,而且避免了样品基体受到长时间的辐射导致物理性能下降。此外,由于聚苯乙烯基体表面已经成功地存在活性自由基,在经过第二次紫外辐照的过程中,不再需要在接枝溶剂中添加能够引起均聚现象的光敏剂,较好地避免了均聚现象的产生,延长了聚苯乙烯新型阻燃材料的使用寿命。如图3所示,随着硼酸锌阻燃单体浓度不断增大,单体与聚苯乙烯样品基体表面的活性自由基接触几率增大,接枝率也随之不断增大,当硼酸锌阻燃单体质量分数为30%时,接枝率达到最大的19.09%。如图4所示,应用两步法制备的新型聚苯乙烯阻燃材料,当单体质量分数从2.5%增加到30%时,相比于应用一步接枝法其均聚率从66.41%上升到83.10%,应用高能电子束和紫外辐照两步接枝法制备而成的阻燃材料均聚率仅从0.43%上升到7.81%,有效避免了均聚现象的出现。
2.2 新型聚苯乙烯阻燃材料的表征
图5为硼酸锌(曲线a)、聚苯乙烯基体(曲线b)和改性聚苯乙烯阻燃材料基体(曲线c)的红外光谱。改性处理后的聚苯乙烯阻燃材料样品基体对应于硼酸锌与聚苯乙烯基体的红外光谱,在1 944.24、1 871.78cm-1出现的吸收峰是由苯环上C-H基团振动引起的,在1 213.84、718.26、537.57cm-1处出现了属于B(3)-O的振动吸收峰,在876.46cm-1处出现了属于C-O-C的振动吸收峰。以上元素基团属于硼酸锌的特征峰,证明聚苯乙烯改性处理后基体表面有硼酸锌阻燃单体的存在。
图6为应用扫描电子显微镜对硼酸锌(曲线a),应用两步法制备的聚苯乙烯阻燃样品基体(曲线b)和应用一步法制备的聚苯乙烯阻燃样品基体(曲线c)表面形态结构进行表征的照片。如图6所示,原本光滑的聚苯乙烯基体表面经过接枝硼酸锌阻燃改性变得十分粗糙,相比之下应用两步法制备而成的阻燃材料表面接枝较为均匀,而应用一步法制备而成的阻燃材料表面出现了明显的硼酸锌均聚层。该均聚层并非接枝到聚苯乙烯基体表面,而是简单地粘合在一起。因此,经过简单的水洗即可将其从聚苯乙烯基体表面去除,极大地影响了该材料的使用寿命。结合红外光谱扫描的表征结果进一步证明硼酸锌阻燃单体成功地接枝到聚苯乙烯基体表面。
图7为不同接枝率条件下改性聚苯乙烯样品基体的失重曲线。改性处理前聚苯乙烯样品基体的热分解区间在120~450℃,而随着聚苯乙烯基体中硼酸锌阻燃单体数量的增加,其热解曲线逐渐向高温区域引动,接枝率为19.09%的聚苯乙烯样本基体热分解区间在300~500℃,聚苯乙烯基体的热稳定性能明显提高。
2.3 新型聚苯乙烯阻燃材料的阻燃性能测试
如表1所示,经阻燃改性处理后接枝率为19.09%的聚苯乙烯样本基体以10℃/min的升温速度从室温加热到400℃,焙烧45min后的样品的残留成分。经过加温焙烧后的聚苯乙烯表面在硼酸锌接枝层的保护下形成焦炭层,有效地阻止了燃烧的继续。
表2为不同接枝率条件下聚苯乙烯样品基体的烧失量测试。随着聚苯乙烯基体表面硼酸锌阻燃单体接枝率的逐渐增加,样品的阻燃性能逐渐增强,当温度增加到1 000℃时,接枝率为19.09%的改性聚苯乙烯样品基体的烧失量达到最大值26.4%。此外,随着接枝率的不断升高,样品基体的燃烧时间也随之下降,证明改性处理后的聚苯乙烯的阻燃性能得到了显著提高。
3 结论
分析醋酸乙烯生产技术 篇11
关键词：醋酸乙烯；乙炔法；乙烯法
中图分类号：TQ325 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）26-0048-02
1 概述
醋酸乙烯（VAc）又称醋酸乙烯酯，无色透明且具有可燃性，是一种具有强烈气味的液体，但却不溶于水，可以溶于大多数有机溶剂。醋酸乙烯可用于生产多种化合物。这些化合物广泛地应用于生产生活领域，可以说是与我们的生活息息相关。醋酸乙烯世界的需求量巨大，其生产技术也在不断地发展。
2 醋酸乙烯生产技术概况
现阶段世界上醋酸乙烯工业化生产的主要工艺路线有乙烯法、乙炔法等。早期人们制取醋酸乙烯主要采用乙炔法。随着醋酸乙烯生产技术的进步，乙炔法的弊端凸显，人们逐渐采用乙烯法。目前世界上大部分的醋酸乙烯都由这两种方法生产，其中乙烯法占据着主导地位。
2.1 乙炔法
2.1.1 电石乙炔法。这种方法是通过电石和水反应从而生成乙炔，乙炔和醋酸在特定的条件下，经过催化剂的催化，生成醋酸乙烯。这一系列的生产过程包括两大部分：一是乙炔的生成和乙炔的净化，二是醋酸乙烯的合成和醋酸乙烯的精制。
20世纪30年代，Wacher公司利用固定床反应工艺首次实现利用电石乙炔气相法工业化生产醋酸乙烯。20世纪60年代，流化床催化技术研发成功。乙炔气相法制取醋酸乙烯的工艺得到完善。然而，这种方法有一定的弊端，那就是催化剂会随着操作时间而老化，相应的反应温度也会因此而逐步升高，所以催化剂需要每三个月更换一次。使用电石乙炔法生产醋酸乙烯会造成较大的环境污染，同时这种方法成本比较高，国外已经在逐步淘汰这种技术。
2.1.2 天然气乙炔法。20世纪60年代Borden公司与Blawkeox公司共同研发出Borden生产技术。这种技术使用天然气乙炔作为制取醋酸乙烯的原料。这种技术的流程可以大致分为两部分：一是氧化天然气来制取乙炔并利用合成气制取醋酸，二是利用乙炔和醋酸生成醋酸乙烯。天然气中本身含有的乙炔的量十分有限，所以乙炔的制取需要经过天然气的氧化裂解来生成。整个生产过程首先要经过天然气脱硫和氧化裂解，然后对乙炔进行提浓与净化，最后是醋酸乙烯合成与精制。
2.2 乙烯法
2.2.1 乙烯液相法。这种方法的原理是利用钯基催化剂，让醋酸与乙烯反应并生成醋酸乙烯。20世纪60年代，有学者称氯化钯和乙酸钠在加压密封并通入乙烯的冰醋酸溶液时会发生反应并在一定时间后生成醋酸乙烯。随后英国、德国的一些公司先后进行了大量的研究并获取了各自的专利，在这些公司中以英国的ICI公司最具代表性。英国ICI等公司先后建成了利用乙烯液相法的工业装置并投产。后来因为这种方法采用的催化剂中含有大量的氯离子，会强烈腐蚀生产装置，极易造成设备毁损，以至于设备的利用时间短，生产成本偏高。从20世纪90年代末起，ICI等公司逐渐停止使用这种方法的生产装置。目前该法已被
淘汰。
2.2.2 乙烯气相法。
（1）Bayer法和USI法。20世纪60年代末期，Bayer-Hoechst公司和USI公司分别成功地研发出了Bayer法和USI法生产醋酸乙烯的工业技术。利用Bayer法和USI法生产醋酸乙烯其生产流程基本一致，不同点在于这两种方法所使用的催化剂。利用Bayer法生产醋酸乙烯，它的每台反应器的年产能在50kt/a以上。该工艺广泛应用于目前世界上绝大部分新建装置，其催化剂以Pd、Pt为主，以二氧化硅为载体。而利用USI法生产醋酸乙烯，其催化剂为Pd-Au/Al2O3。目前世界上采用这种方法的公司不多，这种方法的整个流程可以分为合成和精制两个部分。
（2）Halcon法。20世纪80年代，Halcon公司成功研发出醋酸乙烯的Halcon法。这种方法是用煤作为原料生成醋酸乙烯的。其生产工艺流程大致可以分为以下六个步骤：以煤为原料生成合成气，合成气羰基合成甲醇，甲醇与合成气羰基合成醋酸，醋酸与甲醇酯化得到醋酸甲酯，醋酸甲酯通过羰基化反应生成亚乙基二乙酸酯（EDA），然后再经热裂解生成醋酸乙烯和醋酸。这种方法实现了以单一原料煤生产醋酸乙烯的突破。
（3）Antage工艺。2001年，Celanese公司研发出了新的固定床VAn-tage工艺，这种新工艺在催化剂方面做了重大改进，醋酸乙烯的收率有了明显的提高。这一方法在随后对新加坡的生产装置进行相应的改造中体现出它的优势。改造后的生产装置在不增加额外投资的情况下，生产能力提高了两成。
3 发展趋势
3.1 催化剂的持续改进
醋酸乙烯的生产离不开催化剂，催化剂是生产的关键因素。所以一直以来有关学者对催化剂做了大量的研究和改进工作，他们在为提高催化剂的活性、使用效率等方面上做出了巨大的贡献。但是催化剂的持续改进仍然是醋酸乙烯生产技术的一个重要的发展趋势。
3.2 新的原料路线的持续优化
自从可以以单一煤为原料生产醋酸乙烯以来，人们寻找新原料制取醋酸乙烯的尝试从未停止过。比如三菱瓦斯化学公司曾经提出了以甲醇和CO反应生成乙醛，以醋酸甲酯和CO反应生成醋酐，这两种原料按Celanese法合成醋酸乙烯，虽然该法在技术上是可行的，但由于在醋酸乙烯的合成中产生大量的循环醋酸，而这又成为限制其工业化的一个瓶颈。在新的原料路线的持续优化的过程中，人们还曾把醋酸乙烯的上下游产品相结合以实现联合装置经济效益最大化的目标。所以新的原材料路线的持续优化也是提高经济效益的一个重要发展方向。
3.3 装置规模的大型化
大规模大型化的装置不但有利于降低单位产品的成本，还有利于资源和能源的综合利用，同时还能降低能耗和生产成本，进一步提高企业的竞争力。
4 结论和建议
目前，乙炔法和乙烯法是生产醋酸乙烯的主要方法，其中乙烯法占据着主导地位。虽然乙炔法采用的装置投资高、污染大，但原油价格的居高不下致使乙炔法在一定区域一定时期内仍具有很大的竞争优势。
根据我国目前的现实情况，建议在资源丰富（水、电、煤等）且生产电石的地区利用电石乙炔法生产醋酸乙烯及其下游产品，以充分发挥地方的资源优势。在考虑新建生产装置时要特别注意适当的经济规模，同时还要结合国内外醋酸乙烯发展方向，做到全面发展，以规避和减少市场风险。
参考文献
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[2]李宗会，李保华，刘永杰，等.醋酸乙烯生产技术发展动向[J].化学工程师，2005，122（11）：
26-28.
[3]武金锋.醋酸乙烯技术发展[J].化学工业，2010，（8）：24-26.
聚苯乙烯 篇12
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
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