聚笨板

　　聚笨板是現代建筑行業墻體外保溫的重要材料，可使房屋冬暖夏涼，就是給樓房穿了一層衣服，是現在實用的節能建材之一。聚苯板全稱為絕熱用模塑聚苯乙烯泡沫塑料，具有很好的強度，可以承受一定荷載，保溫隔熱!聚苯乙烯泡沫塑料由于其質輕、堅固、吸震、低吸潮、易成型及良好的耐水性、絕熱性、價格低等特點，被廣泛地應用于包裝、保溫、防水、隔熱、減震等領域。PS大都是一次性使用，廢棄在自然界中既不能腐爛轉化，又不能自行降解而消失，這樣既浪費了寶貴的不可再生資源，又造成了嚴重的環境污染。

　　聚苯板簡介

　　聚苯板是現代建筑行業墻體外保溫的重要材料，可使房屋冬暖夏涼，就是給樓房穿了一層衣服，是現在實用的節能建材之一。

　　聚苯板全稱為絕熱用模塑聚苯乙烯泡沫塑料，具有很好的強度，可以承受一定荷載，保溫隔熱!

　　聚苯乙烯泡沫塑料由于其質輕、堅固、吸震、低吸潮、易成型及良好的耐水性、絕熱性、價格低等特點，被廣泛地應用于包裝、保溫、防水、隔熱、減震等領域。PS大都是一次性使用，廢棄在自然界中既不能腐爛轉化，又不能自行降解而消失，這樣既浪費了寶貴的不可再生資源，又造成了嚴重的環境污染。本論文就是以節約資源、保護環境，變廢為寶為目的，研究了以廢PS為主要原材料，經改性劑改性，制備兩種低毒性、低成本、性能好的膠粘劑。其中一種是以環氧樹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，其性能優于市售的乳白膠，壓縮剪切強度高達10.4MPa，價格僅為乳白膠的70%。

　　1 引 言

　　1.1 國內外現狀

　　聚苯乙烯泡沫塑料(Expanded polystyrene，簡稱EPS)是現代塑料工業發展中的新型材料，它的生產自1951年西德巴斯夫公司發明可揮發性聚苯乙烯珠粒發泡成型法，到七十年代美國發明一步成型法以來得到了迅速的發展。1985年我國相繼從美國、日本引進五套聚苯乙烯泡沫生產裝置，促進了我國塑料工業的發展。聚苯乙烯泡沫塑料是當今世界上應用最廣泛的塑料之一，由于它具有良好的耐水性、絕熱性、絕緣性、低吸濕性以及較強的抗震強度，及其質輕、堅固、易成型、價格低等特點，被廣泛地應用于包裝、保溫、防水、隔熱、減震、裝璜、餐飲業等領域，滲透入國民經濟的各個部門。據統計，近十年來，我國聚苯乙烯塑料年平均消費量增長10%。1990年已達21.7萬噸，隨著電子儀表、家用電器工業的迅速發展及西部大開發的推進，EPS的用量會越來越大，預計到2005年，我國將需要聚苯乙烯泡沫塑料120萬噸。聚苯乙烯泡沫塑料大部份都是一次性使用，數以百萬噸的白色垃圾散于自然界中，既不能腐爛轉化，又不能自行降解而消失，這樣，一方面造成嚴重的環境污染，另一方面也是寶貴的不可再生資源的浪費。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在內的世界各國科研工作者的普遍重視。從七十年代開始，日本、西歐和美國就相繼對塑料廢料進行工業化處理，到九十年代，綜合利用廢舊塑料的技術已趨于成熟，產業化高達80%，截止到1999年，美國塑料廢棄物回收率達50%，英國達80%，日本達49%，意大利不僅回收本國的塑料垃圾，還從歐洲其它國家進口廢舊塑料進行再生利用。我國從80年代末期開始起步研究廢棄塑料的回收再利用技術，進入九十年代以后，研究開始活躍起來，技術產業化率還很低，每年大約僅有15%的廢棄塑料得到回收,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，會占用大面積土地，而且當泡沫塑料進入土壤以后，基本上不會被微生物降解，使土壤中的空氣、水分、養分等不能正常的循環交換，而且它還會逐漸釋放出一些有害物質，從而影響到生態系統的正常循環，使掩埋處及其周圍方圓面積內的土地土質變差，造成悲劇。

　　1.2 聚苯乙烯泡沫塑料的回收利用

　　有關聚苯乙烯泡沫塑料的回收利用已先后出現了不少專利和研究報道，其應用技術主要集中在以下幾個方面：

　　1.用于制造輕質建筑材料。用可發性聚苯乙烯的預發泡顆粒或以破碎成小塊的聚苯乙烯泡沫廢棄物為主體補加不同的填料，使用不同的粘結劑制成各種輕質的建筑材料。比如，用碎木絲為填料，以水泥為粘結劑，加水混合，然后模塑成各種形狀的輕質水泥隔板，或制成人造木材;內襯鐵絲支架制成的輕質泡沫板可以做為墻板、臺面，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抗彎澆鑄材料等等。這種回收方法工藝簡單，可回收量大，投資小，是一種較好的回收利用方式，唯一不足就是產品的技術附加值較小。

　　2.用于制造通用型苯聚乙烯。將聚苯乙烯泡沫廢棄物經高溫消泡冷卻后，機械破碎，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程中局部溫度過高等原因而呈棕色，失去了新聚苯乙烯無色透明的特點。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.用于再制可發性聚苯乙烯。用廢棄PS泡沫循環再制EPS或再模制泡沫制品，應該說是廢PS泡沫最合理的利用方向。因為廢聚苯乙烯泡沫材料除表面受環境污染略變質外，內部還保持著原有聚苯乙烯泡沫的性能，這就為多次利用創造了條件。只有這樣，重新模塑或制造EPS才能最好地發揮聚苯乙烯泡沫的多方面優良特性。利用廢聚苯乙烯泡沫制造EPS或再模塑有下列幾種方法：第一，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，然后加發泡劑，繼續聚合制成珠粒發泡料。本方法的優點是利用廢PS代替了部分苯乙烯，可使成本降低，缺點是要消耗苯乙烯單體，同時也受到PS表面清潔度不穩定對引發劑活性的影響，很難制得均勻一致的產品。第二，球化再發泡法。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，再降溫加壓加發泡劑，冷卻后經過濾、洗滌和低溫干燥制成EPS珠粒，本方法的關鍵在于原料的質量，否則難以保證新制EPS的質量。第三，珠粒破碎再模塑法。是在液體介質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，加發泡劑后再模塑成泡沫制品。本法工藝簡單，消耗的附加材料少，模制成品的各項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結構，苯環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，與液溴發生親電取代反應而制得阻燃劑溴化聚苯乙烯。含溴量可高達6%。可作為聚氯乙烯、ABS、聚丙烯等塑料制品的阻燃。與其它有機阻燃劑相比，溴化聚苯乙烯用量低，阻燃效果好，燃燒過程中不釋放二(口惡)英等有毒致癌物質，特別是與三氧化二銻并用，其協同阻燃效果更好，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。但因為阻燃劑本身的用量就不是很大，因此此法不能滿足大量廢PS的回收工作。

　　5.熱分解技術。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，以滿足市場的需要，是一條合理的利用途徑。美國、法國、和日本等也進行過大量實驗，但未見有工業化的報導。解聚制造苯乙烯主要問題是苯乙烯的轉化率比較低，在較好的情況下也不過70%左右，一般僅在40%左右，轉化率低，不僅影響生產成本，而且留下的殘渣還給裂解設備的清洗和連續運轉造成困難。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，其余主要是殘炭。日本在這方面研究較多，我國在這方面也取得一定成效，現在正在進行產業化。

　　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)，大于標準煤(大約 2600kJ/kg)和燃料油(大約4400kJ/kg)。因此經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、設備先進的發達國家采用。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;法國一空調公司開發一種用廢塑料焚燒產生的熱量生產蒸汽的新工藝，蒸汽可供給生產之用，這樣可節約能源。但就我國情況看，焚燒法還較其它方法落后。塑料燃燒時發熱量大，普通爐子易燒壞而且不易燃燒完全，要專門設計燃燒爐，設備維修費用較大，同時燃燒產生的氣體易造成二次污染，還要進行處理。

　　7.接枝改性制備涂料。涂料的制備均由基料添加顏料經攪拌研磨而成。基料為成膜物，聚苯乙烯泡沫由有機高分子組成，經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，只要將其進行改性處理并添加適量的交聯劑，增塑劑，以改善其成膜性能及膜層質量，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，加入引發劑，在一定溫度下滴入丙烯酸進行接枝改性反應，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，不僅增強了涂膜的附著力，而且提高了乳液的穩定性。制得的涂料具有良好的耐熱性、低溫柔韌性和粘接強度。另外，用柔性的丙烯酸丁酯接枝在剛性的聚苯乙烯分子鏈上，可提高聚苯乙烯的柔韌性和附著力，與適當助劑配合，可制成性能良好的防腐涂料。