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1、鑄造用EPS粘結(jié)劑的合成工藝?李英民，劉云峰，任玉艷?(沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)，遼寧沈陽(yáng)110023)? 摘要：本文論述了如何利用廢聚苯乙烯泡沫通過(guò)改性、增塑合成鑄造用的粘結(jié)劑的工藝過(guò)程。并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了混合溶劑的配比，改性劑、增塑劑的用量等對(duì)粘結(jié)劑粘結(jié)性能的影響，確定出了最佳的試劑配比及合成工藝。? 關(guān)鍵詞：聚苯乙烯；改性劑；增塑劑? l前言?發(fā)泡聚苯乙烯有質(zhì)輕、吸震、易成型、成本低等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)今世界上應(yīng)用最廣泛的塑料之一。我國(guó)80年代開始使用這種材料，這些年發(fā)展很快，已成為全世界十大塑料制品生產(chǎn)國(guó)之一。EPS大都是一次性使用，所以廢塑料的污染問(wèn)題也越來(lái)越
2、嚴(yán)重。世界上很多國(guó)家都研究如何回收廢EPS。因此，探討廢聚苯乙烯泡沫塑料的處理方法是科研工作者的熱門課題。目前研究的重點(diǎn)主要在利用廢聚苯乙烯泡沫塑料熱降解回收苯乙烯單體，制取涂料、防水材料、膠粘劑等。本文介紹一種用廢聚苯乙烯泡沫塑料制鑄造粘結(jié)劑的方法，并研究成分配比、改性劑、增塑劑等對(duì)粘接劑的影響。? 2EPS乳液粘結(jié)劑的合成? 2.1實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)藥品?實(shí)驗(yàn)合成儀器：J50型電動(dòng)攪拌器、型砂強(qiáng)度測(cè)試儀、錘擊式制樣機(jī)等。?實(shí)驗(yàn)所需藥品：二甲苯、丙酮、乙酸已酯、OP一10、磺酸鈉、E劑、B劑、松節(jié)油。? 2.2混合溶劑的確定?利用廢棄聚苯乙烯研制鑄造
3、用粘接劑，混合溶劑的選用不僅決定了粘接劑的成本，而且還決定了其毒性的高低及其性能的好壞。理想的溶劑應(yīng)具有以下籍點(diǎn)：(1)具有很強(qiáng)的溶解力；(2)易與其他溶劑混合且混砂時(shí)有較好的分散性；(3)溶劑具有最小的毒性以減少對(duì)人體的傷害；(4)價(jià)廉易得且揮發(fā)速度適中等。?根據(jù)化學(xué)知識(shí)我們知道，溶解強(qiáng)弱可以根據(jù)聚苯乙烯與溶劑的溶解參數(shù)差來(lái)確定，即一般溶解度參數(shù)相近原則。如表1列舉了一些物質(zhì)的溶解度參數(shù)。 溶劑溶解能力的強(qiáng)弱取決于溶劑分子和高分子聚合物間的親合力，親合力決定了溶劑向高分子聚合物分子間隙中擴(kuò)散的難易。通常當(dāng)溶解度參數(shù)δ值的差值即
4、δ1—δ2
5、<1.3時(shí)
6、，兩種物質(zhì)就能夠溶解。因此，我們選用了二甲苯、乙酸乙酯、丙酮做為制取膠粘劑的混合溶劑。并確定三者的比例為3：3：4。? 2.3溶質(zhì)量的確定?對(duì)于一種溶劑來(lái)講，溶解物質(zhì)的能力是一定的。超過(guò)溶解能力，就會(huì)溶不了，而達(dá)不到溶解的極限，又會(huì)存在影響性能的問(wèn)題，不能充分的挖掘溶劑的能力。因此，在合成的過(guò)程中，合適的加入量不但能充分利用溶劑的性能，還可以達(dá)到一個(gè)理想的效果。為此我們做了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。?由圖1我們知道：隨著溶質(zhì)量的增加，砂樣初始強(qiáng)度先增加后下降。我們選擇的溶質(zhì)加人量是42克，即取：溶質(zhì)(克)／溶劑(m1)=0.42時(shí)效果較佳。? 2.4改性
7、劑對(duì)粘結(jié)劑的影響?要合成鑄造用的EPS粘接劑，改性劑的選擇至關(guān)重要。因?yàn)榫郾揭蚁┦欠菢O性物質(zhì)，其分子中因含有苯環(huán)提高了剛性，降低了鏈節(jié)的柔韌性，性脆而易斷閻。用它作粘接劑就必須用極性的物質(zhì)對(duì)其改性，在聚苯乙烯分子鏈上引入極性基團(tuán)，增加粘接劑的附著力，這是利用廢塑料生產(chǎn)粘接劑的關(guān)鍵。綜合考查各種常用的EPS改性劑，我們選擇E劑作為我們實(shí)驗(yàn)的改性劑。E劑是一種強(qiáng)極性的物質(zhì)，含有強(qiáng)極性基團(tuán)，極少量的用量就能得到很好的改性效果。表3列出了改性劑對(duì)粘結(jié)劑初始強(qiáng)度的影響。由表中的數(shù)據(jù)畫出的曲線圖如圖2所示。我們可以看出改性劑的用量占到EPS用量的2.7％時(shí)改性效果最
8、好，所以我們確定的改性劑用量為EPS用量的2.7％。? 2.5乳化劑?乳化劑是一類能使互不相溶的液體形成穩(wěn)定乳液的化合物。它們都是有表面活性的物質(zhì)，能降低界面張力，使不相溶液體乳化。乳化劑種類影響乳液的穩(wěn)定性，非離子型乳化劑賦予乳液好的化學(xué)穩(wěn)定性，陰離子乳化劑賦予乳液好的機(jī)械穩(wěn)定性。我們選用非離子乳化劑OP一10與陰離子乳化劑十二烷基磺酸鈉和硫酸鈉組成復(fù)合體系。陰離子乳化劑采用1：1比例，非離子與陰離子乳化劑比例為2：1，乳化劑的用量占溶劑體積的2.6％時(shí)穩(wěn)定性最好。? 2.6增塑劑?聚苯乙烯是線性結(jié)構(gòu)，苯環(huán)側(cè)基在主鏈上的位置是無(wú)規(guī)則，無(wú)定性的。使主
9、鏈變硬，造成軟化點(diǎn)較高，常溫下較脆。因此除了對(duì)聚苯乙烯進(jìn)行改性外，還要加人一定的物質(zhì)優(yōu)化粘結(jié)劑的性能，即在乳液中加入增塑劑。增大了鏈問(wèn)的距離，減少了范德華力的作用，使鏈段活動(dòng)能力增大，從而降低了軟化溫度，借以制得韌性好的粘結(jié)劑㈣。我們選擇了與EPS有較好的相溶性的B劑作為粘結(jié)劑的增塑劑。且增塑劑對(duì)砂樣初始強(qiáng)度的影響見(jiàn)表4。?由表4我們知道B劑用量占EPS用量的10％左右時(shí)，粘結(jié)性能是最好的，所以我們選擇的B劑用量是占EPS用量的8—10％。? 2.7穩(wěn)定劑?粘結(jié)劑在混砂實(shí)驗(yàn)中揮發(fā)速度過(guò)快，與實(shí)際生產(chǎn)中的要求不符。為了改變這種情況，減緩溶劑揮發(fā)速度，延長(zhǎng)
10、型砂使用時(shí)間，我們?cè)谡辰Y(jié)劑中加人穩(wěn)定劑。選擇穩(wěn)定劑的條件是：沸點(diǎn)比較高，常溫下?lián)]
