CN101497681B - 废旧橡胶精细胶粉原位聚合制备高抗冲击性聚苯乙烯 - Google Patents
废旧橡胶精细胶粉原位聚合制备高抗冲击性聚苯乙烯 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101497681B CN101497681B CN2009100608980A CN200910060898A CN101497681B CN 101497681 B CN101497681 B CN 101497681B CN 2009100608980 A CN2009100608980 A CN 2009100608980A CN 200910060898 A CN200910060898 A CN 200910060898A CN 101497681 B CN101497681 B CN 101497681B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rubber powder
- polystyrene
- vinylbenzene
- powder
- high impact
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Graft Or Block Polymers (AREA)
Abstract
本发明提供了一种废旧橡胶精细胶粉原位聚合制备高抗冲击性聚苯乙烯。该高抗冲击性聚苯乙烯含重量67.5％～40.5％的聚苯乙烯与27.1％～54.1％改性的废旧轮胎精细胶粉。本发明的优点是制备工艺简单、成本低，材料抗冲性能好，同时拉伸性能较好。材料的抗冲击性能大于71.1J/m，拉伸强度大于21.2MPa。
Description
技术领域：
本发明涉及一种利用废旧橡胶精细橡胶粉制备抗冲击性聚苯乙烯的技术。即利用原位聚合方法制备出具有高抗冲性能的废旧橡胶精细胶粉/聚苯乙烯材料。
背景技术：
聚苯乙烯(PS)是一种通用热塑性树脂，具有质硬、刚性好、尺寸稳定、电绝缘性好等特点，广泛用于包装材料、建筑材料、电器、家具和玩具等领域。但聚苯乙烯的刚性结构决定了其具有抗冲击性能较差的特点。为了改善聚苯乙烯的脆性，早在20世纪50年代就出现了用橡胶来生产改性聚苯乙烯的方法，即利用橡胶的柔性使聚苯乙烯的脆性降低，韧性增强，提高其抗冲击强度。聚苯乙烯的橡胶改性使得抗冲击强度比通用聚苯乙烯高，扩大了聚苯乙烯的应用场所和范围。
随着橡胶工业的发展，可利用的天然橡胶和石油资源在不断减少，但世界上每年都有大量以废旧轮胎为主的废旧橡胶制品在产生，如何有效利用它们，既节约资源又防止黑色污染，越来越引起人们的关注。本发明利用废旧橡胶粉代替橡胶改性聚苯乙烯。不仅改善聚苯乙烯抗冲击性能，还合理利用废旧制品，有利于循环经济发展。
发明内容：
本发明的目的是利用废旧橡胶精细胶粉与苯乙烯原位聚合，制备一种抗冲击性能的聚苯乙烯。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种高抗冲击性聚苯乙烯，它由重量百分含量67.5％～40.5％的聚苯乙烯与27.1％～54.1％的改性胶粉、0.06％～0.07％的引发剂、余量为增塑剂，经化学接枝共聚而得，其中所述的引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰或过氧化二苯甲酰；所述的增塑剂为60～80号矿物油，优选白油。
所得高抗冲击性聚苯乙烯的抗冲击性能大于71.1J/m，拉伸强度大于21.2MPa。
本发明中所用的改性胶粉为由低温粉碎的100～120目的废旧轮胎精细胶粉，经丙酮或者体积比1∶1的异丙醇与苯的混合溶剂抽提后，微波辐射，再以含重量0.01％～0.03％引发剂的苯乙烯浸泡4小时得到，苯乙烯与胶粉重量比例为1.5～1，所述的引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰或过氧化二苯甲酰。
本发明的高抗冲击性聚苯乙烯的制备方法：首先将苯乙烯、引发剂和增塑剂混合均匀，在100℃温度及氮气保护下进行自由基聚合，在整个聚合反应中后期，即聚合时间3～5小时，加入经活化处理的废旧轮胎精细胶粉及降粘剂乙苯，升温至120～130℃反应2小时，再于160℃减压蒸馏脱去残余的苯乙烯单体和降粘剂乙苯，即得。
本发明将苯乙烯与精细胶粉进行共聚，使胶粉与苯乙烯在聚合过程中，扩散于胶粉里的苯乙烯与胶粉形成原位接枝、互穿的网络结构，这样使胶粉与聚苯乙烯之间具有较好的相容性与较强的结合力，使胶粉相能分散外界的冲击力从而提高聚苯乙烯的抗冲击性能。
本发明的关键技术为苯乙烯的聚合和胶粉的活化处理。
整个聚苯乙烯的聚合反应包括两个方面：其一是苯乙烯的均聚，其二是苯乙烯与胶粉的接枝共聚。反应都为自由基聚合，聚苯乙烯为材料连续相，胶粉为分散相，聚苯乙烯的分子量和转化率直接影响材料的综合性能，分子量大和转化率高的聚苯乙烯综合性能好。由于胶粉为混合物，胶粉的加入会降低聚合效率，延长聚合诱导期，所以要对胶粉进行前期处理，并在聚合反应的中后期加入，以降低胶粉对聚苯乙烯聚合的影响。整个反应在氮气保护下进行，并使用含双官能团的混合引发剂，以提高引发效率和聚合物分子量。反应开始在低于100℃的温度下进行，加入胶粉后升温120℃以上，以提高苯乙烯转化率和胶粉的接枝率。
随着反应转化率的增加和聚合物分子量的增大，产物黏度会越来越大，会增加搅拌负荷，所以反应后期可加入降粘剂，使用乙苯作为本发明的降粘剂，在反应结束时进行减压蒸馏，除去未反应的苯乙烯单体和降粘剂乙苯。
胶粉的活化处理：废旧轮胎精细胶粉选用低温粉碎法生产的胶粉，低温粉碎(主要是液氮法生产的)精细胶粉粒径较小，比表面积较大，表面氧化程度较低，更适合于本发明的所述方法进行活化改性。胶粉的粒径越小，在改性基材中分布越均匀，改性材料性能会更稳定。胶粉与苯乙烯混合前要对胶粉进行预处理，由于胶粉为一种混合物，含大量非橡胶烃的物质，在胶粉与活性单体接枝聚合过程中胶粉里的杂质会影响聚合，降低聚合效率。用丙酮或者体积比1∶1的异丙醇与苯的混合溶剂进行抽提，除去里面的一些无机物，不仅提高引发剂的引发效率，同时提高了橡胶烃的百分含量。抽提的时间控制在抽提至溶剂为无色时止。为了胶粉与苯乙烯有充分的接触面积，以便苯乙烯与胶粉发生接枝共聚，所以将胶粉首先在苯乙烯中浸泡，由于胶粉为交联的硫化胶粉，在苯乙烯中不能溶解，只能溶胀，溶胀度与胶粉的交联度有关，溶胀度高时胶粉与苯乙烯接触量更多，可以提高接枝率，所以对交联度较高的胶粉预先进行微波辐射，微波可以打断胶粉里的S-S、S-C键，降低胶粉的交联度，提高胶粉的溶胀率，微波强度450～700W，时间控制在2～5分钟之间，时间太短链不断或断的太少，时间太长积聚的热量会让胶粉熔融而结团，还会消耗胶粉里残留的双键。
具体实施方式
以下结合实施例进一步说明本发明，但并非限制本发明权利要求保护的范围。
实施例1
改性胶粉A制备：
将120目胶粉用滤布包好置于快速抽提器中，用体积比为1∶1的苯与异丙醇混合溶剂，在100℃下，抽提12小时，取出滤布里的胶粉烘干；将烘干后的胶粉以450W的微波辐射5分钟，加入与胶粉等质量的含有质量比0.01％过氧化苯甲酰的苯乙烯，浸泡胶粉4小时，使苯乙烯完全渗透于胶粉之中，即制得改性胶粉A。
实施例2
改性胶粉B制备：
将120目胶粉用滤布包好置于快速抽提器中，用体积比为1∶1的苯与异丙醇混合溶剂，在100℃下，抽提12小时，取出滤布里的胶粉烘干；将烘干后的胶粉以450W的微波辐射5分钟，加入与胶粉质量比为1.5∶1的含有质量比0.01％过氧化苯甲酰的苯乙烯，浸泡胶粉4小时，使苯乙烯完全渗透于胶粉之中，即制得改性胶粉B。
实施例3
改性胶粉C制备：
将100目胶粉用滤布包好置于快速抽提器中，用体积比为1∶1的苯与异丙醇混合溶剂，在100℃下，抽提12小时，取出滤布里的胶粉烘干；将烘干后的胶粉以700W的微波辐射3分钟，加入与胶粉等质量的含有质量比0.01％过氧化苯甲酰的苯乙烯将胶粉浸泡4小时，使苯乙烯完全渗透于胶粉之中，即制得改性胶粉C。
实施例4
改性胶粉D-1制备：
将100目胶粉用滤布包好置于快速抽提器中，用体积比为1∶1的苯与异丙醇混合溶剂，在100℃下，抽提12小时，取出滤布里的胶粉烘干。将烘干后的胶粉以700W的微波辐射3分钟，加入与胶粉质量比为1.5∶1的含有质量比0.01％过氧化苯甲酰的苯乙烯将胶粉浸泡4小时，使苯乙烯完全渗透于胶粉之中，即制得改性胶粉D-1。
实施例5
改性胶粉D-2制备：
将100目胶粉用滤布包好置于快速抽提器中，用体积比为1∶1的苯与异丙醇混合溶剂，在100℃下，抽提12小时，取出滤布里的胶粉烘干。将烘干后的胶粉以700W的微波辐射3分钟，加入与胶粉质量比为1.5∶1的含有质量比0.01％过氧化二苯甲酰的苯乙烯将胶粉浸泡4小时，使苯乙烯完全渗透于胶粉之中，即制得改性胶粉D-2。
实施例6
改性胶粉D-3制备：
将100目胶粉用滤布包好置于快速抽提器中，用丙酮作为溶剂，在100℃下，抽提12小时，取出滤布里的胶粉烘干。将烘干后的胶粉以700W的微波辐射3分钟，加入与胶粉质量比为1.5∶1的含有质量比0.01％偶氮二异丁腈的苯乙烯将胶粉浸泡4小时，使苯乙烯完全渗透于胶粉之中，即制得改性胶粉D-3。
实施例7
高抗冲击性聚苯乙烯制备：
在带加热装置、控温装置、通氮装置、搅拌装置、冷却装置的50升反应釜中加入苯乙烯25千克，引发剂过氧化苯甲酰25克，2千克增塑剂白油混合均匀，抽真空通氮，氮气保护下搅拌升温至100℃，反应1～2小时后，反应物黏度变大，3小时再加入3千克乙苯，10千克改性胶粉A，升温至130℃，反应3小时，在160℃下减压蒸馏，脱去乙苯及未反应苯乙烯单体。产物在160℃下从釜底出料口，进入冷凝水槽冷却。分别采用国标GB1043、GB1040、GB3682测试样品，测得其冲击强度71.1J/m，拉伸强度21.2MPa。
实施例8
在带加热装置、控温装置、通氮装置、搅拌装置、冷却装置的50升反应釜中加入苯乙烯25千克，引发剂过氧化苯甲酰25克，2千克增塑剂白油混合均匀，抽真空通氮，氮气保护下搅拌升温至100℃，反应1～2小时反应物黏度变大，3小时后再加入3千克乙苯，10千克改性胶粉B，升温至130℃，继续反应3小时，然后在160℃下减压蒸馏，脱去乙苯及未反应苯乙烯单体。产物在160℃下从釜底出料口，进入冷凝水槽冷却。分别采用国标GB1043、GB1040、GB3682国标测试样品，测得其冲击强度72.3J/m，拉伸强度22.3MPa。
实施例9
在带加热装置、控温装置、通氮装置、搅拌装置、冷却装置的50升反应釜中加入苯乙烯25千克，引发剂过氧化苯甲酰25克，2千克增塑剂白油混合均匀，抽真空通氮，氮气保护下搅拌升温至100℃，反应1～2小时反应物黏度变大，3小时加入3千克乙苯，10千克改性胶粉C，升温至130℃，继续反应3小时，然后在160℃下减压蒸馏，脱去乙苯及未反应苯乙烯单体。产物在160℃下从釜底出料口，进入冷凝水槽冷却。分别采用国标GB1043、GB1040、GB3682国标测试样品，测得其冲击强度71.3J/m，拉伸强度21.8MPa。
实施例10
在带加热装置、控温装置、通氮装置、搅拌装置、冷却装置的50升反应釜中加入苯乙烯15千克，引发剂过氧化苯甲酰25克，2千克增塑剂白油混合均匀，抽真空通氮，氮气保护下搅拌升温至100℃，反应1～2小时反应物黏度变大，3小时后加入3千克乙苯，20千克改性胶粉D-1，升温至130℃，继续反应3小时，然后在160℃下减压蒸馏，脱去乙苯及未反应苯乙烯单体。产物在160℃下从釜底出料口，进入冷凝水槽冷却。采用国标测试样品，测得其冲击强度71.5J/m，拉伸强度22.1MPa。
实施例11
在带加热装置、控温装置、通氮装置、搅拌装置、冷却装置的50升反应釜中加入苯乙烯25千克，引发剂过氧化二苯甲酰25克，2千克增塑剂白油混合均匀，抽真空通氮，氮气保护下搅拌升温至100℃，反应1～2小时反应物黏度变大，4小时后加入3千克乙苯，10千克改性胶粉D-2，升温至130℃，继续反应3小时，然后在160℃下减压蒸馏，脱去乙苯及未反应苯乙烯单体。产物在160℃下从釜底出料口，进入冷凝水槽冷却。采用国标测试样品，测得其冲击强度75.5J/m，拉伸强度24.1MPa。
实施例12
在带加热装置、控温装置、通氮装置、搅拌装置、冷却装置的50升反应釜中加入苯乙烯25千克，引发剂偶氮二异丁腈25克，2千克增塑剂白油混合均匀，抽真空通氮，氮气保护下搅拌升温至100℃，反应1～2小时反应物黏度变大，5小时后加入3千克乙苯，10千克改性胶粉D-3，升温至130℃，继续反应3小时后，在160℃下减压蒸馏，脱去乙苯及未反应苯乙烯单体。产物在160℃下从釜底出料口，进入冷凝水槽冷却。采用国标测试样品，测得其冲击强度74.3J/m，拉伸强度23.1MPa。
Claims (4)
1.一种高抗冲击性聚苯乙烯，其特征在于：它由重量百分含量67.5％～40.5％的聚苯乙烯与27.1％～54.1％的改性胶粉、0.06％～0.07％的引发剂、余量为增塑剂，经化学接枝共聚而得，其中所述的引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰或过氧化二苯甲酰；所述的增塑剂为60～80号矿物油；所述的改性胶粉由低温粉碎的100～120目的废旧轮胎精细胶粉，经丙酮或者体积比1∶1的异丙醇与苯的混合溶剂抽提后，微波辐射，再以含重量0.01％～0.03％引发剂的苯乙烯浸泡4小时得到，苯乙烯与胶粉重量比例为1.5～1，所述的引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰或过氧化二苯甲酰。
2.根据权利要求1所述的高抗冲击性聚苯乙烯，其特征在于，所述的增塑剂为白油。
3.根据权利要求1或2所述的高抗冲击性聚苯乙烯，其特征在于，其抗冲击性能大于71.1J/m，拉伸强度大于21.2MPa。
4.权利要求1所述的高抗冲击性聚苯乙烯的制备方法，其特征在于：首先将苯乙烯、引发剂和增塑剂混合均匀，在100℃温度及氮气保护下进行自由基聚合，在整个聚合反应中后期，即聚合时间3～5小时，加入经改性处理的废旧轮胎精细胶粉及降粘剂乙苯，升温至120～130℃反应2小时，再于160℃减压蒸馏脱去残余的苯乙烯单体和降粘剂乙苯，即得。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009100608980A CN101497681B (zh) | 2009-02-27 | 2009-02-27 | 废旧橡胶精细胶粉原位聚合制备高抗冲击性聚苯乙烯 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009100608980A CN101497681B (zh) | 2009-02-27 | 2009-02-27 | 废旧橡胶精细胶粉原位聚合制备高抗冲击性聚苯乙烯 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101497681A CN101497681A (zh) | 2009-08-05 |
| CN101497681B true CN101497681B (zh) | 2011-01-12 |
Family
ID=40944965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2009100608980A Expired - Fee Related CN101497681B (zh) | 2009-02-27 | 2009-02-27 | 废旧橡胶精细胶粉原位聚合制备高抗冲击性聚苯乙烯 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101497681B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103360551B (zh) * | 2012-04-09 | 2015-10-28 | 上海英科实业有限公司 | 一种提高聚苯乙烯废塑料力学性能的分子链调节剂的制备方法 |
| CN103694500B (zh) * | 2013-11-15 | 2015-11-25 | 西安汉华橡胶科技有限公司 | 一种含聚冰片烯的阻尼橡胶的生产方法 |
| CN107777967A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-03-09 | 天津市交通科学研究院 | 一种抗裂型胶粉水泥稳定碎石混合料及其制备方法 |
| CN111875746A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-11-03 | 安徽联科水基材料科技有限公司 | 一种高抗冲透明gpps改性方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1603359A (zh) * | 2003-09-30 | 2005-04-06 | 河南科技大学 | 一种高抗冲聚苯乙烯及其制备方法 |
-
2009
- 2009-02-27 CN CN2009100608980A patent/CN101497681B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1603359A (zh) * | 2003-09-30 | 2005-04-06 | 河南科技大学 | 一种高抗冲聚苯乙烯及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 吕百龄.废旧橡胶制品的回收利用.《橡塑技术与装备》.2004,第30卷(第7期),16-19. * |
| 李莉等.用废旧橡胶改性塑料技术的研究进展.《合成橡胶工业》.1998,第21卷(第5期),314-318. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101497681A (zh) | 2009-08-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1078610A (en) | Process for treating coal and products produced thereby | |
| CN101497681B (zh) | 废旧橡胶精细胶粉原位聚合制备高抗冲击性聚苯乙烯 | |
| Owolabi et al. | Coconut‐fiber‐reinforced thermosetting plastics | |
| CN102942797A (zh) | 一种植物纤维木塑复合材料及其制备方法 | |
| Mahdi et al. | Physiochemical properties of polymer mortar composites using resins derived from post-consumer PET bottles | |
| CN108192138B (zh) | 用做橡胶填料碳纳米管的改性方法 | |
| CN101492517A (zh) | 聚丙烯接枝聚合物的制备方法 | |
| CN104845652A (zh) | 煤直接液化残渣的处理方法 | |
| Zhang et al. | Co-pyrolysis of lychee and plastic waste as a source of bioenergy through kinetic study and thermodynamic analysis | |
| Zhao et al. | A mussel-inspired high bio-content thermosetting polyimine polymer with excellent adhesion, flame retardancy, room-temperature self-healing and diverse recyclability | |
| CN102020752A (zh) | 硅原位杂化接枝改性含聚共轭二烯烃胶乳的方法 | |
| CN107722595B (zh) | 一种纤维-石墨烯-热塑性聚芳醚多尺度复合材料的制备方法 | |
| CN103755926B (zh) | 缩合多核多环芳烃树脂及其制备方法 | |
| CN102492198B (zh) | 一种聚烯烃环境友好复合材料的制备方法 | |
| Quirino et al. | Synthesis and properties of soy hull‐reinforced biocomposites from conjugated soybean oil | |
| CN101693779B (zh) | 一种复合材料及其制备方法 | |
| CN108774380B (zh) | 一种树脂基复合材料用添加型阻燃剂的制备方法 | |
| CN101880346A (zh) | 高含量顺-1,4-聚异戊二烯的合成方法 | |
| CN107312128A (zh) | 聚烯烃接枝共聚物及其制备方法 | |
| Xia et al. | Novel thermosets from the cationic copolymerization of modified linseed oils and dicyclopentadiene | |
| CN109825022B (zh) | 一种可逆交联三元乙丙橡胶及其制备方法 | |
| CN100575373C (zh) | 一种高苯乙烯橡胶的制备方法 | |
| Zhao et al. | Effect of bamboo particle blending system on the properties of its composites | |
| CN114524972A (zh) | 一种低温零压无水橡胶低氧催化再生方法 | |
| CN105602268B (zh) | 一种植物纤维增强生物基热固性树脂复合材料 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110112 Termination date: 20170227 |