CN103011664B - 利用废旧聚苯乙烯塑料生产高效减水剂及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高效减水剂生产技术领域，具体地说是一种利用废旧高分子聚苯乙烯塑料废弃物生产高效减水剂及其生产方法。本发明是这样实现的：将废旧聚苯乙烯塑料加热融化，添加催化剂在高温下降解，降解的物料与冷凝液体一起加入到反应器中，再加入硫酸磺化，加入甲醛缩合，用碱中和至Ph=7～9，即得聚苯乙烯高效减水剂。本发明制造的聚苯乙烯高效减水剂具有如下优点：1）通过高温降解，使聚苯乙烯分子量降低到适宜大小，再通过磺化，使其具有高表面活性，与溶剂法相比，减水率高，活性高。2）聚苯乙烯高温降解物完全回收参与磺化反应，不会带来二次污染。3）在磺化步骤中不使用溶剂，降低磺化剂倍数，减少产品中的副产物，提高有效含量，与溶剂法相比，避免了溶剂带来的二次污染。

Description

利用废旧聚苯乙烯塑料生产高效减水剂及其生产方法
技术领域
本发明涉及高效减水剂生产技术领域，具体地说是一种利用废旧高分子聚苯乙烯塑料废弃物生产高效减水剂及其生产方法。
背景技术
塑料制品给人们的生产生活带来了极大的方便,但废弃的塑料制品,特别是聚苯乙烯塑料泛滥成灾,给我们生存的环境造成的污染是触目惊心的。作为包装材料、快餐用的聚苯乙烯塑料年产量巨大,而废弃不用后,在常温下很难裂解和降解。对这种废弃的聚苯乙烯塑料,进行回收,改性并加以利用既可变废为宝,又可避免环境污染。
通过检索专利，废弃的聚苯乙烯塑料用于减水剂生产的文献中有人在该方面作了一些工作，比如：专利01103534.X 早强型改性废旧聚苯乙烯复合减水剂，没有提到减水剂合成生产技术。专利200510018096.5利用废旧聚苯乙烯制备聚苯乙烯磺化物，专利提到了在有机溶剂中用硫酸磺化，在实际生产过程中还存在许多问题：在磺化过程中容易出现粘聚、用磺化剂量大、有机溶剂不容易回收或者回收成本高等问题。专利95103865.6用于废旧聚苯乙烯塑料催化降解为苯乙烯的催化剂，而没有应用到减水剂生产技术领域。
本发明的目的是研制一种采用一步法降解废旧聚苯乙烯塑料，再通过磺化、缩合、中和而得到高效减水剂的生产工艺，可直接工业化生产。
发明内容
通常聚苯乙烯的分子量为5～20万，由于聚苯乙烯的分子量过高，在磺化过程中容易出现粘聚、溶胀，不易融于水，而适宜溶于水且在水泥中起到减水作用的，其磺化物的分子量一般在1000～30000之间，所以要想使它具有一定的表面活性，首先必须降低其分子量，其次在磺化步骤中不使用溶剂，降低磺化剂倍数，减少产品中的副产物，提高有效含量，才能提高减水剂产品性能，所以以上两点是本发明关键所在。
本发明的目的是提供一种操作简便的利用废旧聚苯乙烯直接生产高效减水剂工艺，无二次污染排放，提高了资源利用率，效果明显。
为此本发明是这样实现的：
（1）在金属容器中将废旧聚苯乙烯塑料加热融化，添加催化剂在高温下降解，催化剂质量分数占废旧聚苯乙烯塑料质量的0.1%～10%，温度100～400℃，反应时间1～10小时，得到分子量1000～30000的物料，然后冷却、粉碎至50～300目的粉料，备用，反应的尾气通过冷凝器冷凝成液体收集起来用于步骤（2）；
（2）将上述（1）降解的物料与冷凝液体一起加入到反应器中，再加入1～3倍质量分数的硫酸磺化，升高温度至100～300℃，反应时间1～10小时，取少量液体置于冷水中能完全溶于水中时，终止反应，降温至50℃以下；
（3）将（2）得到的物料按摩尔比例1：0.5～3加入甲醛缩合，温度80～120℃，缩合时间2～10小时；
（4）将（3）反应料用碱中和至Ph=7～9，即得聚苯乙烯高效减水剂；
（5）将上述（1）降解的粉料加入到反应器中，加入1～3倍质量分数的硫酸磺化，升高温度至100～300℃，反应时间1～10小时，取少量液体置于冷水中能完全溶于水中时，终止反应，降温至80℃以下，用碱中和至Ph=7～9，即得聚苯乙烯高效减水剂。
作为优选技术方案，其特征在于所述步骤（1）将废旧聚苯乙烯塑料在适量催化剂下降解，得到适合于高效减水剂要求的分子量，催化剂可以是碱性氧化物，比如氧化钙、氧化钠、氧化钾、氧化铁等，还可以是分子筛等。
作为优选技术方案，其特征在于所述步骤（1）将废旧聚苯乙烯塑料在适量催化剂下降解，降解温度100～400℃。
作为优选技术方案，其特征还在于所述步骤（2）将降解的物料加入1～3倍质量分数的硫酸磺化，这里所述的硫酸可以是98%浓硫酸、20%发烟硫酸、25%发烟硫酸、65%发烟硫酸等。
作为优选技术方案，其特征还在于所述步骤（2）硫酸磺化温度为100～300℃。
作为优选技术方案，其特征还在于所述步骤（3）甲醛是指液体甲醛，还可以是多聚甲醛。
作为优选技术方案，其特征还在于所述步骤（5）是指将上述（1）降解的粉料加入到反应器中，不再加入所述（1）冷凝的液体，省去步骤（3），即得高浓型聚苯乙烯高效减水剂。
作为优选技术方案，其特征还在于所述步骤（4）（5）中和使用的碱是碱性物质和强碱弱酸盐，包括液体或固体的氢氧化钠、氢氧化钾、生石灰、熟石灰、石粉等。
作为优选技术方案，其特征还在于所述步骤（4）（5）用生石灰、熟石灰、石粉中和时，即得高浓型聚苯乙烯高效减水剂。
本发明制造的聚苯乙烯高效减水剂具有如下优点：
1） 通过高温降解，使聚苯乙烯分子量降低到适宜大小，再通过磺化，使其具有高表面活性，与溶剂法相比，减水率高，活性高。
2） 聚苯乙烯高温降解物完全回收参与磺化反应，不会带来二次污染。
3） 在磺化步骤中不使用溶剂，降低磺化剂倍数，减少产品中的副产物，提高有效含量，与溶剂法相比，避免了溶剂带来的二次污染。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例一
（1）在金属容器中将500g废旧聚苯乙烯塑料融化、加入2克氧化钙，升温至230℃，反应时间5小时，得到降解的物料，然后冷却、粉碎，至100目备用。反应的尾气通过冷凝器冷凝收集50克。
（2）将上述（1）降解的物料200克与冷凝液体20克一起加入到1000ml烧瓶中，加入296克20%发烟硫酸，升高温度至180℃，反应时间4～6小时，取少量液体置于冷水中能完全了溶于水中时，终止反应，降温至50℃，加水100克。
（3）将（2）得到的物料在温度95～105℃时，滴加171克甲醛（37%），在温度100～110℃时缩合8小时。
（4）将（3）反应料用氢氧化钠中和至Ph=7～9，即得聚苯乙烯高效减水剂。
本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所 作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
实施例二
（1）在金属容器中将500g废旧聚苯乙烯塑料融化、加入2克氧化钠，升温至260℃，反应时间5小时，得到降解的物料，然后冷却、粉碎，至100目备用。反应的尾气通过冷凝器冷凝收集50克。
（2）将上述（1）降解的物料200克与冷凝液体20克一起加入到1000ml烧瓶中，加入200克65%发烟硫酸，升高温度至150℃，反应时间4～6小时，取少量液体置于冷水中能完全了溶于水中时，终止反应，降温至50℃，加水100克。
（3）将（2）得到的物料在温度95～105℃时，滴加200克甲醛（37%），在温度100～110℃时缩合8小时。
（4）将（3）反应料用氢氧化钠中和至Ph=7～9，即得聚苯乙烯高效减水剂。
本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所 作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (7)

1.利用废旧聚苯乙烯塑料生产高效减水剂的生产方法，其特征在于：所述方法步骤如下：
1）在金属容器中将废旧聚苯乙烯塑料加热融化，添加催化剂在高温下降解，所述催化剂采用氧化钠，废旧聚苯乙烯塑料与氧化钠的质量比为250:1，温度100～400℃，反应时间1～10小时，得到分子量1000～30000的物料，然后冷却、粉碎至50～300目的粉料，备用，反应的尾气通过冷凝器冷凝成液体收集起来用于步骤2）；
2）将上述1）降解的物料与冷凝液体一起加入到反应器中，再加入1～3倍质量分数的硫酸磺化，升高温度至100～300℃，反应时间1～10小时，取少量液体置于冷水中能完全溶于水中时，终止反应，降温至50℃以下 ；
3）将2）得到的物料按摩尔比例 1 ：0.5 ～ 3 加入甲醛缩合，温度 80 ～ 120℃，缩合时间 2 ～ 10 小时 ；
4）将3）反应料用碱中和至pH=7 ～ 9，即得聚苯乙烯高效减水剂。
2.根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于，所述步骤2）将降解的物料加入 1 ～ 3 倍质量分数的硫酸磺化，这里所述的硫酸为98%浓硫酸、20%发烟硫酸、25%发烟硫酸、65%发烟硫酸。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3）甲醛是指液体甲醛。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3）甲醛由多聚甲醛代替。
5.根据权利要求 1 所述方法，其特征在于所述步骤4）用生石灰、熟石灰、石粉中和时，得高浓型聚苯乙烯高效减水剂。
6.利用废旧聚苯乙烯塑料生产高效减水剂的生产方法，其特征在于：所述方法步骤如下：
1）在金属容器中将废旧聚苯乙烯塑料加热融化，添加催化剂在高温下降解，所述催化剂采用氧化钠，废旧聚苯乙烯塑料与氧化钠的质量比为250:1，温度100～400℃，反应时间1～10小时，得到分子量1000～30000的物料，然后冷却、粉碎至50～300目的粉料，备用；
2）将上述1）降解的粉料加入到反应器中，加入 1 ～ 3 倍质量分数的硫酸磺化，升高温度至100～300℃，反应时间1～10小时，取少量液体置于冷水中能完全溶于水中时，终止反应，降温至80℃以下，用碱中和至pH=7 ～ 9，即得聚苯乙烯高效减水剂。
7.根据权利要求 6 所述方法，其特征在于所述步骤2）用生石灰、熟石灰、石粉中和时，得高浓型聚苯乙烯高效减水剂。
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