CN104817772A - 一种废旧发泡聚苯乙烯回收利用的新方法 - Google Patents

一种废旧发泡聚苯乙烯回收利用的新方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种废旧发泡聚苯乙烯回收利用的新方法，属于聚合物科学领域，按照下述步骤进行：1)废旧发泡聚苯乙烯回收造粒；2)接枝母料的制备：利用Friedel-Graft烷基化反应制备三元乙丙橡胶接枝回收聚苯乙烯母料；3)将三元乙丙橡胶接枝回收聚苯乙烯母料加入三元乙丙橡胶中，加入其他助剂配合成胶料进行硫化，即得到含有回收聚苯乙烯的三元乙丙橡胶的硫化胶。本发明一种废旧发泡聚苯乙烯回收利用的新方法，对废旧EPS回收再利用、节约EPDM生胶和改善EPDM硫化胶部分力学性能有明显的应用价值。

Description

一种废旧发泡聚苯乙烯回收利用的新方法
技术领域
本发明属于聚合物科学领域，涉及一种废旧发泡聚苯乙烯回收利用的新方法，特指利用阳离子接枝技术实现对废旧发泡聚苯乙烯的回收利用。
背景技术
发泡聚苯乙烯是一种密度低、减震性好、保温隔热性能优良、隔音效果好、防水的热塑性材料，被广泛应用于夹芯墙板、外墙保温材料、包装领域、可降解发泡餐具、泡沫浮材等多个领域中，废旧的发泡聚苯乙烯不仅给环境造成了极大的危害，也是对可回收资源的极大浪费。因此，对废旧发泡聚苯乙烯进行回收再利用具有重要意义。目前，废旧发泡聚苯乙烯回收再利用的手段很多，不过国内外还没有关于废旧聚苯乙烯应用到三元乙丙橡胶中的专利报道。本发明公开了一种废旧发泡聚苯乙烯回收利用的新方法，采用大分子阳离子接枝技术，将回收得到的废旧发泡聚苯乙烯制成接枝母料，加入三元乙丙橡胶中去，得到的产品性能稳定，成本低，具有明显的应用价值。
发明内容
本发明公开了一种废旧发泡聚苯乙烯回收利用的新方法，尤其涉及大分子阳离子接枝技术和橡塑共混技术的新思路。
本发明一种废旧发泡聚苯乙烯回收利用的新方法，按照下述步骤进行：
1)废旧发泡聚苯乙烯的回收造粒：
将废旧发泡聚苯乙烯分选、洗涤、干燥、粉碎，在200℃以上使用挤出造粒设备进行熔融脱泡、挤出、造粒，得到回收聚苯乙烯粒料。
2)接枝母料的制备
在混合设备中加入回收聚苯乙烯颗粒、三元乙丙橡胶、路易斯酸催化剂；在温度为120℃-160℃、转速为60r/min的条件下进行熔融接枝反应，最终得到三元乙丙橡胶接枝回收聚苯乙烯母料；
3)回收聚苯乙烯在三元乙丙橡胶中的应用
将上述得到的三元乙丙橡胶接枝回收聚苯乙烯母料与三元乙丙橡胶按一定比例配合，在温度为120℃-140℃的混合设备上混炼，加入其他助剂配合成胶料进行硫化，即得到含有回收聚苯乙烯颗粒的三元乙丙橡胶的硫化胶。
其中步骤(1)所述废旧发泡聚苯乙烯是常见的用于包装领域的发泡聚苯乙烯。
其中步骤(1)所述挤出设备是单螺杆挤出造粒机。
其中步骤(2)所述混合设备为开炼机、密炼机和挤出机，最佳的是密炼机。
其中步骤(2)所述三元乙丙橡胶的第三单体为ENB，ENB含量为1.5％-8％，三元乙丙橡胶的用量为共混物总质量的50％-70％。
其中步骤(2)所述回收聚苯乙烯颗粒由步骤(1)制得。
其中步骤(2)所述路易斯酸是无水三氯化铝，用量为共混总质量的0.2-3.0％。
其中步骤(2)所述得到的三元乙丙橡胶接枝回收聚苯乙烯母料中聚苯乙烯接枝率为17％-21％；
其中步骤(3)所述混合设备指开炼机、密炼机。
其中步骤(3)所述比例为三元乙丙橡胶接枝回收聚苯乙烯母料与三元乙丙橡胶的质量之比，可根据制品性能要求进行调节。
本发明得到的三元乙丙橡胶的硫化胶，其拉伸强度、断裂伸长率、硬度及撕裂强度显著优于三元乙丙橡胶的纯硫化胶。
本发明一种废旧发泡聚苯乙烯回收利用的新方法，对废旧EPS回收再利用、节约EPDM生胶和改善EPDM硫化胶部分力学性能有明显的应用价值。
附图说明
图1为三元乙丙橡胶接枝回收聚苯乙烯红外光谱曲线，
图2是加入接枝母料制备的三元乙丙橡胶的硫化胶断面放大1000倍的SEM照片。
具体实施方式
实例一
原料为三元乙丙橡胶，废旧发泡聚苯乙烯熔融造粒后得到的回收聚苯乙烯颗粒，催化剂为无水三氯化铝，三氯化铝为市售分析纯试剂。
将50千克三元乙丙橡胶与50千克回收聚苯乙烯共混，然后与0.5千克无水三氯化铝同时加入到密炼机中，反应温度为140℃，转子转速60r/min，反应时间8min，即得接枝母料。
将接枝母料10千克与三元乙丙橡胶90千克在开炼机上混合，混合温度140℃，即得共混料。将共混料配合DCP硫化得到硫化胶，对硫化胶力学性能进行测试，结果列于表1。图1为三元乙丙橡胶接枝聚苯乙烯红外光谱曲线，证明聚苯乙烯已经接枝到三元乙丙橡胶上。图2是DCP硫化体系硫化制备的硫化胶断面放大1000倍的SEM照片，由SEM照片可见，聚苯乙烯均以微米级分散，且分布均匀，与三元乙丙橡胶界面粘接良好。
实例二
原料为三元乙丙橡胶，废旧发泡聚苯乙烯熔融造粒后得到的回收聚苯乙烯颗粒，催化剂为无水三氯化铝，三氯化铝为市售分析纯试剂。
将50千克三元乙丙橡胶与50千克回收聚苯乙烯共混，然后与0.5千克无水三氯化铝同时加入到密炼机中，反应温度为140℃，转子转速60r/min，反应时间8min，即得接枝母料。
将接枝母料20千克与三元乙丙橡胶80千克在开炼机上混合，混合温度140℃，即得共混料。将共混料配合DCP硫化得到硫化胶，对硫化胶力学性能进行测试，结果列于表1。
实例三
原料为三元乙丙橡胶，废旧发泡聚苯乙烯熔融造粒后得到的回收聚苯乙烯颗粒，催化剂为无水三氯化铝，三氯化铝为市售分析纯试剂。
将50千克三元乙丙橡胶与50千克回收聚苯乙烯共混，然后与0.5千克无水三氯化铝同时加入到密炼机中，反应温度为140℃，转子转速60r/min，反应时间8min，即得接枝母料。
将接枝母料30千克与三元乙丙橡胶70千克在开炼机上混合，混合温度 140℃，即得共混料。将共混料配合DCP硫化得到硫化胶，对硫化胶力学性能进行测试，结果列于表1。
实例四
原料为三元乙丙橡胶，废旧发泡聚苯乙烯熔融造粒后得到的回收聚苯乙烯颗粒，催化剂为无水三氯化铝，三氯化铝为市售分析纯试剂。
将50千克三元乙丙橡胶与50千克回收聚苯乙烯共混，然后与0.5千克无水三氯化铝同时加入到密炼机中，反应温度为140℃，转子转速60r/min，反应时间8min，即得接枝母料。
将接枝母料40千克与三元乙丙橡胶60千克在开炼机上混合，混合温度140℃，即得共混料。将共混料配合DCP硫化得到硫化胶，对硫化胶力学性能进行测试，结果列于表1。
实例五
原料为三元乙丙橡胶，废旧发泡聚苯乙烯熔融造粒后得到的回收聚苯乙烯颗粒，催化剂为无水三氯化铝，三氯化铝为市售分析纯试剂。
将50千克三元乙丙橡胶与50千克回收聚苯乙烯共混，然后与0.5千克无水三氯化铝同时加入到密炼机中，反应温度为120℃，转子转速60r/min，反应时间8min，即得接枝母料。
将接枝母料20千克与三元乙丙橡胶80千克在开炼机上混合，混合温度140℃，即得共混料。将共混料配合DCP硫化得到硫化胶，对硫化胶力学性能进行测试，结果列于表1。
实例六
原料为三元乙丙橡胶，废旧发泡聚苯乙烯熔融造粒后得到的回收聚苯乙烯颗粒，催化剂为无水三氯化铝，三氯化铝为市售分析纯试剂。
将50千克三元乙丙橡胶与50千克回收聚苯乙烯共混，然后与0.5千克无水三氯化铝同时加入到密炼机中，反应温度为160℃，转子转速60r/min，反应时间8min，即得接枝母料。
将接枝母料20千克与三元乙丙橡胶80千克在开炼机上混合，混合温度140℃，即得共混料。将共混料配合DCP硫化得到硫化胶，对硫化胶力学性能进行测试，结果列于表1。
实例七
原料为三元乙丙橡胶，废旧发泡聚苯乙烯熔融造粒后得到的回收聚苯乙烯颗粒，催化剂为无水三氯化铝，三氯化铝为市售分析纯试剂。
将50千克三元乙丙橡胶与50千克回收聚苯乙烯共混，然后与0.5千克无水三氯化铝同时加入到密炼机中，反应温度为140℃，转子转速40r/min，反应时间8min，即得接枝母料。
将接枝母料20千克与三元乙丙橡胶80千克在开炼机上混合，混合温度140℃，即得共混料。将共混料配合DCP硫化得到硫化胶，对硫化胶力学性能进行测试，结果列于表1。
实例八
原料为三元乙丙橡胶，废旧发泡聚苯乙烯熔融造粒后得到的回收聚苯乙烯颗粒，催化剂为无水三氯化铝，三氯化铝为市售分析纯试剂。
将50千克三元乙丙橡胶与50千克回收聚苯乙烯共混，然后与0.5千克无水三氯化铝同时加入到密炼机中，反应温度为140℃，转子转速80r/min，反应时间8min，即得接枝母料。
将接枝母料20千克与三元乙丙橡胶80千克在开炼机上混合，混合温度140℃，即得共混料。将共混料配合DCP硫化得到硫化胶，对硫化胶力学性能进行测试，结果列于表1。
实例九
原料为三元乙丙橡胶，废旧发泡聚苯乙烯熔融造粒后得到的回收聚苯乙烯颗粒，催化剂为无水三氯化铝，三氯化铝为市售分析纯试剂。
将70千克三元乙丙橡胶与30千克回收聚苯乙烯共混，然后与0.5千克无水三氯化铝同时加入到密炼机中，反应温度为140℃，转子转速60r/min，反应时间8min，即得接枝母料。
将接枝母料20千克与三元乙丙橡胶80千克在开炼机上混合，混合温度140℃，即得共混料。将共混料配合DCP硫化得到硫化胶，对硫化胶力学性能进行测试，结果列于表1。
实例十
原料为三元乙丙橡胶，废旧发泡聚苯乙烯熔融造粒后得到的回收聚苯乙烯颗粒，催化剂为无水三氯化铝，三氯化铝为市售分析纯试剂。
将70千克三元乙丙橡胶与30千克回收聚苯乙烯共混，然后与0.5千克无水三氯化铝同时加入到密炼机中，反应温度为140℃，转子转速60r/min，反应时间8min，即得接枝母料。
将接枝母料30千克与三元乙丙橡胶70千克在开炼机上混合，混合温度140℃，即得共混料。将共混料配合DCP硫化得到硫化胶，对硫化胶力学性能进行测试，结果列于表1。
实例十一
原料为三元乙丙橡胶，废旧发泡聚苯乙烯熔融造粒后得到的回收聚苯乙烯颗粒，催化剂为无水三氯化铝，三氯化铝为市售分析纯试剂。
将50千克三元乙丙橡胶与50千克回收聚苯乙烯共混，然后与0.5千克无水三氯化铝同时加入到密炼机中，反应温度为140℃，转子转速60r/min，反应时间8min，即得接枝母料。
将接枝母料20千克与三元乙丙橡胶80千克在开炼机上混合，混合温度140℃，即得共混料。将共混料配合硫黄硫化体系硫化得到硫化胶，对硫化胶力学性能进行测试，结果列于表1。
实例十二
原料为三元乙丙橡胶，废旧发泡聚苯乙烯熔融造粒后得到的回收聚苯乙烯颗粒，催化剂为无水三氯化铝，三氯化铝为市售分析纯试剂。
将50千克三元乙丙橡胶与50千克回收聚苯乙烯共混，然后与0.5千克无水三氯化铝同时加入到密炼机中，反应温度为140℃，转子转速60r/min，反应时间8min，即得接枝母料。
将接枝母料30千克与三元乙丙橡胶70千克在开炼机上混合，混合温度140℃，即得共混料。将共混料配合硫黄硫化体系硫化得到硫化胶，对硫化胶力学性能进行测试，结果列于表1。
附表1(拉伸性能依据GB/T 528-1998进行测定，撕裂强度依据GB/T 529-1999进行测定，硬度测试依据GB527-1998进行测试)
      
注：纯硫化胶(DCP硫化体系)的拉伸强度1.2MPa，断裂伸长率187％，撕裂强度6.7N/mm，邵氏A硬度44；纯硫化胶(硫黄硫化体系)的拉伸强度1.6MPa，断裂伸长率180％，撕裂强度7.7N/mm，邵氏A硬度52。

Claims (9)

1.一种废旧发泡聚苯乙烯回收利用的新方法，其特征在于按照下述步骤进行：
1)废旧发泡聚苯乙烯的回收造粒
对废旧发泡聚苯乙烯进行分选、洗涤、干燥、粉碎，使用挤出造粒设备，在200℃以上进行熔融脱泡、挤出，最后造粒；
2)接枝母料的制备
在混合设备中加入回收聚苯乙烯颗粒、三元乙丙橡胶、路易斯酸催化剂；在温度为120℃-160℃、转速为60r/min的条件下进行熔融接枝反应，最终得到三元乙丙橡胶接枝回收聚苯乙烯母料；
3)回收聚苯乙烯在三元乙丙橡胶中的应用
将上述得到的三元乙丙橡胶接枝回收聚苯乙烯母料与三元乙丙橡胶按一定比例配合，在温度为120℃-140℃的混合设备上混炼，加入其他助剂配合成胶料进行硫化，即得到含有回收聚苯乙烯颗粒的三元乙丙橡胶的硫化胶。
2.根据权利要求1所述的将废旧发泡聚苯乙烯应用到三元乙丙橡胶中的方法方法，其特征在于其中步骤(1)所述废旧发泡聚苯乙烯是常见的用于包装领域的发泡聚苯乙烯。
3.根据权利要求1所述的一种废旧发泡聚苯乙烯回收利用的新方法，其特征在于其中步骤(1)所述挤出设备是单螺杆挤出造粒机。
4.根据权利要求1所述的一种废旧发泡聚苯乙烯回收利用的新方法，其特征在于其中步骤(2)所述混合设备为开炼机、密炼机和挤出机，最佳的是密炼机。
5.根据权利要求1所述的一种废旧发泡聚苯乙烯回收利用的新方法，其特征在于其中步骤(2)所述三元乙丙橡胶的第三单体为ENB，ENB含量为3％-8％，三元乙丙橡胶的用量为共混物总质量的50％-70％。
6.根据权利要求1所述的一种废旧发泡聚苯乙烯回收利用的新方法，其特征在于其中步骤(2)所述路易斯酸是无水三氯化铝，用量为共混总质量的0.2-3.0％。
7.根据权利要求1所述的一种废旧发泡聚苯乙烯回收利用的新方法，其特征在于其中步骤(2)所述得到的三元乙丙橡胶接枝回收聚苯乙烯母料中聚苯乙烯接枝率为17％-21％。
8.根据权利要求1所述的一种废旧发泡聚苯乙烯回收利用的新方法，其特征在于其中步骤(3)所述混合设备指开炼机、密炼机。
9.根据权利要求1所述的一种废旧发泡聚苯乙烯回收利用的新方法，其特征在于其中步骤(3)所述比例为三元乙丙橡胶接枝回收聚苯乙烯母料与三元乙丙橡胶的质量之比，可根据制品性能要求进行调节。
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