CN109749710B - 一种利用废弃聚苯乙烯泡沫制备的抗凝冰剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用废弃聚苯乙烯泡沫制备的抗凝冰剂及其制备方法，属于环保型融雪剂的制备技术领域，将废弃聚苯乙烯泡沫处理后溶于三种混合溶剂，掺入适量的改性剂、增塑剂、增强剂进行改性，再对粗盐进行双层包膜，即可制备出抗凝冰剂，且抗凝冰剂的路用性能符合国家相关标准，短期融冰雪效果良好。本发明原料组分及其质量百分比为：粗盐75%~78%，包膜材料20%~23%，载体1%~4%。
Description
技术领域
本发明属于环保型融雪剂的制备技术领域，具体涉及一种利用废弃聚苯乙烯泡沫制备的抗凝冰剂及其制备方法。
背景技术
抗凝冰剂是一种能够主动将道路表面的积雪融化的外加剂，其有效成分主要为盐化物，常见氯化钠、氯化钙等，将其添加到沥青混合料中，在车辆荷载下，外加剂中的盐分从混合料的毛细空隙中逐渐析出，从而降低道路表面水的冰点，以达到主动除冰雪的效果。与传统融雪剂相比，抗凝冰剂可以降低冬季路面的养护成本，减小对环境的破坏力。
目前我国废弃聚苯乙烯的再生利用率仅有30％，主要应用于以下方面：高温裂解成燃料油、裂解制苯乙烯单体、制作离子交换树脂、制溴化聚苯乙烯阻燃剂、制表面活性剂、粘胶剂或涂料等，约70％的废弃聚苯乙烯塑料还是被掩埋或焚烧，以此造成了严重的环境污染。所以，如何扩大废弃聚苯乙烯的应用范围，提高其再生利用率具有重大的现实意义。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种利用废弃聚苯乙烯泡沫制备的抗凝冰剂及其制备方法。将废弃聚苯乙烯泡沫处理后溶于三种混合溶剂，掺入适量的改性剂、增塑剂、增强剂进行改性制备包膜液，再对粗盐进行双层包膜，即可制备抗凝冰剂，且抗凝冰剂的路用性能符合国家相关标准，短期融冰雪效果良好。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种利用废弃聚苯乙烯泡沫制备的抗凝冰剂，其原料组分及其质量百分比为：粗盐75％～78％，包膜材料20％～23％，载体1％～4％；所述的粗盐中泥沙及水分含量少于30％；所述的包膜材料为有机溶剂溶解的废弃聚苯乙烯泡沫，并掺入添加剂；所述的载体为硅灰、硅藻土、矿粉中的一种或两种混合物。
进一步地，所述添加剂为改性剂、增塑剂、增强剂。
进一步地，所述的有机溶剂是乙酸乙酯、二氯甲烷、甲苯，体积比为3:2:1。
进一步地，所述的改性剂为萜烯树脂，其掺量为废弃聚苯乙烯质量的9～15％。
进一步地，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，其掺量为废弃聚苯乙烯质量的9～15％。
进一步地，所述的增强剂为SBS树脂，在55℃温度下加入，搅拌速率30r/min，持续搅拌15min至均匀，其掺量为废弃聚苯乙烯的1.5～2.5％。
进一步地，所述粗盐粒径为2.36～4.75、4.75～9.5mm。
一种利用废弃聚苯乙烯泡沫制备的抗凝冰剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)原材料的处理，将废弃聚苯乙烯泡沫进行分选、清洗、干燥、粉碎；
(2)用乙酸乙酯、二氯甲烷和甲苯三种溶剂，在一定温度下将废弃聚苯乙烯泡沫溶解，配制包膜溶液；
(3)在包膜溶液中掺入改性剂、增塑剂和增强剂；
(4)将粗盐浸入掺入改性剂、增塑剂和增强剂的包膜溶液中，浸泡均匀后取出，放入装有少量载体的转鼓中，待颗粒分散且表面均匀沾有载体时取出，自然条件下固化；
(5)重复上述步骤(4)，再次进行包膜处理，即可得到抗凝冰剂。
进一步地，上述方法具体包括以下步骤：
(1)原材料的处理，将废弃聚苯乙烯泡沫进行分选、清洗、干燥、粉碎；
(2)用乙酸乙酯、二氯甲烷和甲苯三种溶剂，体积比为3:2:1，在30℃～40℃下将废弃聚苯乙烯泡沫溶解，配制浓度为0.5g/mL的包膜溶液；
(3)在包膜溶液中掺入改性剂萜烯树脂，增塑剂邻苯二甲酸二丁酯，55℃温度下掺入增强剂SBS树脂；
(4)将粗盐浸入掺入改性剂、增塑剂和增强剂的包膜液中，浸泡均匀后取出，放入装有少量载体的转鼓中，待颗粒分散且表面均匀沾有载体时取出，自然条件下固化；
(5)重复上述(4)步骤，再次进行包膜处理，即可得到抗凝冰剂。
进一步地，前述的对粗盐进行包膜，所述的包膜为双层包膜。
本发明与现有技术相比，具有下列优点：
1、本发明方法制备的抗凝冰剂，主要原料采用废弃聚苯乙烯泡沫，扩大了废弃聚苯乙烯的应用范围，提高了废弃塑料的利用率，极具环保价值。
2、本发明方法制备的包膜型抗凝冰剂，由于进行了双层包膜处理，膜结构稳定，缓释效果明显，大幅降低了冬季路面的管理养护成本。
3、本发明制备工艺简单，主要原料成本低。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、达成目的等易于明白了解，以下结合具体实施例进行进一步说明。
实施例1
一种用废弃聚苯乙烯泡沫制备抗凝冰剂，本发明原料组分及其质量百分比为：粗盐75％，包膜材料23％，载体2％。
一种用废弃聚苯乙烯泡沫制备抗凝冰剂的方法按以下步骤进行：
(1)原材料的处理，将废弃聚苯乙烯泡沫进行分选、清洗、干燥、粉碎；
(2)用乙酸乙酯、二氯甲烷和甲苯三种溶剂，体积比为3:2:1，在30℃下将废弃聚苯乙烯泡沫溶解，配制浓度为0.5g/mL的包膜溶液；
(3)在包膜液中掺加9％的改性剂萜烯树脂，15％的增塑剂邻苯二甲酸二丁酯，55℃温度下掺加2.0％增强剂SBS树脂；
(4)将粒径为2.36～4.75mm的粗盐浸入包膜液中，浸泡均匀后取出，放入装有硅灰载体的转鼓中，待颗粒分散且表面均匀沾有硅灰时取出，自然条件下固化；
(5)重复上述(4)步骤，再次进行包膜处理，即可得到抗凝冰剂。
实施例2
一种用废弃聚苯乙烯泡沫制备抗凝冰剂，本发明原料组分及其质量百分比为：粗盐78％，包膜材料21％，载体1％。
一种用废弃聚苯乙烯泡沫制备抗凝冰剂的方法按以下步骤进行：
(1)原材料的处理，将废弃聚苯乙烯泡沫进行分选、清洗、干燥、粉碎；
(2)用乙酸乙酯、二氯甲烷和甲苯三种溶剂，体积比为3:2:1，在35℃下将废弃聚苯乙烯泡沫溶解，配制浓度为0.5g/mL的包膜溶液；
(3)在包膜液中掺加12％的改性剂萜烯树脂，9％的增塑剂邻苯二甲酸二丁酯，55℃温度下掺加2.5％增强剂SBS树脂；
(4)将粒径为2.36～4.75mm的粗盐浸入包膜液中，浸泡均匀后取出，放入装有硅灰与硅藻土混合载体的转鼓中，待颗粒分散且表面均匀沾有载体时取出，自然条件下固化；
(5)重复上述(4)步骤，再次进行包膜处理，即可得到抗凝冰剂。
实施例3
一种用废弃聚苯乙烯泡沫制备抗凝冰剂，本发明原料组分及其质量百分比为：粗盐76％，包膜材料20％，载体4％。
一种用废弃聚苯乙烯泡沫制备抗凝冰剂的方法按以下步骤进行：
(1)原材料的处理，将废弃聚苯乙烯泡沫进行分选、清洗、干燥、粉碎；
(2)用乙酸乙酯、二氯甲烷和甲苯三种溶剂，体积比为3:2:1，在40℃下将废弃聚苯乙烯泡沫溶解，配制浓度为0.5g/mL的包膜溶液；
(3)在包膜液中掺加15％的改性剂萜烯树脂，12％的增塑剂邻苯二甲酸二丁酯，55℃温度下掺加1.5％增强剂SBS树脂；
(4)将粒径为2.36～4.75mm的粗盐浸入包膜液中，浸泡均匀后取出，放入装有少量载体为矿粉的转鼓中，待颗粒分散且表面均匀沾有矿粉时取出，自然条件下固化；
(5)重复上述(4)步骤，再次进行包膜处理，即可得到抗凝冰剂。
实施例4
一种用废弃聚苯乙烯泡沫制备抗凝冰剂，本发明原料组分及其质量百分比为：粗盐77％，包膜材料22％，载体1％。
一种用废弃聚苯乙烯泡沫制备抗凝冰剂的方法按以下步骤进行：
(1)原材料的处理，将废弃聚苯乙烯泡沫进行分选、清洗、干燥、粉碎；
(2)用乙酸乙酯、二氯甲烷和甲苯三种溶剂，体积比为3:2:1，在37℃下将废弃聚苯乙烯泡沫溶解，配制浓度为0.5g/mL的包膜溶液；
(3)在包膜液中掺加9％的改性剂萜烯树脂，12％的增塑剂邻苯二甲酸二丁酯，55℃温度下掺加2.5％增强剂SBS树脂；
(4)将粒径为4.75～9.5mm的粗盐浸入包膜液中，浸泡均匀后取出，放入装有少量矿粉与硅灰混合载体的转鼓中，待颗粒分散且表面均匀沾有载体混合物时取出，自然条件下固化；
(5)重复上述(4)步骤，再次进行包膜处理，即可得到抗凝冰剂。
实施例5
一种用废弃聚苯乙烯泡沫制备抗凝冰剂，本发明原料组分及其质量百分比为：粗盐76％，包膜材料20％，载体4％。
一种用废弃聚苯乙烯泡沫制备抗凝冰剂的方法按以下步骤进行：
(1)原材料的处理，将废弃聚苯乙烯泡沫进行分选、清洗、干燥、粉碎；
(2)用乙酸乙酯、二氯甲烷和甲苯三种溶剂，体积比为3:2:1，在37℃下将废弃聚苯乙烯泡沫溶解，配制浓度为0.5g/mL的包膜溶液；
(3)在包膜液中掺加15％的改性剂萜烯树脂，9％的增塑剂邻苯二甲酸二丁酯，55℃温度下掺加2.0％增强剂SBS树脂；
(4)将粒径为4.75～9.5mm的粗盐浸入包膜液中，浸泡均匀后取出，放入装有少量矿粉与硅灰混合载体的转鼓中，待颗粒分散且表面均匀沾有载体混合物时取出，自然条件下固化；
(5)重复上述(4)步骤，再次进行包膜处理，即可得到抗凝冰剂。
实施例6
一种用废弃聚苯乙烯泡沫制备抗凝冰剂，本发明原料组分及其质量百分比为：粗盐78％，包膜材料20％，载体2％。
一种用废弃聚苯乙烯泡沫制备抗凝冰剂的方法按以下步骤进行：
(1)原材料的处理，将废弃聚苯乙烯泡沫进行分选、清洗、干燥、粉碎；
(2)用乙酸乙酯、二氯甲烷和甲苯三种溶剂，体积比为3:2:1，在40℃下将废弃聚苯乙烯泡沫溶解，配制浓度为0.5g/mL的包膜溶液；
(3)在包膜液中掺加12％的改性剂萜烯树脂，15％的增塑剂邻苯二甲酸二丁酯，55℃温度下掺加1.5％增强剂SBS树脂；
(4)将粒径为4.75～9.5mm的粗盐浸入包膜液中，浸泡均匀后取出，放入装有少量硅藻土载体的转鼓中，待颗粒分散且表面均匀沾有载体混合物时取出，自然条件下固化；
(5)重复上述(4)步骤，再次进行包膜处理，即可得到抗凝冰剂。
相关实验数据：
1、抗凝冰剂的路用性能
(1)水稳定性：采用浸水马歇尔试验检验水稳定性。结果见表1。
表1浸水马歇尔试验结果
我国现行规范中要求改性沥青混合料残留稳定度应该≥80％，表中试验结果为86.44％，满足该指标。
(2)低温抗裂性：依照国家规范进行沥青混凝土低温弯曲试验，结果见表2。
表2低温弯曲试验结果
现行规范对改性沥青混合料低温弯曲试验破坏应变/με要求为：冬严寒区大于等于3000、冬严寒区大于等于2800、冬冷区和冬温区大于等于2500。表中实验结果完全满足冬冷区和冬温区的要求。
(3)高温稳定性：采用车辙试验评价混合料的高温稳定性。结果见表3。
表3车辙动稳定度试验结果
从表3可看出，掺入自制抗凝冰剂沥青混合料动稳定度达4658次/mm，密级配沥青混合料配合比设计检验指标要求动稳定度≥2800次/mm，完全满足该指标要求。
2、融冰雪效果
将未添加抗凝冰剂以及添加本发明制备的抗凝冰剂的沥青混合料马歇尔试件，冷却至试验温度5℃，将冻制好的冰块等量的撒布在两试件表面，测试其完全融化时间。实验结果如表4所示。
表4融冰雪结果
随着冰块融化，水分渗入马歇尔试件后与抗凝冰剂接触释放出了融雪有效成分，试件表面的盐溶液浓度不断增加，则使与其接触的冰雪快速融化，若配合车轮荷载耦合作用，融雪效果将更加明显。
Claims (4)
1.一种利用废弃聚苯乙烯泡沫制备的抗凝冰剂，其特征在于：包括原料组分及其质量百分比为：粗盐75～78％；包膜材料20～23％；载体1～4％；所述的粗盐中泥沙及水分含量少于30％；所述的包膜材料为有机溶剂溶解的废弃聚苯乙烯泡沫，并掺入添加剂；所述的载体为硅灰、硅藻土、矿粉中的一种或两种混合物；
所述的有机溶剂是乙酸乙酯、二氯甲烷、甲苯，体积比为3:2:1；
所述添加剂为改性剂、增塑剂、增强剂；
所述的改性剂为萜烯树脂，其掺量为废弃聚苯乙烯质量的9～15％；
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，其掺量为废弃聚苯乙烯质量的9～15％；
所述的增强剂为SBS树脂，在55℃温度下加入，搅拌速率30r/min，持续搅拌15min至均匀，其掺量为废弃聚苯乙烯的1.5～2.5％；
所述的粗盐粒径范围为2.36～4.75、4.75～9.5mm。
2.根据权利要求1所述的一种利用废弃聚苯乙烯泡沫制备的抗凝冰剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)原材料的处理，将废弃聚苯乙烯泡沫进行分选、清洗、干燥、粉碎；(2)用乙酸乙酯、二氯甲烷和甲苯三种溶剂，在一定温度下将废弃聚苯乙烯泡沫溶解，配制包膜溶液；(3)在包膜溶液中掺入改性剂、增塑剂和增强剂；(4)将粗盐浸入掺入改性剂、增塑剂和增强剂的包膜溶液中，浸泡均匀后取出，放入装有少量载体的转鼓中，待颗粒分散且表面均匀沾有载体时取出，自然条件下固化；(5)重复上述步骤(4)，再次进行包膜处理，即可得到抗凝冰剂。
3.根据权利要求2所述的一种利用废弃聚苯乙烯泡沫制备的抗凝冰剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：(1)原材料的处理，将废弃聚苯乙烯泡沫进行分选、清洗、干燥、粉碎；(2)用乙酸乙酯、二氯甲烷和甲苯三种溶剂，体积比为3:2:1，在30℃～40℃下将废弃聚苯乙烯泡沫溶解，配制浓度为0.5g/mL的包膜溶液；(3)在包膜溶液中掺入：改性剂萜烯树脂，增塑剂邻苯二甲酸二丁酯，55℃温度下掺入增强剂SBS树脂；(4)将粗盐浸入掺入改性剂、增塑剂和增强剂的包膜溶液中，浸泡均匀后取出，放入装有少量载体的转鼓中，待颗粒分散且表面均匀沾有载体时取出，自然条件下固化；(5)重复上述(4)步骤，再次进行包膜处理，即可得到抗凝冰剂。
4.根据权利要求2所述的一种利用废弃聚苯乙烯泡沫制备的抗凝冰剂的制备方法，其特征在于，对粗盐进行包膜为双层包膜。
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