CN1861728A - 用于透明粘合剂的组合物 - Google Patents

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KANG CHUA-YONG
KANG CHUA YONG
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Abstract

本发明揭示了一种用于透明粘合剂的组合物，具体揭示了一种包含酯化合物和均匀溶解在该酯化合物中的聚苯乙烯树脂的用于透明粘合剂的组合物。依据本发明，用于透明粘合剂的组合物几乎是无色透明的，其制造成本远低于用于彩色沥青混凝土的常规无色粘合剂。

Description

用于透明粘合剂的组合物
技术领域
本发明一般涉及一种用于透明粘合剂的组合物，更具体涉及一种用于透明粘合剂且包含聚苯乙烯树脂和作为能均匀溶解聚苯乙烯树脂的溶剂的酯化合物的组合物，以用作彩色沥青混凝土用的透明粘合剂。
背景技术
一般来说，聚苯乙烯是具有广泛用途的苯乙烯聚合物，聚苯乙烯是无色透明的热塑性材料。此外，聚苯乙烯在等于或大于100℃时软化，然后在约185℃成为粘性液体，并且该材料对于酸、碱、油和醇具有高耐受性。
通过将如戊烷或丁烷之类的烃气体引入到聚苯乙烯树脂中、然后再用蒸汽使聚苯乙烯发泡所得到的泡沫产物即发泡聚苯乙烯(EPS)或Styropor被认为是节约资源型材料，该材料含有98体积％的空气和2体积％的树脂。Styropor是德国BASF AG的产品的商品名，而Styrofoam是来自美国Dow Chemical Co.的聚苯乙烯绝缘材料的商品名。在韩国，Styropor是广为人知的。
在韩国，具有良好回收利用性的Styropor废弃物通过使用挤出机减少其体积而将其转化为块料(ingot)，然后回收形成粒料。但是，因为回收利用的聚苯乙烯产物的质量劣于新的聚苯乙烯产物，它的用途有限，价值较低。另外，由聚苯乙烯制造的可废弃容器或乳制品容器可在使用后进行回收、清洗，然后转化成压碎的产品或粒料型回收产品。
近年来，随着生活水平的提高，使用具有不同色调的彩色沥青混凝土替代常规的水泥块来建造人行道，这样可以使行人和骑车人感觉愉快。因此，作为替代黑色沥青的彩色沥青混凝土的粘合剂，可用的是通过将SBS(苯乙烯/丁二烯/苯乙烯)、石油树脂、聚乙烯蜡等溶解在高沸点石蜡溶剂中所得到的半透明无色粘合剂。
作为用于铺设道路的沥青混凝土的粘合剂的黑色沥青是通过从原油中分离出沸点等于或高于500℃且比重燃油便宜的油来进行大规模生产的。但是，目前市售的用于彩色沥青混凝土的无色粘合剂是非常昂贵的，因而含有约4～5％的无色粘合剂的彩色沥青混凝土至少是用于铺设道路的黑色沥青混凝土的三倍那样贵。
发明内容
根据本发明，本发明人对用于透明粘合剂的组合物进行了广泛且深入的研究，旨在克服现有技术中所遇到的问题，结果找到一种混合物，该混合物通过将预定量的聚苯乙烯，尤其是将由废弃物回收得到的聚苯乙烯溶解在能均匀溶解聚苯乙烯的溶剂中来制得，可作为用于彩色沥青混凝土的透明粘合剂使用。
因此，本发明的一个目的是提供一种用于透明粘合剂的组合物，该组合物几乎是无色透明的，其制造成本远低于用于彩色沥青混凝土的常规无色粘合剂的制造成本。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于透明粘合剂的组合物，该组合物含有酯化合物和均匀溶解在该酯化合物中的聚苯乙烯树脂。
附图说明
图1说明了制备生物柴油(biodiesel)的反应式。
具体实施方式
在下文中，对本发明进行详细说明。
目前市售的用于彩色沥青混凝土的半透明无色粘合剂的性质是以黑色沥青AP-3性质的标准为基准的，如下表1所示。
                              表1
用于彩色沥青混凝土的粘合剂的性质的标准
    测试     标准或要求   备注
    闪点(COC)     大于或等于230℃   AP-3标准
    135℃的旋转粘度     等于或小于3,000厘泊   SHRP标准
    25℃的渗透性(100克，5秒)     80～100   AP-3标准
    15℃的延展性(5厘米/毫米)     大于或等于100厘米   AP-3标准
当溶剂中含有大量芳族化合物时，聚苯乙烯可均匀地溶解在溶剂中。如果溶剂中含有50％或50％以上的如甲苯之类的单环芳族化合物，则聚苯乙烯可以均匀地溶解在溶剂中。此外，如烷基萘之类的双环芳族化合物的含量应该为60％或60％以上。但是，因为此类芳族化合物的闪点不够高，通过将聚苯乙烯溶解在如芳族化合物之类的溶剂中所制得的粘合剂无法满足表1所示的闪点标准。
因此，本发明旨在提供一种能均匀地溶解聚苯乙烯的溶剂，该溶剂具有足够高的闪点，并且价格不贵，以及使溶剂与回收的聚苯乙烯产品以预定比例混合，从而满足用于彩色沥青混凝土的粘合剂的性质标准。
如上所述，本发明涉及一种作为用于彩色沥青混凝土的透明粘合剂的混合物的使用方法，该混合物通过将从废弃物回收得到的聚苯乙烯均匀溶解在特定的溶剂中来制得。
因此，研究了能均匀溶解聚苯乙烯且沸点高到足以满足粘合剂闪点标准的油组分。结果列在下表2中。
                                表2
具有高闪点同时又能均匀溶解聚苯乙烯的溶剂
原料 化合物的组成 备注
沸点为320～400℃的油，是通过流化床催化裂化重油得到的热解油 80％或80％以上的芳族化合物 应除去有色物质或有色物质的前体
沸点为320～400℃的油，是通过热裂化石脑油得到的热解油Oil 90％或90％以上的芳族化合物 应除去有色物质或有色物质的前体
生物柴油 95％或95％以上的酯化合物
DOP(邻苯二甲酸二辛酯) 98％或98％以上的酯化合物 无色粘性液体
从表2中可以明显看出，尽管由热解油得到的两类沸点为320～400℃的油含有大量芳族化合物，但是只有在通过加氢处理或吸附处理除去有色物质和有色物质前体后才能作为用于透明粘合剂的溶剂使用。但是，通过吸附是很难完全除去此类物质的。若使用加氢处理法，可以除去该物质，但是会导致芳族化合物通过加氢处理反应转化为非芳族化合物的问题发生。
依据图1所示的反应式，植物油或动物油与甲醇反应，得到脂肪酸甲酯。这样，由植物油或动物油与醇反应得到的脂肪酸烷基酯被称为生物柴油。尽管通过与乙醇或丁醇反应可以得到质量更佳的生物柴油，但是生物柴油主要由便宜的甲醇制得。
近来，在美国和欧洲生物柴油的使用呈上升趋势，而在韩国，也预定将生物柴油掺混到柴油燃料中。
因为生物柴油可以均匀地溶解聚苯乙烯，生物柴油和聚苯乙烯的混合物可作为用于彩色沥青混凝土的无色粘合剂使用。在使用生物柴油的情况下，生物柴油的闪点可根据其原料的类型而变化，如下表3所示。优选使用具有高闪点和低倾点的生物柴油。特别优选的是脂肪酸苯甲酯或脂肪酸α-甲基苯甲酯。
                             表3
脂肪酸甲酯根据其原料类型的性质
闪点(℃) 流点(℃)   碘值(克碘/100克)
豆油脂肪酸甲酯     165     -2.5   130
菜籽油脂肪酸甲酯     190     -10   110
棕榈油脂肪酸甲酯     180     12.5   53
动物脂脂肪酸甲酯     170     15   56
另外，如下表4所示，广泛用作增塑剂的邻苯二甲酸酯也可以均匀地溶解聚苯乙烯。特别优选使用不溶于水且比生物柴油闪点高、熔点低的邻苯二甲酸二苯甲酯、邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二异壬酯。
                                表4
                        邻苯二甲酸酯的性质
分子式  闪点(℃)   熔点(℃) 水溶性
邻苯二甲酸二丁酯 C6H4(COOC4H9)2  165～170   -35 微溶
邻苯二甲酸二辛酯 C6H4(COOC8H17)2  215   -55 不溶
邻苯二甲酸二异壬酯 C6H4(COOC10H21)2  225   -50 不溶
另外，为了提高本发明组合物25℃时的渗透性和减少其135℃时的粘度，可加入软化点等于或低于135℃的芳族树脂。从表5中可以明显看出，优选使用芳族石油树脂。此外，以最终组合物为基准计，此类树脂的用量等于或少于20重量％。如果该树脂的用量超过20重量％，则会降低最终组合物的延展性。
                                表5
                         芳族石油树脂的性质
 产品   分子量   软化点(℃) 颜色(APHA)
 Hikotack P-90(Kolon Chemical Co.Ltd.，韩国) 900 95 等于或小于6
 Hikotack P-120(Kolon Chemical Co.Ltd.，韩国) 1100 120 等于或小于4
 Hikotack P-150(Kolon Chemical Co.Ltd.，韩国) 1500 155 等于或小于5
依据本发明，酯化合物和聚苯乙烯树脂的混合重量比在100∶60～200的范围内。如果树脂的混合比例小于60，则25℃的渗透性会变得过高。另一方面，如果该比例超过200，则135℃的粘度会被过分提高。
本发明的粘合剂几乎是无色透明的，因此预期其会有广泛的用途。而且，本发明的粘合剂是有优势的，因为与目前市售的由昂贵的聚合物树脂形成的用于彩色沥青混凝土的无色粘合剂相比，本发明的粘合剂的制造成本得到大幅度降低。
通过以下实施例可以更好地理解本发明，该实施例用来说明本发明，不可视为限制本发明。
实施例1
将265克豆油脂肪酸(RCOOH，平均M.W.：265)、108克苯甲醇(C6H5CH2OH，M.W.：108)和5克用作酸性催化剂的对苯甲磺酸加入到1000毫升的圆底烧瓶中，在此之后，将该烧瓶装配到旋转真空蒸发仪上。在圆底烧瓶旋转的同时，将水浴的温度升高到80℃，并将烧瓶的内压降低到60托。
在进行该步骤的过程中，将酯化反应 所产生的水蒸发除去，得到脂肪酸苯甲酯。回收的脂肪酸苯甲酯用水洗涤两次，以除去酸性催化剂，使用真空蒸发仪除去水。
使用邻苯二甲酸和苯甲醇进行酯化反应，然后回收邻苯二甲酸二苯甲酯。测量回收的脂肪酸苯甲酯和邻苯二甲酸二苯甲酯的性质。结果列于下表6中。
                              表6
          豆油脂肪酸苯甲酯和邻苯二甲酸二苯甲酯的性质
  平均MW 闪点     倾点
  脂肪酸苯甲酯   355 等于或高于230℃     -5℃
  邻苯二甲酸二苯甲酯   346 等于或高于230℃     -
从表6中可以明显看出，为了得到足够高的闪点和低的倾点，优选使用含有苄基的酯化合物，诸如脂肪酸苯甲酯或邻苯二甲酸二苯甲酯。
将100克豆油脂肪酸苯甲酯、25克软化点为120℃的芳族石油树脂和160克回收的聚苯乙烯粒料加入到500毫升的烧杯中，然后将该烧杯放置在135℃的烘箱中，以使用从动混合器均匀地溶解这些组分，得到一混合物。然后，测试所得混合物135℃的旋转粘度、25℃的渗透性和15℃的延展性。
改变豆油脂肪酸苯甲酯、邻苯二甲酸二苯甲酯、芳族石油树脂和回收的聚苯乙烯粒料的量，同时进行测试。结果列在下表7中。
                            表7
      由脂肪酸苯甲酯或邻苯二甲酸二苯甲酯制得的粘合剂的性质
脂肪酸烷基酯 芳族树脂 回收的粒料 135℃的旋转粘度(cP) 25℃的渗透性 15℃的延展性(厘米)
  脂肪酸苯甲酯100克 0克 200克 1800 100 等于或大于100
  脂肪酸苯甲酯100克 25克 160克 1450 95 等于或大于100
  脂肪酸苯甲酯100克 50克 120克 1000 90 等于或大于100
  邻苯二甲酸二苯甲酯100克 0克 100克 1600 90 等于或大于100
  邻苯二甲酸二苯甲酯100克 20克 80克 1300 85 等于或大于100
  邻苯二甲酸二苯甲酯100克 40克 60克 1100 80 等于或大于100
从表7中可以明显看出，加入芳族石油树脂可以降低135℃的粘度和25℃的渗透性。但是，因为芳族石油树脂的价格较高，每千克为1300韩圆(won)，比每千克为300～500韩圆的粒料的价格要高得多，所以芳族石油树脂的用量应该尽可能少。
目前，在韩国，每年新生产的Styropor的产量为十几万吨，每年有几万吨Styropor废弃物产生。在废弃物中，尽管状况良好的Styroor废弃物可以回收使用，但是回收的Styropor产物质量要劣于新生产的产品，其用途有限，因此价值降低。而且，用作建筑物绝缘材料的Styropor废弃物主要由细小的杂质组成，因此不回收，而是进行掩埋或焚烧。
对于用于彩色沥青混凝土的无色粘合剂，此类细小杂质是不构成问题的。因此，当使用本发明的组合物时，预计由于存在细小杂质而不回收而是进行掩埋或焚烧的Styropor废弃物的比例会大幅度减少。
尽管常规的无色粘合剂是半透明的，但是本发明的粘合剂几乎是无色透明的，因此预期会有相当广泛的用途。最重要的，与用昂贵的聚合物树脂制成的用于彩色沥青混凝土的常规无色粘合剂相比，本发明的粘合剂是有优势的，因为它的制造成本得到大幅度下降。
尽管为了说明的目的，揭示了本发明的优选实施方式，但是本领域技术人员将会意识到在不背离所附权利要求书所公开的本发明的范围和精神的前提下，可以进行各种修改、添加和替代。

Claims (7)

1.一种用于透明粘合剂的组合物，其包含酯化合物和均匀溶解在所述酯化合物中的聚苯乙烯树脂。
2.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述聚苯乙烯树脂是回收的聚苯乙烯产品。
3.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述酯化合物是脂肪酸酯或邻苯二甲酸酯。
4.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述酯化合物是脂肪酸苯甲酯或邻苯二甲酸二苯甲酯。
5.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述透明粘合剂是用于彩色沥青混凝土的透明粘合剂。
6.如权利要求1所述的组合物，还包含软化点等于或低于135℃的芳族树脂。
7.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述酯化合物和聚苯乙烯树脂以100∶60～200的重量比混合。
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