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      用廢聚苯乙烯泡沫塑料改性制備水性防水涂料

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      用 廢聚苯乙烯泡沫塑料改性制備 水性防水涂料
      魏慶莉,劉念,丁彩鳳,孫道興,張書圣
      (青島科技大學化學與分子工程學院,266042)

      1 前 言
      聚苯乙烯(PS)是一種無定型的線型聚合物,PS產品有普通聚苯乙烯塑料和聚苯乙烯泡沫塑料(PSF)之分,后者具有隔熱、隔音、防震、防水、耐酸堿等特性,兼具質輕美觀等優點,是世界上應用最廣泛的塑料之一,并且多為一次性使用,用后即成為廢品。隨著我國城市化進程的加快,城市垃圾的產生量急劇上升。我國目前僅電視機用PSF包裝材料每年廢棄量就達1.5萬t以上,而用于一次性快餐飯盒的PSF廢棄量就更為驚人。由于PS 的密度。0.02~0.04g/cm3),因此,廢棄以后所占的空間體積很大,且易燃燒,存在安全隱患問題;另外PS 發泡塑料的化學性質比較穩定,具有抗腐蝕,耐老化等特點,在自然界中不易老化腐爛,難于自然降解和被微生物降解,不為自然環境所親和,而且廢PS 本身帶有各種有毒化學物質。填埋和焚燒是人們處理廢棄PS常用的兩種方法。然而這兩種方法會造成資源浪費和嚴重的環境問題,由此產生的大量“白色垃圾”已成為當今環境保護的一大難題。若通過再生利用技術不僅可以消除其對環境的污染,而且還可以使它變廢為寶。如可以利用廢塑料和粉煤灰制做建筑用瓦、利用廢聚苯乙烯泡沫塑料制做隔熱保溫材料、利用廢泡沫塑料制做防水涂料等。本文就是選擇合適的改性劑,以廢PS發泡塑料為主的改性樹脂乳液制備防水涂料。
       
      2 實驗部分
      2.1 原料及儀器
      原料:乙酸乙酯、乙酸丁酯(工業級), 鄰苯二甲酸二辛酯(化學純), N-羥甲基丙烯酰胺(化學純,上;瘜W試劑公司), 丙烯酸(AA)、丙烯酸羥乙酯(工業級)、丙烯酸丁酯(BA,化學純,北京東方化工廠), 十二烷基苯磺酸鈉(DBS,化學純,萊陽化工實驗廠),OP-10非離子表面活性劑(乳化劑,工業級),MS-1 陽離子表面活性(乳化劑,工業級),N- 甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷(KH - 570,工業級 )。
      儀器:JJ-1 型 電動攪拌機(常州國華電器有限公司),N D J - 1 型旋轉粘度計(上海天平儀器廠),QHQ 型涂膜鉛筆劃痕硬度儀(天津市森日達科技商貿有限公司 ),QFZ-II 型漆膜附著力測試儀(天津市科聯材料試驗廠)。
      2.2 乳液防水涂料的制備
      將廢聚苯乙烯泡沫塑料用水洗凈、晾干、粉碎,按一定比例加入到混合溶劑(無水乙醇、甲苯、汽油、乙酸乙酯)中,邊加邊攪拌,使其完全溶解,待成粘稠狀后,再加入一定量的增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯,充分攪拌制成油相液。將該油相液倒入裝有電動攪拌器、回流冷凝管的500mL 四口燒瓶中(置于有控溫裝置的水浴中),在一定溫度下(40℃)恒溫充分溶解1h后 ,升溫至55℃加入一定量(3.3%)的乳化劑 DBS、OP-10 或MS-1,快速攪拌均勻,然后在激烈攪拌下慢慢加入一定量的水得到乳白色水包油(O/W)型乳狀初級防水涂料。

      2.2.1 改性工藝
      將上述乳液初級防水涂料溫度升至(70~75)℃,分別滴加有機硅單體硅烷偶聯劑(KH-570)1%~2%和丙烯酸(AA) 3 %、丙烯酸羥乙酯4%、N-羥甲基丙烯酰胺4%,(1~1.5)h滴完,然后保溫(1~2)h,降溫至40℃出料,得到成品涂料。
      2.2.2 涂料技術性能
      (1)耐水性的測試
      取(0.3~0.4)g的涂料均勻涂在(6×4)cm的玻璃片上,晾干后再在50℃烘箱中烘2h,將玻璃片邊緣用蠟封住放入水中,開始每10min 觀察一次,1h 后每30min 觀察一次,三次之后每1h觀察一次,最后每天觀察一次,詳細記錄觀察結果,判斷其耐水性能。
      (2)粘度的測試
      根據GB1723-79 采用NDJ-1 型旋轉粘度計測試防水涂料乳液的粘度。
      (3)吸水率的測試
      取下玻璃片上已涂好的干燥涂膜,稱重,浸入蒸餾水中72h,取出后用濾紙吸干膜表面,稱重,計算吸水率。
      吸水率= 所吸水的重量/ 干燥涂膜重量× 100%
      (4)涂膜硬度的測試
      根據GB6739-86 采用QHQ- 型涂膜鉛筆劃痕硬度儀測試干燥的膜片硬度。
       
      3 結果與討論
      3.1 乳化溫度對涂料性能的影響
      乳化是一個需要外界向體系輸送能量的過程,而保持一定的乳化反應溫度是決定乳液穩定性的一個重要因素。反應溫度過高,由于分子熱運動的過分加劇,而引起“破乳”現象。
      按2.2的合成工藝,每次將6.9g PS泡沫溶入10g混合溶劑中,溶解后加入增塑劑1.72g、乳化劑1.0g、水7.6g,在(20~80)℃的不同溫度下分別進行試驗,制備防水涂料,并對涂料表干時間和耐水性進行測試,結果如表1 所示。
      乳化溫度對涂料性能的影響
      從表1 可以看出,隨著反應溫度的升高,涂料耐水時間延長,當反應溫度為(50~55)℃時,耐水性最好;反應溫度再升高,耐水性反而更差,說明反應溫度過低或過高對防水涂料的耐水性都不利;另外,在(50~55)℃時,涂料表面干燥時間相對稍長一些,但綜合考慮,選擇反應溫度為(50~55)℃。
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