基本信息
- 项目名称：
- 由废旧聚苯乙烯泡沫塑料制造热熔树脂的新工艺
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本发明是在引发剂条件下使聚苯乙烯断链或产生自由基和醋酸乙烯酯等单体进行接枝共聚或互穿网络聚合，制得了用苯乙烯与醋酸乙烯单体不易制得的P(PS/VAc)珠状树脂，实现了废旧聚苯乙烯塑料100％回收，如果调节配方可制得多种用途的热熔树脂。本发明另一先进工艺是在制备装置中插入旋转粘度计，在线监测和控制聚合体系的流变性或一定剪切速率下的粘度，从而攻克了聚合装置放大时，聚合物粒子直径很难重现的难题。
- 详细介绍：
- 本发明涉及一种利用废旧聚苯乙烯泡沫塑料生产改性聚苯乙烯型珠状热熔树脂的新工艺，属于合成树脂技术领域。本发明是在引发剂条件下使聚苯乙烯断链或产生自由基和醋酸乙烯酯等单体进行接枝共聚或互穿网络聚合，制得了用苯乙烯单体与醋酸乙烯单体不易制得的P(PS/VAc)珠状树脂，实现了废旧聚苯乙烯塑料100％回收。如通过调节配方可以制得多种用途的热熔树脂，例如制造塑料、热熔胶、发泡制品等。本发明的另一先进工艺是在制备装置中插入旋转粘度计，在线监测和控制聚合体系的流变性或一定剪切速率下的粘度，从而控制聚合物粒子的大小，就可以使在实验室所做的小试实验能够简单的在大生产中重复，从而攻克了聚合装置放大时，聚合物粒子直径很难重现的难题。 本作品完全按照专利的示例配方范围进行了大量的实验探究，优化方案，得出了最佳工艺配方；设计出了各种示例产品的生产流程，并设计出一套完整的生产方案，该方案通过实验室阶段后，目前正处于中试阶段，于武汉强力荷新材料有限公司试生产的产品，经多家公司企业和工厂试用后，反应良好。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 一、目的和基本思路 本发明目的是提供一种工艺简单、成本低廉的利用废弃聚苯乙烯泡沫塑料生产改性聚苯乙烯型珠状热熔树脂的新工艺。不仅变废为宝，而且具体重要的经济与社会效益。 本发明将固体聚苯乙烯废旧泡沫塑料与醋酸乙烯酯或以它为主单体加上丙烯酸甲酯等乙烯基单体的混合单体、水、分散剂、引发剂等在一定温度下进行珠状悬浮共聚，制得改性聚苯乙烯型珠状热熔树脂共聚物。 二、创新点 1.提出一种由固体聚苯乙烯和液态乙烯基单体直接制备改性聚苯乙烯型热熔树脂的方法。 2.提出一种在制备装置中插入旋转粘度计从而控制聚合物粒子大小的方法。 3.苯乙烯与醋酸乙烯酯很难共聚，而使用本方法可制得相容性很好的互穿网络聚合物。 4.控制加入分子量调节剂可以得到多种改性聚苯乙烯树脂。 三、技术关键 1. 本发明所述聚苯乙烯为废旧聚苯乙烯泡沫或任意聚苯乙烯树脂。所述单体包括醋酸乙烯酯等，可以是一种或多种混合。 2. 本发明所述分散剂为聚乙烯醇等水溶性有机高分子，或磷酸三钙等不溶于水的无机粉末，或多种并用。 3. 本发明所述助分散剂为十二烷基苯磺酸钠等。 4. 本发明所述引发剂为过硫酸铵等水溶性引发剂，或过氧化苯甲酰等常用油溶性引发剂，或其他过氧化物引发剂，或另加还原剂与上述引发剂组成氧化还原引发剂。 四、主要技术指标 1．外观：透明至乳白色半透明固体（热熔树脂） 2. 熔点：65-85℃ 3. 初粘时间：3-5秒 4. 粘接强度（牛皮纸对牛皮纸180度剥离强度）：纸拉破
科学性、先进性
- 一、先进性 目前国内外尚没有文献报道苯乙烯和醋酸乙烯酯直接共聚合或者聚苯乙烯和醋酸乙烯酯直接聚合制备相容性好的树脂的方法。本发明除了工艺简单、成本低廉之外，清洁无污染，而且合成产品用途广泛。 本发明的另一先进工艺是在制备装置中插入旋转粘度计，从而控制聚合物粒子的大小。 二、实质性技术特点以及技术性分析说明 本发明实现了废旧聚苯乙烯塑料100％回收。 本发明是在引发剂条件下使聚苯乙烯断链或产生自由基和醋酸乙烯酯等单体进行接枝共聚或互穿网络聚合，从而克服了苯乙烯与醋酸乙烯酯难以共聚的技术难题。 本发明应用流变学原理，通过在制备装置中插入旋转粘度计，在线监测和控制聚合体系的流变性或一定剪切速率下的粘度，从而控制聚合物粒子的大小，从而攻克了聚合装置放大时，聚合物粒子直径很难重现的难题，使在实验室所做的小试实验能够很简单地在工业大生产中重复。 本发明主体材料是废旧聚苯乙烯泡沫塑料和醋酸乙烯酯，为了优化产品性能，经研究加入氯乙烯等添加剂。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 样品实物或图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 一、使用说明 本发明将废旧聚苯乙烯泡沫塑料或其他聚苯乙烯树脂，用醋酸乙烯酯等单体溶解，然后搅拌加入分散剂和水，分散后加入引发剂进行悬浮或珠状聚合，反应后期继续分批补加分散剂和引发剂，使之发生更多的接枝或互穿网络聚合，生成具有接枝或互穿网络结构的热熔型树脂。 二、技术特点和优势 本发明是利用废旧聚苯乙烯代替常规的苯乙烯单体进行悬浮聚合，实现了废弃物100％回收。本发明工艺简单、清洁无污染，产品价格低廉，用途广泛。 三、适应范围 本发明可利用各种废旧聚苯乙烯塑料或任意聚苯乙烯树脂，合成具有接枝或互穿网络结构的热熔型树脂。并可调节配方，用于生产多种高附加值的热熔树脂。 四、推广前景 本发明合成的热熔型树脂，清洁廉价，用途广泛，市场需求量大，在同类产品中具有明显的竞争优势。不仅在很大程度上，解决了“白色污染”问题，而且变废为宝。据初步市场分析，将本发明应用于实际生产每年可产生高达几亿乃至几十亿的可观经济效益，同时必将产生更大的社会效益。
同类课题研究水平概述
- 近年来由于绿色化学的节能环保理念深入人心，全世界各国人民都十分注重环境保护和节能减排。当前国内外从事废旧聚苯乙烯泡沫塑料再生产、再利用的研究越来越多，并已取得了丰硕的成果。目前，废旧聚苯乙烯泡沫塑料的回收利用方法主要如下： 1.热裂解回收苯乙烯单体法。缺点是能耗大，高污染，回收率低，成本高； 2.用有机溶剂溶解后加助剂做油漆或粘接剂。缺点是性能差，用途有限，使用的有机溶剂多污染环境； 3.直接破碎后加胶料用作隔热材料。缺点是工艺粗糙，材料性能不尽人意，用途极为有限； 4.用有机溶剂溶解后加助剂和水分散成乳液作涂料。缺点是仍用到有机溶剂，且性能不佳。 关于利用废旧聚苯乙烯泡沫塑料制备涂料的报道很多。CN101451042、 CN101113266等报道了防水防腐涂料的制备方法。组份均以废弃聚苯乙烯泡沫塑料为基料，还包括松香、乙酸乙酯等。CN1054090报道了一种制备疏水型建筑涂料的方法。该涂料是将苯乙烯系树脂或废聚苯乙烯泡沫溶于芳香烃等合成无色透明疏水基料，再配以无机颜料而成。这些文献的特点是加入有污染环境的有机溶剂。 利用废旧聚苯乙烯制备胶粘剂报道很多，CN1539900报道了一种制备具有防水和粘接作用的防水冷粘胶的方法。它由主料和辅料制成，其主料有废聚苯乙烯泡沫塑料，消泡剂等。辅料为调节主料粘稠度的粉状建筑材料。许明通过正交实验法在引发剂作用下使废旧聚苯乙烯大分子链上引入极性基团，加入改性剂，从而制备出一种性能优良的热熔型胶黏剂。 以上这些方法都加有污染环境的有机溶剂，且工艺复杂，用途有限。 利用偶联实现苯乙烯单体和醋酸乙烯酯共聚的方法也很多。专利CN03131639.5报道了一种利用聚苯乙烯合成高吸水性树脂的方法，将丙烯酸钠溶解在适量的水中，用混合溶剂溶解聚苯乙烯，将以上两种溶液混合在一起，加入助剂，在水浴中剪切，最终在一定温度下固化成高吸水性树脂。专利CN1205341公布了一种AB型嵌段共聚物的合成方法，该共聚物的A段是聚醋酸乙烯酯，B段是聚苯乙烯等聚合物，其步骤是先反应形成预聚物，再将预聚物在催化剂存在下与乙烯基单体反应生成发明所述的AB型嵌段共聚物。 以上文献都是利用偶联的方法实现苯乙烯单体和醋酸乙烯酯的共聚，目前尚没有文献报道聚苯乙烯和醋酸乙烯酯直接共聚合的方法。
