用廢舊聚苯乙烯塑料製備塗料用樹脂的方法
2023-05-07 11:46:16 3
專利名稱：用廢舊聚苯乙烯塑料製備塗料用樹脂的方法
技術領域：
本發明涉及一種用廢舊聚苯乙烯塑料製備塗料用樹脂的方法。
背景技術：
目前，高分子塑料中聚苯乙烯塑料的產量很大，其中聚苯乙烯泡沫塑料廣泛用於 保溫，家電產品的包裝，一次性快餐盒等等，而且使用一次後就作為廢料和垃圾被拋棄。由 於目前生產的聚苯乙烯泡沫塑料仍不能自然降解，也不能生物降解，因而對環境造成了白 色汙染。據統計，工業發達國家每年產生的廢舊聚苯乙烯量幾乎相當於年產量的50% ，絕大 部分作為垃圾被丟棄。我國特別是在大城市中，目前使用的塑料製品數量日益增長，而包裝 盒及一次性快餐盒等廢舊聚苯乙烯泡沫塑料，在固體垃圾中的比例也在增多。因此，廢舊聚 苯乙烯塑料的回收利用日益受到人們關注。利用廢舊聚苯乙烯塑料製備塗料用樹脂是其回 收途徑之一。目前所採用的方法是將廢舊聚苯乙烯塑料用溶劑溶解、過濾，所得濾液與各種 改性劑混合進行改性製成塗料用樹脂。這種方法的缺點是由於聚苯乙烯是特大分子量的 高分子樹脂，用溶劑直接溶解只能形成固體含量為10 15質量％的聚苯乙烯溶液，大部分 聚苯乙烯未能利用，不僅利用率低而且使用時會造成大量的有機溶劑揮發，不利於環保和 降低成本；另外，如果直接將回收的聚苯乙烯用於塗料，不僅因聚苯乙烯的玻璃化溫度高使 得作成塗料後塗膜太脆，而且因聚苯乙烯沒有活性基團，不能和固化劑反應，故而所形成的 塗膜性能比較差，影響了塗料的使用範圍。
發明內容
本發明的目的是提供一種用廢舊聚苯乙烯塑料製備塗料用樹脂的方法，該方法 設備投資小，聚苯乙烯利用率提高且符合環保要求，用該方法製得的樹脂配製塗料時，其塗 膜具有良好的附著力、柔韌性和固化性能。 實現本發明目的的技術方案是一種用廢舊聚苯乙烯塑料製備塗料用樹脂的方 法，其特徵在於，先將廢舊聚苯乙烯塑料降解，製成145t:粘度為100 200cps且固體含量 為50 65質量％的已降解的聚苯乙烯溶液，再用過氧化環己酮為引發劑，通過自由基聚合 反應，利用柔性單體、功能性單體和增進附著力單體，依次對已降解的聚苯乙烯進行接枝改 性製得塗料用樹脂。 上述方法中，所述柔性單體是丙烯酸_2-乙基己酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯中的 一種；所述功能性單體是丙烯酸-P _羥丙酯、丙烯酸-P _羥乙酯、甲基丙烯酸-P _羥丙 酯、甲基丙烯酸-P-羥乙酯中的一種；所述增進附著力單體是甲基丙烯酸縮水甘油酯或丙 烯酸縮水甘油酯。 上述方法中，所述柔性單體優選丙烯酸-2-乙基己酯；所述功能性單體優選丙烯 酸_ 13 _羥丙酯；所述增進附著力單體優選甲基丙烯酸縮水甘油酯。
上述方法的具體操作如下 ①降解將清洗、晾乾後的廢舊聚苯乙烯塑料，溶解於二甲苯中投入反應釜內，加入催化劑並加熱至回流，在回流狀態下降解，直至145t:粘度為100 200cps時，停止降解， 然後蒸出溶劑製成145t:粘度為100 200cps且固體含量為50 65質量％的已降解的聚 苯乙烯溶液，保存備用； ②接枝改性將步驟①得到的已降解的聚苯乙烯溶液投入反應釜內，加熱到
60°C 士2t:時，在反應釜內先加入引發劑過氧化環己酮，攪拌下依次滴加柔性單體、功能性
單體、增進附著力單體，對已降解的聚苯乙烯進行接枝改性，每種單體加完都必須攪拌反應 0. 5h後，再滴加下一種單體，同時在整個滴加過程，反應體系溫度保持在6(TC 士2t:且用4， 4'-亞甲基二苯胺控制反應體系pH值在7. 6 7. 8之間，所有單體滴加完畢後，再用苯甲 酸將反應釜內物料的pH值調至6. 5即製得塗料用樹脂。 上述方法中，所述步驟①降解時，回流溫度為14(TC，所述催化劑是環烷酸錫含量 為1質量％的乙二醇乙醚醋酸酯的鹼性溶液，降解所用各原料的質量比如下，廢舊聚苯乙
烯塑料二甲苯催化劑為6 : 3.9 : o. i。 上述方法中，所述步驟②接枝改性所用各原料的質量比如下，已降解的聚苯乙烯
溶液柔性單體功能性單體增進附著力單體過氧化環己酮為ei : ii : 19 : 7 : 2。
本發明的技術效果是本發明技術方案提供的方法，採用先將廢舊聚苯乙烯塑料 降解，再接枝改性的方法製備塗料用樹脂。與現有簡單的用溶劑直接溶解廢舊聚苯乙烯塑
料相比，經過降解，聚苯乙烯分子量變小，聚苯乙烯固體含量可以達到50 65質量％ ，不僅
提高了聚苯乙烯的利用率，減少了有害溶劑(二甲苯)的用量，改善了環境，減少了對人體
的傷害，而且降解後的聚苯乙烯更利於進一步接枝改性；在接枝改性時，所採用的過氧化環 己酮引發劑，更利於通過自由基聚合反應將適量的柔性單體、功能性單體和增進附著力單 體接枝在已降解的聚苯乙烯主鏈上，使得聚苯乙烯成為具有恰當柔性、附著力提高並具有 可與固化劑反應的塗料用樹脂；在用單體對聚苯乙烯進行接枝改性時，由於柔性單體、功能 性單體和增進附著力單體是依次加入且每種單體加入後均還要反應0. 5h，這樣聚苯乙烯主
連結枝後形成的樹脂具有梳型結構，而且其構成支鏈的柔性單體直接接枝在主鏈上，增進 附著力單體位於支鏈的最外端，用這種結構的樹脂配製的塗料，其塗膜柔韌性好且有較高 的交聯密度，附著力為1級(見實施例3檢測結果)，而用未降解的聚苯乙烯配製的同樣塗 料，其塗膜附著力僅為3級。
具體實施例方式
以下結合實施例對本發明作進一步具體描述，但不局限於此。 本發明所涉及的廢舊聚苯乙烯塑料是指回收的聚苯乙烯樹脂、聚苯乙烯薄膜或聚 苯乙烯的塑料製品如保溫材料、包裝材料、食品盒等，實施時，可以使用其中任一種，也可以 使用其中任意幾種的混合物； 實施例中的其餘原料為塗料用工業品，均可從市場購得； 廢舊聚苯乙烯塑料降解時，所用催化劑是環烷酸錫含量為1質量％的乙二醇乙醚
醋酸酯的鹼性溶液，該溶液是按1克環烷酸錫與99克乙二醇乙醚醋酸酯的比例混合均勻並
溶解，再用雙氰胺調至鹼性(PH為7.8)製得的。 實施例1用廢舊聚苯乙烯塑料製備塗料用樹脂 本發明方法的具體操作步驟如下
①降解將清洗、晾乾後的廢舊聚苯乙烯塑料，溶解於二甲苯中投入反應釜內，加 入催化劑(環烷酸錫含量為1質量％的乙二醇乙醚醋酸酯的鹼性溶液)並加熱至回流，在 回流狀態下降解，直至145t:粘度為100 200cps時，停止降解，然後蒸出溶劑製成145°C 粘度為100 200cps且固體含量為60質量％的已降解的聚苯乙烯溶液，保存備用； 所用各原料的質量比如下，廢舊聚苯乙烯塑料二甲苯催化劑為 6 : 3. 9 : o. i ; ②接枝改性將步驟①得到的已降解的聚苯乙烯溶液投入反應釜內，加熱到
60°C 士2t:時，在反應釜內先加入引發劑過氧化環己酮，攪拌下依次滴加柔性單體丙烯
酸-2-乙基己酯、功能性單體丙烯酸e-羥丙脂、增進附著力單體甲基丙烯酸縮水甘油酯， 對已降解的聚苯乙烯進行接枝改性，每種單體加完都必須攪拌反應0. 5h後，再滴加下一種 單體，同時在整個滴加過程，反應體系溫度保持在6(TC 士2t:且用4，4'-亞甲基二苯胺控 制反應體系pH值在7. 6 7. 8之間，所有單體滴加完畢後，再用苯甲酸將反應釜內物料的 pH值調至6. 5即製得塗料用樹脂； 所用各原料的質量比如下，已降解的聚苯乙烯溶液(60質量％ ):丙烯
酸-2-乙基己酯丙烯酸e-羥丙脂甲基丙烯酸縮水甘油酯過氧化環己酮為 6i : ii : 19 : 7 : 2。 實施例2配製雙組分塗料
按質量％計的塗料配方如下 樹脂(實施例1制)60，鈦白15，硫酸鋇15，滑石粉5，溶劑4.2，有機膨潤土 (BP186)0. 8 ; 將上述各組分混合均勻，研磨至細度25微米，作為羥基組分； 使用前，將上述羥基組分與固化劑(HXF三聚體)按質量比5 : l混合均勻即可施工。 實施例3用實施例2製得的塗料，按相關的塗料國家標準，製備樣板並進行樣板性 能檢測，具體結果如下 衝擊強度kg cm > 50 ; 柔韌性(mm) 1 ; 附著力(級) 1 耐水性168h 無氣泡、無鏽斑、不變色； 耐候性240h 無異常； 耐鹽霧性600h 無異常； 耐汽油性120h 無異常。 由上述檢測結果可見，用本發明方法製得的塗料用樹脂性能達到防腐蝕塗料要 求，為利用廢舊聚苯乙烯塑料製備塗料用樹脂提供了即符合環保要求，又提高了聚苯乙烯 利用率，產品質量又好的新方法。
權利要求
一種用廢舊聚苯乙烯塑料製備塗料用樹脂的方法，其特徵在於，先將廢舊聚苯乙烯塑料降解，製成145℃粘度為100～200cps且固體含量為50～65質量％的已降解的聚苯乙烯溶液，再用過氧化環己酮為引發劑，通過自由基聚合反應，利用柔性單體、功能性單體和增進附著力單體，依次對已降解的聚苯乙烯進行接枝改性製得塗料用樹脂。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述柔性單體是丙烯酸-2-乙基己酯、丙 烯酸甲酯、丙烯酸丁酯中的一種；所述功能性單體是丙烯酸_P _羥丙酯、丙烯酸_ 13 _羥乙 酯、甲基丙烯酸_P _羥丙酯、甲基丙烯酸_P _羥乙酯中的一種；所述增進附著力單體是甲 基丙烯酸縮水甘油酯或丙烯酸縮水甘油酯。
3. 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述柔性單體是丙烯酸-2-乙基己酯；所 述功能性單體是丙烯酸-P _羥丙酯；所述增進附著力單體是甲基丙烯酸縮水甘油酯。
4. 根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，具體操作如下① 降解將清洗、晾乾後的廢舊聚苯乙烯塑料，溶解於二甲苯中投入反應釜內，加入催 化劑並加熱至回流，在回流狀態下降解，直至145t:粘度為100 200cps時，停止降解，然後 蒸出溶劑製成145t:粘度為100 200cps且固體含量為50 65質量％的已降解的聚苯乙 烯溶液，保存備用；② 接枝改性將步驟①得到的已降解的聚苯乙烯溶液投入反應釜內，加熱到60°C 士2t:時，在反應釜內先加入引發劑過氧化環己酮，攪拌下依次滴加柔性單體、功能性單體、增進附著力單體，對已降解的聚苯乙烯進行接枝改性，每種單體加完都必須攪拌反應 0. 5h後，再滴加下一種單體，同時在整個滴加過程，反應體系溫度保持在6(TC 士2t:且用4， 4' _亞甲基二苯胺控制反應體系pH值在7. 6 7. 8之間，所有單體滴加完畢後，再用苯甲 酸將反應釜內物料的pH值調至6. 5即製得塗料用樹脂。
5. 根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述步驟①降解時，回流溫度為14(TC，所 述催化劑是環烷酸錫含量為1質量％的乙二醇乙醚醋酸酯的鹼性溶液，降解所用各原料的質量比如下，廢舊聚苯乙烯塑料二甲苯催化劑為6 : 3.9 : o.i。
6. 根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述步驟②接枝改性所用各原料的質量比如下，已降解的聚苯乙烯溶液柔性單體功能性單體增進附著力單體過氧化環己 酮為6i : ii : 19 : 7 : 2。
全文摘要
本發明涉及一種用廢舊聚苯乙烯塑料製備塗料用樹脂的方法。先將廢舊聚苯乙烯塑料降解，製成145℃粘度為100～200cps且固體含量為50～65質量％的已降解的聚苯乙烯溶液，再用過氧化環己酮為引發劑，通過自由基聚合反應，利用柔性單體、功能性單體和增進附著力單體，依次對已降解的聚苯乙烯進行接枝改性製得塗料用樹脂，其柔性單體優選丙烯酸-2-乙基己酯；功能性單體優選丙烯酸-β-羥丙酯；增進附著力單體優選甲基丙烯酸縮水甘油酯。本發明方法不僅提高了聚苯乙烯的利用率，減少了有害溶劑(二甲苯)的用量，改善了環境，減少了對人體的傷害，還提高了利用廢舊聚苯乙烯塑料製得的樹脂性能。
文檔編號C09D151/06GK101704932SQ200910234879
公開日2010年5月12日 申請日期2009年10月26日 優先權日2009年10月26日
發明者韓建國 申請人:常州市邦傑化工有限公司