CN102875734B - 回收级可发性聚苯乙烯以及利用种子聚合法制备回收级可发性聚苯乙烯的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高分子材料的合成技术领域，具体涉及一种回收级可发性聚苯乙烯以及采用种子聚合法制备回收级可发性聚苯乙烯的方法，本发明将可发性聚苯乙烯泡沫废品经过融熔造粒、筛分后，选取颗粒粒径在0.2～0.5mm的聚苯乙烯颗粒作为回收料种子，然后采用种子聚合的方法，生产回收级可发性聚苯乙烯，用此方法生产的回收级可发性聚苯乙烯具有原料价格低廉，可节约生产成本的优点，在保护环境的同时大大提升了可发性聚苯乙烯泡沫废品的商业价值，产品可应用于包装、隔热等领域。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料的合成技术领域，具体涉及一种回收级可发性聚苯乙烯以及利用种子聚合法制备回收级可发性聚苯乙烯的方法。
背景技术
可发性聚苯乙烯（简称EPS）广泛应用于包装、建材、渔业、工艺品等领域，目前，全中国的EPS产量达到400万吨/年以上，然而，EPS在加工过程中不可避免地会有泡沫废品、切割后的边角料等废料产生，而且，用于包装使用的EPS泡沫一次性使用后也成为废品，由此导致大量废旧EPS泡沫的产生，这些EPS废品对环境是一种污染。
现有技术中，EPS废品可回收再利用，EPS废品回收商一般将回收的废旧EPS泡沫采用押出机经融熔挤出造粒，制成聚苯乙烯（简称PS），然后出售给制造镜框、鞋底等生产厂家加以使用，通常由EPS废品制成的PS售价在6000～7000元/吨，与之相比，正常的EPS完全由苯乙烯制成，而苯乙烯的价格高达10000元/吨左右，比PS的价格高出3000～4000元/吨，可见，由EPS废品制造的PS价格大大低于正常EPS的价格。因此，如果能将EPS废品进行循环利用，再制成EPS，不仅解决了环境污染的问题，而且提升了EPS废品的商业价值，有利于降低企业的生产成本，比如：正常的EPS完全由苯乙烯制成，而苯乙烯价格高达10000元/吨左右，比EPS废品制成的PS价格高出3000～4000元/吨，因此，正常EPS售价至少在11500元以上。然而，如果利用25～50%的EPS废品制成PS来替代昂贵的苯乙烯作为部分原料，再与苯乙烯聚合造粒而制成EPS，则相应有25～50%部份的原料可以便宜3000～4000元/吨，相当于低于正常EPS的价格达750～2000元/吨，由此，所制成的EPS也相应地比正常EPS的价格低750～2000元/吨，这对于EPS泡沫加工厂来说是非常具有吸引力的；同样，如果企业采用由废品EPS制造的低价原料，则可以大大节约成本，获得比正常品EPS更高的利润。
据统计，EPS泡沫厂加工过程中，废品率在0.3%左右，如果以全中国实际EPS使用量300万吨/年计算，每年大约有9000吨的废旧EPS泡沫产生，因此，如何综合合理利用、提升EPS废品的商业价值，是值得企业深入研究的课题。
发明内容
本发明的目的之一在于避免现有技术中的不足之处而提供一种节约成本的回收级可发性聚苯乙烯。
本发明的目的之二在于避免现有技术中的不足之处而提供一种节约成本的利用种子聚合法制备回收级可发性聚苯乙烯的方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
提供一种回收级可发性聚苯乙烯，由以下重量份的原料组成：
苯乙烯单体50～75份；
回收料种子25～50份；
分散剂0.05～2份；
引发剂0.3～2份；
发泡剂4～8份；
增塑剂0.5～10份；
表面涂层剂0.2～1份；
静电防止剂0.01～1份；
去离子水 100～130份；
所述回收料种子为回收的可发性聚苯乙烯泡沫废品经过粉碎后融熔造粒，并筛分后获得的颗粒粒径为0.2～0.5mm的聚苯乙烯颗粒。
优选的，所述回收级可发性聚苯乙烯由以下重量份的原料组成：
苯乙烯单体60～70份；
回收料种子35～45份；
分散剂0.05～1.5份；
引发剂0.5～1.5份；
发泡剂5～7份；
增塑剂2～6份；
表面涂层剂0.2～1份；
静电防止剂0.01～1份；
去离子水 100～120份。
优选的，所述引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二异丙苯中的任意一种或一种以上的混合物；
所述发泡剂为C4～C6低沸点的直链烷烃或环烷烃；
所述增塑剂为硅油或者由对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、乙苯按任意比例混合而成的混合二甲苯溶液；
所述表面涂层剂为硬脂酸锌；
所述静电防止剂为十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐。
更优选的，所述发泡剂为丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷、环戊烷中的任意一种或一种以上的混合物。
进一步的，所述发泡剂为异戊烷和正戊烷的混合物，其中异戊烷和正戊烷的重量百分比为3:7～7:3。
采用落球粘度法测定所述回收级可发性聚苯乙烯的分子量为35000～60000。
本发明提供一种利用种子聚合法制备回收级可发性聚苯乙烯的方法，包括有以下步骤：
1）回收料种子的制备
将回收的可发性聚苯乙烯泡沫废品粉碎后，经融熔挤出造粒，然后筛分出粒径为0.2～0.5mm的聚苯乙烯颗粒作为回收料种子备用；
2）种子聚合反应
将去离子水、回收料种子、分散剂按配方量依次投入反应釜中，然后升温至50～65℃，再缓慢加入苯乙烯单体，同时加入配方量的引发剂和增塑剂，继续升温至80～90℃进行低温聚合反应，其中所述苯乙烯单体的加入时间为2～8小时；在低温反应结束后，再加入配方量的发泡剂，并升温至110～130℃进行高温聚合反应，获得聚合物；
3）调节pH值
待反应釜冷却后，将物料转移至中间槽，向中间槽内添加盐酸调节pH值为4～6；
4）洗涤、脱水、干燥及筛分
将聚合物依次经过洗涤、脱水、干燥、筛分的工序后，获得回收级可发性聚苯乙烯原料；
5）包装成品
将所述回收级可发性聚苯乙烯原料放入混合机，然后添加配方量的表面涂层剂和静电防止剂，搅拌均匀后，包装制得成品。
所述步骤2）中，所述低温聚合反应的时间为5～15小时，所述高温聚合反应的时间为5～8小时总的聚合反应的时间为12～18小时，压力为0.4～1MPa。
本发明的有益效果：
本发明采用EPS泡沫废品经融熔造粒制得聚苯乙烯颗粒作为回收料种子，替代部分价格高昂的苯乙烯原料，通过聚合反应制备回收级可发性聚苯乙烯，从而使企业可采用价格更加低廉的原料生产EPS，由此显著降低了生产成本，为企业创造更大的经济价值，而且本发明实现了对EPS泡沫废品的回收再利用，在保护环境的同时大大提升了EPS泡沫废品的商业价值，也满足了EPS在包装、隔热等领域的原料供应更加低廉的市场需求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
向5升反应釜中加入去离子水 2500克，分散剂磷酸三钙15克，开启搅拌，然后升温到60℃，加入回收料种子500克，然后再采用滴加的方式缓慢加入苯乙烯单体1500克，引发剂过氧化二苯甲酰8克，过氧化苯甲酸叔丁酯4克，增塑剂混合二甲苯1克，其中苯乙烯单体的滴加时间控制在3小时内加完，苯乙烯单体加完后，再继续升温至90℃，进行低温悬浮聚合反应，反应6小时，然后加入发泡剂140克，并升温至125℃进行高温聚合反应，反应8小时，总聚合反应时间为14小时，压力为0.4～0.9MPa，反应完毕后，冷却物料并转移至中间槽，加盐酸调节pH值为4～6，并进行洗涤，洗涤后采用分离机脱水，干燥聚合物后，经筛分得到回收级可发性聚苯乙烯原料，最后，每千克回收级可发性聚苯乙烯原料添加表面涂层剂硬脂酸锌4克、静电防止剂十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐0.3克，最后包装成成品。
本实施例中，回收料种子为回收的可发性聚苯乙烯泡沫废品经过粉碎后融熔造粒，并筛分后获得的颗粒粒径为0.2～0.5mm的聚苯乙烯颗粒；
发泡剂是由异戊烷和正戊烷混合而成，其中异戊烷与正戊烷的重量百分比为3：7。
实施例2
向5升反应釜中加入去离子水 2500克，分散剂磷酸三钙18克，开启搅拌，然后升温到50℃，加入回收料种子700克，然后再采用滴加的方式缓慢加入苯乙烯单体1300克，引发剂过氧化二苯甲酰7克，过氧化苯甲酸叔丁酯5克，增塑剂混合二甲苯2克，其中苯乙烯单体的滴加时间控制在2.5小时内加完，苯乙烯单体加完后，再继续升温至90℃，进行低温悬浮聚合反应，反应7小时，然后加入发泡剂150克，并升温至120℃进行高温聚合反应，反应8小时，总聚合反应时间为15小时，压力为0.4～0.8MPa，反应完毕后，冷却物料并转移至中间槽，加盐酸调节pH值为4～6，并进行洗涤，洗涤后采用分离机脱水，干燥聚合物后，经筛分得到回收级可发性聚苯乙烯原料，最后，每千克回收级可发性聚苯乙烯原料添加表面涂层剂硬脂酸锌4克、静电防止剂十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐0.3克，最后包装成成品。
本实施例中，回收料种子为回收的可发性聚苯乙烯泡沫废品经过粉碎后融熔造粒，并筛分后获得的颗粒粒径为0.2～0.5mm的聚苯乙烯颗粒；
发泡剂是由异戊烷和正戊烷混合而成，其中异戊烷与正戊烷的重量百分比为1：1。
实施例3
向5升反应釜中加入去离子水 2500克，分散剂碳酸钙20克，开启搅拌，然后升温到65℃，加入回收料种子1000克，然后再采用滴加的方式缓慢加入苯乙烯单体1000克，引发剂过氧化二苯甲酰7克，过氧化二异丙苯10克，增塑剂混合二甲苯1.5克，其中苯乙烯单体的滴加时间控制在2小时内加完，苯乙烯单体加完后，再继续升温至90℃，进行低温悬浮聚合反应，反应7小时，然后加入发泡剂150克，并升温至125℃进行高温聚合反应，反应8小时，总聚合反应时间为15小时，压力为0.4～0.8MPa，反应完毕后，冷却物料并转移至中间槽，加盐酸调节pH值为4～6，并进行洗涤，洗涤后采用分离机脱水，干燥聚合物后，经筛分得到回收级可发性聚苯乙烯，将此制得的EPS原料，最后，每千克回收级可发性聚苯乙烯原料添加表面涂层剂硬脂酸锌4克、静电防止剂十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐0.2克，最后包装成成品。
本实施例中，回收料种子为回收的可发性聚苯乙烯泡沫废品经过粉碎后融熔造粒，并筛分后获得的颗粒粒径为0.2～0.5mm的聚苯乙烯颗粒；
发泡剂是由异戊烷和正戊烷混合而成，其中异戊烷与正戊烷的重量百分比为6：4。
对比例1
对比例1为市场上所购买的普通可发性聚苯乙烯。
将对比例1的普通可发性聚苯乙烯与实施例1～3制备的回收级可发性聚苯乙烯的性能进行对比分析：
将实施例1～3制备的回收级可发性聚苯乙烯经化学检测并采用发泡机发泡成密度20克/升，将发泡珠粒熟化4小时后采用自动成型机成型，进行物理强度等性能测试，并与对比例1的普通可发性聚苯乙烯的性能进行对比，结果如表1和表2所示：
表1.实施例1～3的回收级可发性聚苯乙烯与普通可发性聚苯乙烯的性能对比
表2. 实施例1～3的回收级可发性聚苯乙烯与普通可发性聚苯乙烯成型制品的物理性能的对比
由表1和表2可见，实施例1～3制备的回收级可发性聚苯乙烯的发泡剂含量、发泡倍数、残留苯乙烯量、分子量、物理强度等性能上与普通可发性聚苯乙烯产品十分相近，因而，实施例1～3制备的回收级可发性聚苯乙烯可应用于产品包装、隔热等领域。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (7)
1. 一种回收级可发性聚苯乙烯，其特征在于：由以下重量份的原料组成：
苯乙烯单体50～75份；
回收料种子25～50份；
分散剂0.05～2份；
引发剂0.3～2份；
发泡剂4～8份；
增塑剂0.5～10份；
表面涂层剂0.2～1份；
静电防止剂0.01～1份；
去离子水 100～130份；
所述回收料种子为回收的可发性聚苯乙烯泡沫废品经过粉碎后融熔造粒，并筛分后获得的颗粒粒径为0.2～0.5mm的聚苯乙烯颗粒;
利用种子聚合法制备所述的回收级可发性聚苯乙烯包括有以下制备步骤：
1）回收料种子的制备
将回收的可发性聚苯乙烯泡沫废品粉碎后，经融熔挤出造粒，然后筛分出粒径为0.2～0.5mm的聚苯乙烯颗粒作为回收料种子备用；
2）种子聚合反应
将去离子水、回收料种子、分散剂按配方量依次投入反应釜中，然后升温至50～65℃，再缓慢加入苯乙烯单体，同时加入配方量的引发剂和增塑剂，继续升温至80～90℃进行低温聚合反应，其中所述苯乙烯单体的加入时间为2～8小时；在低温反应结束后，再加入配方量的发泡剂，并升温至110～130℃进行高温聚合反应，获得聚合物；
3）调节pH值
待反应釜冷却后，将物料转移至中间槽，向中间槽内添加盐酸调节pH值为4～6；
4）洗涤、脱水、干燥及筛分
将聚合物依次经过洗涤、脱水、干燥、筛分的工序后，获得回收级可发性聚苯乙烯原料；
5）包装成品
将所述回收级可发性聚苯乙烯原料放入混合机，然后添加配方量的表面涂层剂和静电防止剂，搅拌均匀后，包装制得成品。
2. 根据权利要求1所述的回收级可发性聚苯乙烯，其特征在于：由以下重量份的原料组成：
苯乙烯单体60～70份；
回收料种子35～45份；
分散剂0.05～1.5份；
引发剂0.5～1.5份；
发泡剂5～7份；
增塑剂2～6份；
表面涂层剂0.2～1份；
静电防止剂0.01～1份；
去离子水 100～120份。
3. 根据权利要求1或2任意一项所述的回收级可发性聚苯乙烯，其特征在于：所述分散剂为磷酸三钙、碳酸钙、膨润土中的任意一种；
所述引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二异丙苯中的任意一种或一种以上的混合物；
所述发泡剂为C4～C6低沸点的直链烷烃或环烷烃；
所述增塑剂为硅油或者由对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、乙苯按任意比例混合而成的混合二甲苯溶液；
所述表面涂层剂为硬脂酸锌；
所述静电防止剂为十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐。
4. 根据权利要求3所述的回收级可发性聚苯乙烯，其特征在于：所述发泡剂为丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷、环戊烷中的任意一种或一种以上的混合物。
5. 根据权利要求4所述的回收级可发性聚苯乙烯，其特征在于：所述发泡剂为异戊烷和正戊烷的混合物，其中异戊烷和正戊烷的重量百分比为3:7～7:3。
6. 根据权利要求1所述的回收级可发性聚苯乙烯，其特征在于：采用落球粘度法测定所述回收级可发性聚苯乙烯的分子量为35000～60000。
7. 根据权利要求1所述的回收级可发性聚苯乙烯，其特征在于：所述步骤2）中，所述低温聚合反应的时间为5～10小时，所述高温聚合反应的时间为5～8小时，总的聚合反应的时间为12～18小时，压力为0.4～1MPa。
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