⑴ 碳5石油樹脂結成了塊用什麼機器製作成顆粒狀
碳5石油樹脂結來成了塊自,用錘式破碎機即可破碎。
錘式破碎機結構簡單,利用葉輪帶動的一排錘子,直接將樣品敲碎,通過篩網將粉碎到一定細度的顆粒過篩出來,粗顆粒繼續粉碎。結構簡單,粉碎效率高,大塊的物料可以直接進粉碎機。
⑵ 什麼酸和塑料能否發生反應
廢聚苯乙烯泡沫塑料再生膠粘劑的研究
鮑春陽
(黑龍江省石油化學研究院,黑龍江 哈爾濱 150040)
摘要:聚苯乙烯泡沫塑料由於其質輕、堅固、吸震、低吸潮、易成型及良好的耐水性、絕熱性、價格低等特點,被廣泛地應用於包裝、保溫、防水、隔熱、減震等領域。PS大都是一次性使用,廢棄在自然界中既不能腐爛轉化,又不能自行降解而消失,這樣既浪費了寶貴的不可再生資源,又造成了嚴重的環境污染。本論文就是以節約資源、保護環境,變廢為寶為目的,研究了以廢PS為主要原材料,經改性劑改性,制備兩種低毒性、低成本、性能好的膠粘劑。其中一種是以環氧樹脂及甲苯二異氰酸酯作為改性劑的溶劑型多功能膠粘劑,可用於金屬、陶瓷、玻璃、木材等的粘接,拉伸剪切強度大於4.7MPa;另外一種是以丙烯酸丁脂和醋酸乙烯脂的混合單體作為改性劑的接枝共聚乳液型膠粘劑,其性能優於市售的乳白膠,壓縮剪切強度高達10.4MPa,價格僅為乳白膠的70%。
關鍵詞:廢聚苯乙烯泡沫塑料;改性劑;膠粘劑
1 引 言
1.1 國內外現狀
聚苯乙烯泡沫塑料(Expanded Polystyrene,簡稱EPS)是現代塑料工業發展中的新型材料,它的生產自1951年西德巴斯夫公司發明可揮發性聚苯乙烯珠粒發泡成型法,到七十年代美國發明一步成型法以來得到了迅速的發展。1985年我國相繼從美國、日本引進五套聚苯乙烯泡沫生產裝置,促進了我國塑料工業的發展。聚苯乙烯泡沫塑料是當今世界上應用最廣泛的塑料之一,由於它具有良好的耐水性、絕熱性、絕緣性、低吸濕性以及較強的抗震強度,及其質輕、堅固、易成型、價格低等特點,被廣泛地應用於包裝、保溫、防水、隔熱、減震、裝璜、餐飲業等領域,滲透入國民經濟的各個部門。據統計,近十年
來,我國聚苯乙烯塑料年平均消費量增長10%。1990年已達21.7萬噸,隨著電子儀表、家用電器工業的迅速發展及西部大開發的推進,EPS的用量會越來越大[1],預計到2005年,我國將需要聚苯乙烯泡沫塑料120萬噸。聚苯乙烯泡沫塑料大部份都是一次性使用,數以百萬噸的白色垃圾散於自然界中,既不能腐爛轉化,又不能自行降解而消失,這樣,一方面造成嚴重的環境污染,另一方面也是寶貴的不可再生資源的浪費。如何合理地、有效地回收利用廢棄聚苯乙烯泡沫塑料已引起包括我國在內的世界各國科研工作者的普遍重視。從七十年代開始,日本、西歐和美國就相繼對塑料廢料進行工業化處理,到九十年代,綜合利用廢舊塑料的技術已趨於成熟,產業化高達80%,截止到1999年,美國塑料廢棄物回收率達50%,英國達80%,日本達49%,義大利不僅回收本國的塑料垃圾,還從歐洲其它國家進口廢舊塑料進行再生利用。我國從80年代末期開始起步研究廢棄塑料的回收再利用技術,進入九十年代以後,研究開始活躍起來,技術產業化率還很低,每年大約僅有15%的廢棄塑料得到回收[2],其餘大都被掩埋。聚苯乙烯泡沫的密度很小,只有0.02-0.04g/cm3,因此,體積非常龐大,會佔用大面積土地,而且當泡沫塑料進入土壤以後,基本上不會被微生物降解,使土壤中的空氣、水分、養分等不能正常的循環交換,而且它還會逐漸釋放出一些有害物質,從而影響到生態系統的正常循環,使掩埋處及其周圍方圓面積內的土地土質變差,造成悲劇[3]。
1.2 聚苯乙烯泡沫塑料的回收利用
有關聚苯乙烯泡沫塑料的回收利用已先後出現了不少專利和研究報道,其應用技術主要集中在以下幾個方面[4-9]:
1.用於製造輕質建築材料。用可發性聚苯乙烯的預發泡顆粒或以破碎成小塊的聚苯乙烯泡沫廢棄物為主體補加不同的填料,使用不同的粘結劑製成各種輕質的建築材料。比如,用碎木絲為填料,以水泥為粘結劑,加水混合,然後模塑成各種形狀的輕質水泥隔板,或製成人造木材;內襯鐵絲支架製成的輕質泡沫板可以做為牆板、檯面,或裝飾板;用膨脹珍珠岩做填料能製成屋頂隔熱板;以泥土為粘接劑兼填料,與聚苯乙烯泡沫顆粒等量均勻混合並壓製成型,乾燥後煅燒,可製成供高層建築用的輕質大砌塊,或地下滲排廢水的透水管;以廢尼龍絲為填料可製成輕質抗彎澆鑄材料等等。這種回收方法工藝簡單,可回收量大,投資小,是一種較好的回收利用方式,唯一不足就是產品的技術附加值較小。
2.用於製造通用型苯聚乙烯。將聚苯乙烯泡沫廢棄物經高溫消泡冷卻後,機械破碎,擠塑成條,再切粒製成通用型聚苯乙烯。這種方法的主要問題是再生料的外觀可能是由於廢棄泡沫破碎前未洗凈以及在烘焙擠塑過程中局部溫度過高等原因而呈棕色,失去了新聚苯乙烯無色透明的特點。其抗沖擊性能也較差,只能用做一些低值塑料零件,很難與一般塑料如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯製品媲美。
3.用於再制可發性聚苯乙烯。用廢棄PS泡沫循環再制EPS或再模製泡沫製品,應該說是廢PS泡沫最合理的利用方向。因為廢聚苯乙烯泡沫材料除表面受環境污染略變質外,內部還保持著原有聚苯乙烯泡沫的性能,這就為多次利用創造了條件。只有這樣,重新模塑或製造EPS才能最好地發揮聚苯乙烯泡沫的多方面優良特性。利用廢聚苯乙烯泡沫製造EPS或再模塑有下列幾種方法:第一,溶解聚合法。將廢烙泡沫材料溶解於苯乙烯單體中,加入分散劑使PS的苯乙烯溶液成珠粒狀懸浮在水中,加熱使其聚合,然後加發泡劑,繼續聚合製成珠粒發泡料。本方法的優點是利用廢PS代替了部分苯乙烯,可使成本降低,缺點是要消耗苯乙烯單體,同時也受到PS表面清潔度不穩定對引發劑活性的影響,很難製得均勻一致的產品。第二,球化再發泡法。是將通用型的聚苯乙烯切成圓柱形粒料,懸浮在分散劑的水溶液中,加熱使圓柱體熔融球化,再降溫加壓加發泡劑,冷卻後經過濾、洗滌和低溫乾燥製成EPS珠粒[10],本方法的關鍵在於原料的質量,否則難以保證新制EPS的質量。第三,珠粒破碎再模塑法。是在液體介質中選用合適的軟化劑,表面活性劑和消泡劑,將大塊廢PS泡沫選擇性地破碎到直徑4-8mm的球形珠粒,加發泡劑後再模塑成泡沫製品。本法工藝簡單,消耗的附加材料少,模製成品的各項物理性能與原廢料接近,而且投資小,效益大,值得推廣。
4.溴化改性制備阻燃劑。聚苯乙烯分子中含有苯環結構,苯環上的氫原子可被親電試劑取代。有人將回收的聚苯乙烯泡沫塑料清洗乾燥後溶於二氯甲烷溶液中,在三氯化鋁催化下,與液溴發生親電取代反應而製得阻燃劑溴化聚苯乙烯。含溴量可高達6%。可作為聚氯乙烯、ABS、聚丙烯等塑料製品的阻燃。與其它有機阻燃劑相比,溴化聚苯乙烯用量低,阻燃效果好,燃燒過程中不釋放二(口惡)英等有毒致癌物質,特別是與三氧化二銻並用,其協同阻燃效果更好,是一種性能良好的阻燃劑。用該工藝制備的溴化聚苯乙烯,性能可以與商品溴化聚苯乙烯阻燃劑相媲美,而且成本低[11]。但因為阻燃劑本身的用量就不是很大,因此此法不能滿足大量廢PS的回收工作。
5.熱分解技術。一方面,可裂解製造苯乙烯單體,即把廢聚苯乙烯泡沫塑料在加熱條件下,選擇合適的催化劑使其裂解生成苯乙烯單體。在苯乙烯供應比較緊張的情況下,利用聚苯乙烯泡沫廢棄物解聚製造苯乙烯,以滿足市場的需要,是一條合理的利用途徑。美國、法國、和日本等也進行過大量實驗,但未見有工業化的報導。解聚製造苯乙烯主要問題是苯乙烯的轉化率比較低,在較好的情況下也不過70%左右,一般僅在40%左右,轉化率低,不僅影響生產成本,而且留下的殘渣還給裂解設備的清洗和連續運轉造成困難[12]。另一方面,可裂解制油。將泡沫塑料隔絕空氣加熱或在水汽下加熱分解可得到低分子量烴的混合物,再用催化劑分解重整,可得不含硫的汽油餾份和煤油餾份及部分氣體。1kg塑料可得11油品,其餘主要是殘炭[13]。日本在這方面研究較多,我國在這方面也取得一定成效,現在正在進行產業化。
6.燃燒回收能源。由於聚苯乙烯泡沫的主要成份是碳和氫,它可以燃燒且總熱值(大約是4600kJ/kg),大於標准煤(大約2600kJ/kg)和燃料油(大約4400kJ/kg)。因此經焚燒處理利用其燃燒熱也是一條有效途徑。這種方法,被許多資金雄厚、設備先進的發達國家採用。比如日本剛管公司用廢塑料代替焦炭做煉鐵的燃料和還原劑;法國一空調公司開發一種用廢塑料焚燒產生的熱量生產蒸汽的新工藝,蒸汽可供給生產之用,這樣可節約能源。但就我國情況看,焚燒法還較其它方法落後。塑料燃燒時發熱量大,普通爐子易燒壞而且不易燃燒完全,要專門設計燃燒爐,設備維修費用較大,同時燃燒產生的氣體易造成二次污染,還要進行處理。
7.接枝改性制備塗料。塗料的制備均由基料添加顏料經攪拌研磨而成。基料為成膜物,聚苯乙烯泡沫由有機高分子組成,經溶劑溶解以後可以作為塗料的基料,其耐水性和絕緣性良好。但用PS作基料制備的塗料附著力和成膜性很差,只要將其進行改性處理並添加適量的交聯劑,增塑劑,以改善其成膜性能及膜層質量,這樣就可以製成各類塗料。比如,李良波等將廢聚苯乙烯泡沫塑料粉碎後溶於二甲苯中,加入引發劑,在一定溫度下滴入丙烯酸進行接枝改性反應,得組份甲;將石油瀝青溶於二甲苯,得組份乙;將水、乳化劑以及助劑混合均勻得份丙;將上述三種成份在乳化釜中進行共乳化,製得防水塗料。丙烯酸分子在聚苯乙烯的分子鏈上的接枝,不僅增強了塗膜的附著力,而且提高了乳液的穩定性。製得的塗料具有良好的耐熱性、低溫柔韌性和粘接強度。另外,用柔性的丙稀酸丁酯接枝在剛性的聚苯乙烯分子鏈上,可提高聚苯乙烯的柔韌性和附著力,與適當助劑配合,可製成性能良好的防腐塗料[14]。
1.3 聚苯乙烯泡沫改性膠粘劑的進展
膠粘劑在國民經濟各部門中都有重大作用。無論是航天、航空還是建築、裝璜都離不開膠粘劑。全世界膠粘劑的總產量在七十年代中期已接近500萬噸,近年來大約以每年增長30萬噸的速渡繼續增長。在全部膠粘劑產品中,建築用膠粘劑約佔25%-35%。隨著我國國民經濟的迅猛發展,建築用膠存在很大缺口,用廢PS制備膠粘劑滿足市場對質優價廉膠粘劑的需求,是一舉兩得的事情。我國科研工作者從80年代末起步從事這方面的研究,到九十年代末取得了一些成績。但研究空間仍很大。因此這是一個很好的研究方向,也是廢PS再生利用的最佳方向。
聚苯乙烯是一種無定型的線性非極性物質,它的分子中含有苯環,剛性大而柔性小,它在極性物質表面上粘接力很弱,用它直接製得的膠粘劑強度不夠而且膠層又硬又脆,因此需要在苯乙烯鏈節上引入極性和柔性基團,以增加柔順性提高粘接強度,這樣才能得到粘結力和附著力都很好的膠粘劑。利用廢聚苯乙烯泡沫制備膠粘劑的關鍵技術是改性劑的選擇。據文獻報道[15-35],有以下幾種改性劑:
1.鄰苯二甲酸酯改性。胡光軍利用增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯對聚苯乙烯泡沫塑料進行改性,溶劑為丙酮,用氧化鎂做填料,製得的膠粘劑可用於粘接揚聲器迴路,粘接成本降低約百分之七十;王秀岩將廢聚苯乙烯泡沫塑料粉碎後加入創新一號溶劑中溶解後加入鄰苯二甲酸二辛酯和香精,可製成不幹膠,這種不幹膠粘接效果好,可以重復使用,可用於各種標簽,商標及紙製品的粘接。
2.異氰酸酯改性。雷閻盈等研究了異氰酸酯改性PS制膠粘劑:PS溶於甲苯、丙酮和乙酸乙酯混合溶劑中,溶解完全後加入異氰酸酯反應一段時間後,再加入填料氧化鋅可製得固含量約30%的膠粘劑,該膠粘劑粘度為0.5-1 Pa.s,剪切強度為3.4MPa,不均勻剝離強度為1.2 KN/m,該膠可用於木材、紙製品、日用塑料、地毯背襯的粘接。
3.酚醛樹脂改性。酚醛樹脂分子結構中含有羥基,是聚苯乙烯泡沫塑料的優良改性劑。陸友玲等將聚苯乙烯泡沫塑料熔於甲苯、乙酸乙酯、丙酮和三氯甲烷混合溶劑中,充分攪拌後加入酚醛樹脂進行反應,製得乳白色PS改性膠粘劑。該膠粘劑的剪切強度為3.47MPa,不均勻剝離強度為14.8KN/m,可用於木材和日用品的粘接。商金明等研究表明,當酚醛樹脂與聚苯乙烯泡沫塑料用量相等時,它的粘接強度接近於酚醛樹脂膠粘劑。為了增加膠粘劑固化以後的韌性和對被粘物的粘接強度,可添加少量高分子交聯劑作為改性劑,這樣膠粘劑固化後在被粘接物表面形成一網狀分子層。李鍵等選擇了異氰酸酯和酚醛樹脂兩種含強極性基團的改性劑對廢聚苯乙烯泡沫塑料進行改性取得了良好的效果。將廢聚苯乙烯泡沫塑料溶解在甲苯、丙酮、氯仿、乙酸乙酯的混合溶劑中,完全溶解以後分離機械雜質,加入適當比例的交聯劑甲苯二異氰酸酯和酚醛樹脂,然後加填料製得粘稠狀紅色粘合劑,這種粘合劑的剪切強度可達3.72 MPa,不均勻扯離強度17.10KN/m。該膠粘劑可代替乳白膠用於木材粘接,效果良好,同時對塑料以及多孔物質也有較好的粘接性能。
4.松香樹脂改性。曲俊傑等研究了松香樹脂改性廢聚苯乙烯泡沫塑料制備膠粘劑。選用二甲苯為溶劑,所製得的膠粘劑可粘接瓷板、馬賽克和塑料地板等。陳震等研究了松香用量對PS改性膠粘劑性能的影響,同時考察了各種溶劑對PS改性膠粘劑粘接強度的影響。研究結果表明添加少量松香時有利於提高粘接強度,但由於松香中菲環易於解離,隨著松香用量增加,粘接強度反而降低;在所有溶劑中聚苯乙烯與乙酸乙酯混合改性後粘接強度最大。
5.苯乙烯-丁二烯-苯乙稀(SBS)嵌段共聚物改性。苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的苯乙烯嵌段與聚苯乙烯的結構相似,相容性好,因此用SBS嵌段共聚物作PS改性劑,可以提高膠粘劑的剝離強度,降低膠層的硬度和脆性。包其富選擇乙酸乙酯、120號汽油、甲苯、松節油為混合溶劑,以SBS嵌段共聚物為改性劑,松香樹脂為增粘劑,製得膠粘劑剪切強度達4.43 MPa,不均勻剝離強度為1.4KN/m。該膠粘劑可用木材、瓷磚等材料的粘接,既可代替聚醋酸乙烯酯乳白膠用於傢具和玩具的粘接,也可替代氯丁膠用於木材的封邊。
6.馬來酸酐改性。孟躍中等將廢聚苯乙烯泡沫塑料溶於有機溶劑中,加入引發劑、順丁烯二酸酐進行接枝反應,然後與聚乙烯醇的水溶液在乳化裝置內乳化,製得PS改性白膠,剪切強度在3.92MPa以上,成本僅為聚醋酸乙烯酯乳液的三分之一,而且生產工藝簡單,生產周期短。
7.聚乙烯醇縮醛改性。石生勛採用甲苯、70號汽油做混合溶劑,將廢聚苯乙烯泡沫塑料溶解以後,加入聚乙烯醇縮醛進行改性,得到白色稠狀的膠粘劑,這種粘劑最大特點是使用溫度寬,-40-40℃均可使用,且剪切強度一直保持在8.7 MPa,而市售的白乳膠只能在0-40℃之間保持9.0MPa的強度。
8.聚乙烯醇改性。陳恩德用二甲苯將聚苯乙烯泡沫塑料完全溶解以後加入聚乙烯醇進行改性,可製得醫用密封膠,這種醫用密封膠不與福爾馬林發生反應,且耐熱、耐寒、不漏水。
9.活性單體接枝改性。廢聚苯乙烯與活性單體接枝共聚,可在苯乙烯鏈節上接枝活性基團,從而利用廢聚苯乙烯泡沫塑料製取性能良好的膠粘劑。有專利報道,100份PS溶於芳烴、氯代烴混合溶劑中成為膠液,加活化劑氯化亞銅,引發劑過氧化苯甲酸丁酯,升溫到90-120℃,加入20-30份丙烯腈、丙烯醇單體,接枝反應2小時,使聚苯乙烯接枝上極性基團從而改變PS的性質,然後加入石棉粉或硅酸鈣,形成一種耐水性好、粘接力強的白色稠狀膠粘劑。其耐水性和剪切強度分別是聚醋酸乙烯酯乳白膠的10倍和3倍以上,該PS膠粘劑可作為木材、傢具和日常生活用膠,也可用於粘接水泥製品、地板、壁紙及各種織物。在聚苯乙烯大分子上接枝丙烯腈、丙烯醇,能明顯提高其粘接性,但加入的單體比例甚高,這樣成本也就較高,而且丙烯腈單體的毒性也非常大,給生產帶來一定的困難。因此很難推廣應用。陳開來等研究了羧酸酯單體接技於苯乙烯鏈節上,成功地製得了建築內裝飾耐水膠粘劑。將廢聚苯乙烯泡沫塑料溶於甲乙兩種有機溶劑中製成膠液,在引發劑的作用下,與不飽和單體發生接枝共聚反應,在聚苯乙烯大分子鏈上接枝上極性基團,加入增粘樹脂,可製得棕色的膠液,剪切強度在4.4-4.7MPa,且其耐火性遠遠優於同類產品,浸水後強度能達到4.5 MPa,這樣製取的耐水膠可用於牆紙、瓷磚、拼花、地板的粘接。以1:1入摻入水泥中,施工性能較佳,且不影響粘接地板、瓷磚的性能。在上述的這些改性劑中,還沒有用環氧樹脂做改性劑的報道,環氧樹脂常被稱作「萬能膠」,對各種金屬和大部分非金屬材料都有良好的粘接性能,廣泛用於飛機、導彈、汽車、建築、電子電器和木材加工等工業部門,而且環氧樹脂膠具有工藝性能好、膠接強度高、收縮率小、耐介質性能優良、電絕緣性能良好等優點[43]。它的分子中也含有極性基團,如果能用它來改性PS膠液,應該會得到性能優良的改性PS膠。另一方面,環氧樹脂膠粘劑一般比較脆,因此加一種既能改善PS脆性,又可改善環氧樹脂脆性的增韌劑,就可解決這一問題。我最後選擇異氰酸酯達到了滿意的結果。既提高了粘接強度又縮短了固化時間,還能節省溶劑降低成本。此外,我還償試了在乳白膠配方的基礎上,大幅降低配方中單體的用量,用PS代替聚合單體,添加增塑劑,製得性能優於乳白膠的木材用膠粘劑。大大降低了市售乳白膠的成本,同時達到了廢物利用的目的。
2 PS改性膠粘劑的研製
2.1 溶劑型PS改性膠粘劑的研製
2.1.1 儀器及葯品 儀器:恆溫水浴;電動攪拌器;NDJ-1型旋轉粘度計;Instron 4467、4505通用材料試驗機;鼓風烘箱;SC-7型氣相色譜儀(氫焰鑒定器)。葯品:聚苯乙烯泡沫塑料;環氧樹脂(E-51);甲苯二異氰酸酯;偶氮二異丁氰;乙酸乙酯;甲苯;滑石粉;胺類固化劑。
2.1.2 實驗原理
聚苯乙烯是一種無定型線性非極性物質,其分子中含有苯環,剛性大而柔性小。在極性物質表面上粘接力很弱,用聚苯乙烯直接製得的膠粘劑強度不夠而且膠層又脆又硬。因此,需要在PS膠液中加入改性劑進行改性處理,在苯乙烯鏈節上引入極性基團,以增加柔順性,提高粘接強度。我選擇了環氧樹脂(E-51)及甲苯二異氰酸酯作為改性劑。在引發劑偶氮二異丁氰的作用下,甲苯二異氰酸酯先和聚苯乙烯發生反應。反應式如下:
(2)鏈自由基與甲苯2、4-二異氰酸酯進行交聯反應
(R代表苯甲基)
然後加人環氧樹脂,環氧樹脂的結構中含有-OH,異氰酸酯可與環氧樹脂中的-OH發生反應,反應通式如下:
這樣,異氰酸酯就先後使PS、環氧樹脂得到改性,並使二者產生部分交聯。
2.1.3 膠粘劑的配製
將反應容器放在恆溫水浴中,安裝好攪拌棒,加入100份混合溶劑(乙酸乙酯:甲苯=4:1),分批加入50份洗凈乾燥的廢聚苯乙烯泡沫碎料,邊加邊開
動攪拌,待全部溶解以後,逐漸升溫至70℃,加入0.5份引發劑偶氮二異丁腈,3份甲苯2、4-二異氰酸酯,於中速攪拌下反應大約1-1.5小時,再加0.5
份甲苯2、4-二異氰酸酯,降溫至50℃,加入10份環氧樹脂(6101),繼續反應1小時,降溫後加入10份填料,可製得微黃色粘稠膠液,此膠液用時需加入固化劑。
2.1.4 膠粘劑各項指標的測試方法
不揮發物含量按GB/T2793-95方法進行測定,粘度按GB/T2794-95方法進行測定,拉伸剪切強度按GB7124方法進行測定,膠粘劑中有害物質限量按GB18583-2001方法進行測定。
2.2 乳液型PS改性膠粘劑的研製
2.2.1 儀器及葯品
儀器:電動攪拌機;電熱套;四口燒瓶;球形迴流冷凝管;溫度計;滴液漏斗;Instron 4467、4505通用材料試驗機;鼓風烘箱;SC-7型氣相色譜儀;紅外光譜儀。
葯品:聚苯乙烯泡沫塑料;丙烯酸丁酯;醋酸乙烯酯;鄰苯二甲酸二辛酯;乙酸乙酯;甲苯;引發劑過硫酸銨;混合乳化劑(十二烷基硫酸鈉:OP-10=
1:2)
2.2.2 水劑PS改性膠的制備
於四口燒瓶中加入50份混合溶劑(乙酸乙酯:甲苯:4:1),分批於攪拌下加入40份洗凈晾乾粉碎的廢聚苯乙烯泡沫,逐漸升溫到40℃,待完全溶解成透明粘稠液體後,加入1份復合乳化劑,攪拌乳化30min,加入40份水(蒸餾水或去離子水)及4份混合單體(丙烯酸丁酯:酯酸乙烯酯=1:1),升溫到60℃,加大攪拌速度,再乳化30-40min,滴加部分引發劑(過硫酸銨10%溶液);反應時,有熱量放出,溫度開始自動升高,此時,加熱使溫度達到75℃,逐滴加入12份混合單體與80份水組成的溶液,在加入混合單體水溶液的過程中,每隔一段時間加入一部分引發劑(引發劑總量為1份),反應溫度應控制在75-85℃之間,全部加完以後(大約需1.5-2h),把剩餘引發劑全部加入,升溫到90℃保溫,待回收的溶劑達到加入量的80-85%時停止加熱,然後,冷卻到50℃,加入兩份增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯,攪拌均勻後,調節PH值到7左右,冷卻到室溫,得到白色粘稠液體。
2.2.3 PS改性乳液膠粘劑各項性能指標的測試方法
膠粘劑不揮發物含量按GB/T2793-95方法進行測定,膠粘劑旋轉粘度按GB/T2794-95方法進行測定,壓縮剪切強度按HG/T2727附錄B方法進行測定,灰份、PH值按GB11175方法進行測定,膠粘劑中有害物質限量按GB18583-2001方法進行測定。
3 結果與討論
3.1 溶劑型PS改性膠粘劑的結果與討論
3.1.1 所製得PS改性膠粘劑的各項技術性能見表1
3.1.2溶劑的選擇
聚苯乙烯泡沫塑料溶解於芳烴(如苯,甲苯,二甲苯等),氯代烴(如三氯甲烷,三氯乙烯),羧酸酯(如乙酸乙酯,乙酸丁酯),酮(如丙酮,丁酮)等大部
分有機溶劑中。選擇合適的溶劑溶解泡沫塑料,主要從以下幾個方面考慮:首先,所選擇的溶劑要對聚苯乙烯及新加入的改性劑有良好的溶解能力,對添料有良好的分散性能;其次,溶劑的性質最好對膠粘劑的性質有一定的改善作用;第三,所選用的溶劑要低毒,價廉,易得,安全。綜合考慮以上各因素,用乙酸乙酯或甲苯作溶劑比較適合。但又考慮到混合溶劑的溶解性較單一溶劑要好,並且由於沸點、揮發度、極性不同,通過改變混合比例,可以調節膠粘劑
的乾燥時間,滿足不同場合的需要,因此,選擇了乙酸乙酯和甲苯二者混合作為聚苯乙烯泡沫塑料的溶劑,這兩種溶劑的物理化學參數見表2。
聚苯乙烯的溶解度參數為9.11
3.1.3 溶劑比的選擇
採用乙酸乙酯與甲苯作為混合溶劑,乙酸乙酯含極性基團,對膠粘劑性能的改善有較大幫助,它沸點低,揮發快;甲苯是非極性物質,沸點高,揮發較
慢,兩者比例不同定會影響著改性PS膠的乾燥速度和粘附力,所以有必要選擇一個較為合適的溶劑比。
從圖中可以看出,隨著溶劑比的增大,也就是乙酸乙酯的比例上升時,改性液的剪切強度增大,到溶劑比為4:1此後,又有所下降。其原因可能是由於
乙酸乙酯的極性較大,一方面對賜有改性作用,另一方面,能與被粘材料的表面形成分子間的相互作用力,因此,提高了剪切強度;而且它揮發的較快,正
好滿足了環氧樹脂固化以後殘留溶劑少,而提高剪切強度的要求。因此,它比例增大而膠液強度上升。但乙酸乙酯比例太大時,由於它沸點低,揮發快,當
膠接邊緣固化以後,內部的溶劑有可能長期處於液態或半固態,影響粘接效果而使剪切強度略有下降。
3.1.4 改性劑甲苯二異氰酸酯用量對膠粘劑剪切強度的影響
甲苯二異氰酸酯是一種強極性物質,其改性效果極為明顯,只需極少量就可以明顯改善膠粘劑的性能,其不僅對聚苯乙烯有較好的改性作用,而且對環氧樹脂也有很好的改性作用。在廢聚苯乙烯改性反應中,改性劑TDI作用有兩個:一是在聚苯乙烯大分子中引入極性基團,使聚苯乙烯大分子鏈產生交聯,二是與環氧樹脂發生反應,改性環氧樹脂,並使環氧樹脂與聚苯乙烯兩者產生部分交聯。改性劑TDI的用量直接影響著改性PS膠的性質,如果改性劑用量少,則聚苯乙烯分子鏈上含極性基團少,交聯度不夠,韌性不足,且環氧樹脂也不能很好的被改性,膠層較脆;如果用量太多,又使物質交聯過度,甚至形成網狀體型結構,降低了剪切強度,實驗表明,改性劑用量為2.0%時,改性效果較好。如圖2
3.1.5 環氧樹脂的選擇及其用量對PS改性膠粘劑性質的影響
環氧樹脂常被稱作「萬能膠」,對各種金屬和大部分非金屬材料都有良好的粘接性能,廣泛用於飛機、導彈、汽車、建築、電子電器和木材加工等工業部門,而且環氧樹脂膠具有工藝性能好,膠接強度高,收縮率小,耐介質性能優良,電絕緣性能良好等優點。在PS膠改性劑中,有酚醛樹脂,松香樹脂,鄰苯二甲酸酯等,還沒有人償試用環氧樹脂來改性PS。因環氧樹脂中也有極性基團,應該對PS有良好的改性作用。因此,我償試了用環氧樹脂來改性PS。但單獨用環氧改性PS效果不好,膠層易脫膜,粘接強度不太大,且膠層較脆,這可能是由於兩者剛性都較大的因素造成的。我又在兩者中加入第三種改性劑,選用異氰酸酯獲得成功。環氧樹脂的用量對膠液性質也有影響,用量太小,強度不高,但用量稍大時,剪切強度反而下降,這可能是由於PS改性膠粘劑是溶劑型膠粘劑,而環氧樹脂固化後,有一部分溶劑仍殘留在膠層中,影響了膠粘劑的性能,這種影響隨環氧樹脂的加入量增大而更加明顯。況且,加入量太大成本也很高。環氧樹脂用量與膠粘劑性能的關系見表3
3.1.6 反應溫度對PS改性膠粘劑剪切強度的影響
首先,引發劑的分解需要能量,其次,PS的交聯反應也需要能量,因此,
⑶ sup705 無毒凝膠類光敏聚合物怎麼溶解
sup705 無毒凝膠類光敏聚合物怎麼溶解
聚丙烯酸鈉:無色透明的水溶性樹脂。分子量數百萬版。PH在權4左右時容易凝聚,PH2.5時近於溶解。PH介於2.5與4之間時會形成凝膠。可見這樣的物質不是唯一的,應當是一種弱酸或者弱酸性的水溶液(並不一定是酸溶液)。
易溶於苛性鈉水溶液,在氫氧化鈣、氫氧化鎂的溶液中則沉澱。遇水膨潤,經過透明的凝膠狀態而成為粘稠液體。對金屬離子,特別是對鐵離子不穩定,無毒。在本洗衣粉製造中用作助劑,有分散、凝集、去污的作用。以使用分子量8000的聚丙烯酸鈉為好。
聚丙烯酸鈉是一種聚合物,能很好地溶解於水中,呈真溶液。它本身帶有電荷,可促使帶有不同表面電荷的懸浮粒子凝聚。它還具有活性吸附機能,能將懸浮粒子吸附在其上面,使其互相凝聚,形成大塊絮凝團。因此,它具有澄清、凈化、促進沉降、有利過濾等作用;由於其分子結構的特殊性而廣泛應用於食品、醫葯、紡織、水處理、石油化學、冶金等行業。
⑷ 耐火材料在石油中的應用
耐火材料是應用於鋼鐵工業中的重要材料,它主要應用在煉鋼爐、煉鐵爐的內襯,承裝和運輸金屬及爐渣的鋼包的內襯,下道工序加熱鋼坯的爐子內襯,以及傳導熱氣的煙道和高爐爐身的內襯。因此,簡單地說,我們可以把它視作結構材料,它們可以承受的溫度為260-1760℃。
耐火材料價格昂貴,任何耐火材料的事故都將導致浪費大量的生產時間和設備,有時甚至是產品本身。耐火材料類型也將影響能量的消耗和產品質量。因此,選取最適合於各種應用的耐火材料是至關重要的。而經濟效益對此有很大的影響,最適合某種用途的耐火材料不必是用得最久的材料,而是能在安裝成本與使用性能之間取得平衡的材料,這種平衡不是固定不變的,而是隨著新工藝或新耐火材料的引入而不斷變化的。歷史證明,堅持不懈地尋求和開發更合理的冶金工藝,極大地推動了耐火材料的發展,這些耐火材料問題的迅速解決又成為近代鋼鐵工藝不斷發展的重要素。本文的內容是討論包括這些問題的許多因素,以及提供解決這些問題的信息。
耐火材料可以有許多分類方法,其中沒有一種是令人十分滿意的。從化學觀點來看,耐火材料和一般物質一樣分為三類:酸性、鹼性和中性。理論上,酸性耐火材料不能應用於鹼性爐渣,鹼性氣體或煙氣,而在上述鹼性介質中,最好應用鹼性耐火材料。實際上,由於各種原因,這些規則不斷地被打破。因而,長期以來化學分類只是學術上的,對於指導實際應用沒有多少價值。而且真正意義上的中性耐火材料是否存在也值得懷疑。通過用途來分類是相當廣泛採用的方法,如高爐耐火材料或氧氣煉鋼耐火材料,而且這些分類在不斷地被修正。
因此,我們根據所准備的原料和加工後的主要礦物質對耐火材料進行分類。我們確信這種分類方法為清楚理解鋼廠耐火材料的本質提供了最大的可能性。
A.氧化鎂或氧化鎂-氧化鈣類
這一類包括所有由天然或合成的菱鎂礦、水鎂礦、白雲石得來的耐火材料。它們組成了最重要的一類用於煉鋼過程的鹼性耐火材料。所有這些材料被用作氧化鎂的來源。
合成氧化鎂由海水或鹵水中合成得來的氧化鎂(方鎂石)代表了最重要的一種用於現代煉鋼設備的耐火材料原料。生產緻密的合成氧化鎂需要很多步驟,簡單概括如下:
(1)Mgcl2+Ca,Mg(OH)2 =Mg(OH)2+CaCl2
海水或鹵水熟白雲石氫氧化鎂殘留鹽
(2) Mg(OH)2 ℃Mg0(低密度的)
(3) MgO ℃ Mgo(緻密的)
所產生的緻密氧化鎂一般純度可達95%-99%,這取決於生產過程和最終應用要求。如上所示,氧化鎂可以由海水和熟石灰得到。最終產品的緻密度是通過在豎爐中高溫焙燒以及大面積的鍛燒,再經機械壓實而得到的。通過預燒耐火材料原料來從根本上消除其永久的收縮量或延伸量極其重要,這一點是顯而易見的,因為我們不可能指望在使用中會過度收縮或延伸的材料能夠用於儲存適當程度的金屬液或渣子。世界各地均有生產合成氧鎂(方鎂石)的大工廠,在美國密執安州由鹵水井生產,而由海水中生產氧化鎂的工廠位於佛羅里達州、得克薩斯州、加里福尼亞州和馬里蘭州。
B.鉻鎂類
天然存在的鉻礦由耐火材料尖晶石構成,其中尖晶石是由不同比例的MgO,FeO,Al2O3,Cr2O3及Fe2O3和少量硅酸鹽組成的混合物。成分變化較大的鉻礦適合於做耐火材料用,大多數合適的格礦耐火材料產於菲律賓和南非,有些鉻礦在使用前必須經過精選以減少脈石(主要是二氧化硅)的含量。在耐火材料產品中,鉻礦主要與氧化鎂結合使用,這樣可以將兩種材料的最佳特點結合起來。鉻礦在應用前不需要焙燒。
C.硅質耐火材料
石英砂石英砂或硅石是純度最高、應用最廣泛的含硅原料。產於賓夕法尼亞州,威斯康辛州、亞拉巴馬州、猶他州和加里佛尼亞州的大量岩石中含有超過98%的SiO2,長期以來它們用於硅磚生產。目前大量用於焦爐的硅磚仍然由石英砂生產。通過沖洗石英卵石和卵石團塊可以生產高純度的二氧化硅。
砂石砂石或火石基本上是由粘著的砂粒構成的一種沉積岩,通常含有90%~96%的SiO2,3% - 5%的Al2O3及一些氧化鐵和石灰。砂石相對柔軟,且有條紋,這樣易於切割成塊狀或其他形狀。
熔融石英高純度二氧化硅用電熔融後可以用來生產非晶或隱晶的熔融石英、這種具有特殊性能的團塊,用於低溫耐火材料。
鋯石和二氧化鋯鋯石耐火材料(ZrO2·SiO2)是由產於澳大利亞和佛羅里達的特殊鋯砂,經過浮選和磁精選生產出的。穩定的二氧化鋯是由同種鋯砂通過電熔融並除去二氧化硅和其他雜質生產出來的。
D耐火粘土類.
半硅質耐火粘土半硅質耐火粘土這一術語是指SiO2含量有一個較大范圍的粘土這里所說的系指含SiO2至少達75%用於半硅磚生產的粘土,它們具有很少的雜質如鹼金屬,鹼土金屬氧化物和鐵氧化物。
塑性耐火粘土是一種具有充分的天然塑性的耐火材料,用以粘接非塑性材料。
燧石耐火粘土它是一種硬的或像燧石狀的耐火粘土,以非層狀岩石存在,幾乎沒有天然的塑性,具有貝殼狀斷口。
球狀耐火粘土也叫伯雷耐火土或伯雷硬質粘土,球狀耐火粘土以岩石形式存在,有含鋁或含鐵的球狀物,或兩者均有,靠粘土粘接。
高嶺土盡管不是耐火粘土,但某些高嶺土是高級耐火材料,且越來越多地用於製作耐火磚。高嶺土可沉積和殘留,並且相當純,一般非常接近理論粘土成分,用AI2O3·2SiO2·2H2O表示。
正像後面將要介紹的那樣,耐火粘土一般通過預燒粘土和生粘土或未燒粘土相結合的方法生產。
E.高鋁類
這類包括用於生產耐火粘土所達不到的、含AI2O2高達44% 以的那些耐火材料,有很多種含不同礬土量的此類耐火材料,介紹如下:
含鋁高嶺土通過選礦和精選,可以從沉積在喬治亞州和阿拉巴馬州的高嶺土中生產出含AI2O3達50%-70%的原材料來,這些產品含有害雜質(如鹼金屬和鐵氧化物)量很低,廣泛應用於耐火材料。近年來,先進的焙燒設備已經被用來將這此含鋁高嶺土製成緻密、穩定的材料。
硅線石、紅柱石和藍晶石這些礦石化學式均為Al2O3·SiO2,理論上含62.9%的Al2O3和37.1%的SiO3。加熱時,全部形成莫來石(2Al2O3·2SiO2)和硅質玻璃體,只是分解的難易程度不同。藍晶石最易轉化,轉化溫度為1, 325℃,而硅線石的轉化最困難,轉化溫度為1, 530℃。近年來產於佛吉尼亞州和北卡羅米納州的藍晶石已經廣泛地用於國內作為原料或鍛燒形式的耐火材料的生產。
高純礬土本質上,由用拜耳法從鋁礬土中得到的硝酸鋁生產出的鍛燒鋁礬土,通過燒結或熔解,可得到緻密而純的Al2O3。盡管氧化鋁材料昂貴,但當其在純態或與前述粘土、鋁礬土或其他耐火材料一起使用時,可為耐火材料添加特殊性能。
礬土可以和純二氧化硅預反應以生產莫來石填料,或在加工過程中就地生產磚。
F.碳類
這一類包括天然或人造石墨,各種類型的煤、焦炭、碳化硅和氮化硅。石墨在國內外均分布廣泛。由於石墨常與石灰岩或硅酸岩混合存在,所以它的提純非常昂貴。在塞隆和馬達加斯加發現的片狀石墨適合於生產坩堝和塞棒頭,塞棒頭上石墨由大塊粘土粘接。在與其他耐火材料混合使用時無定形的和片狀的石墨可以增加許多耐火材料的抗渣性。
碳磚或碳塊作為耐火材料應用非常廣泛,並且可以由鑄造焦炭、石油焦炭或煅燒無煙煤生產。瀝青也能作為粘和劑應用於此類耐火材料中。碳化硅是在高溫電爐中利用熔融石油焦和石英砂來生產的,純碳化硅可以直接使用,或作為添加料與耐火粘土、高純礬土或碳質耐火材料一起給耐火材料賦予一些特殊性能。耐火原材料
耐火原材料已經在前面介紹過,鍛燒材料經焙燒,去除揮發成份及水分,使材料緻密,
在以後的使用中收縮量和反應最小。鍛燒的溫度范圍為1093℃一1925℃生的或未鍛燒的材料使用時要比焙燒過的材料便宜,並且用於給某些耐火材料賦予某些可取的性能,諸如塑性,或體積膨脹。在生產或使用中,用粘合劑以增加耐火材料的強度,粘合劑包括:
(a)臨時粘合劑,例如紙的副產品、糖或某些粘土,以增加生產中的輸送強度。
(b)化學粘合劑,它們能在生產中、生產後或整體材料安裝時增加其強度。例如,硅酸鈉、磷酸、磷酸玻璃、鉻酸、硼酸和硫酸鎂。
(c) 水泥粘合劑,這種粘合劑與水混合時靠液壓粘合。用於耐火材料的此類粘合劑主要是鈣一礬水泥,它能迅速粘合,並能維持粘合強度到中溫。
(d) 有機粘合劑,諸如用於還原氣氛的焦油,瀝青,樹脂,在這種氣氛下碳殘留物保證粘接強度,或起防止變化作用。
在耐火材料生產前,生料處理過程對最終產品的成分和性能有重要影響。
高爐和附屬設備中的耐火材料:
這部分涉及到大量有關高爐耐火材料的設計和應用的信息,有關討論將補充這些信息。為方便起見,高爐耐火材料按其使用部位分為三部分:出鐵場用耐火材料,爐體用耐火材料,熱風爐及附屬設備用耐火材料。
小型高爐的出鐵口材料通常是將粘土、焦炭和瀝清混合,並且加水擠壓成形、而對於條件苛刻的大高爐,則需要使用無水出鐵口材料,並且要用焦油和其他能提高耐腐蝕性的骨料壓實(包括高鋁團塊,二氧化硅,硅鎳合金等等),這種無水材料的性質要求當它最初較軟時,堵鐵口泥炮在它的位置上保留一小段時間,當它流到位後由於受熱而變硬,在每一次出鐵後,這種無水材料的消耗小於水處理的材料,而且其熱強度也比水處理材料高得多。
出鐵溝耐火材料的設計也依賴於高爐的體積,對於小的且只有一個出鐵口的高爐,出鐵溝被設計成定期作業,然後排空,經常用一些低價的材料噴補爐襯或填塞加以維護,而對於大的有多個出鐵口的高爐,出鐵溝經常長期工作,不斷地與熱鐵水接觸,需要用昂貴的高鋁塑性材料和含有碳、硅的材料定期重新砌襯,大高爐出鐵溝更換前的壽命可達40萬到2000萬公噸。
高爐爐體高爐內條件變化很大,它的耐火材料損耗可以有幾種機理,在新的爐體內,一般傾向於用高鋁產品(氧化鋁的含量在6o%一99%),或具有高熱導率的碳材料,或特殊的Sic耐火材料。好的高爐爐襯主要依賴於所使用的冷卻系統,以及在高爐超齡條件下提供待續有效冷卻的能力。對於現代高爐,盡管使用昂貴的耐火材料延長了耐火材料的壽命,但壽命延長毫無疑問主要是由於更有效的冷卻(例如二倍的煙道冷卻板)和由於理想的高爐負荷而帶來的穩定操作條件。高導熱型磚帶有外部冷卻,而低導熱材料使用冷卻板提供穩定的爐襯厚度。爐腹區的耐火磚除了高導熱率外還必須抵抗前述各種損耗因素,這類耐火材料中只有最高級的才能做到這一點。
在爐缸,由於鋼水凝固線在穩定的位置可以保持很多年,帶有或不帶下冷卻的厚碳磚設計使爐齡日益延長。
高爐內襯的壽命非常依賴於原始設計和操作條件,以至於不同規格的爐子,在不同的實踐中,很難比較不同耐火材料的性能。爐襯的壽命一般為3-10年,或者300萬噸到2000萬噸的產量。通過用特殊的水泥粘接澆注塊噴補高爐而經常進行的中間補爐可以短期延長高爐的使用,用這種噴補工序後可以使需要大修的高爐延長1-3年使用。最近,特殊的無水漿材料已經被用來修復爐腹和低爐體區域,方法是在施加壓力的情況下,噴漿到需要修補的地方。
用來將熔融鐵水運往鋼廠的滑軌車(魚雷罐),通常用緻密的耐火磚或高鋁磚砌築內壁。最近,用抗渣金屬侵蝕能力強的浸瀝青的爐襯使魚雷罐壽命得到了提高。魚雷罐壽命在很大程度上依賴於使用條件(輸送距離、每天運送次數)以及罐內渣量及倒渣次數。通常魚雷罐車的壽命在100000到200000公噸之間。如果罐能間歇地使用,清理並在冷下來後,用水泥粘結的耐火材料噴補,其壽命可達到300000到600000公噸,每噸磚或噴補操作的總消耗大致相同,選擇砌磚還是噴補取決於鋼廠的意向。魚雷罐鐵水脫硫會降低耐火材料壽命,從而有了使用更昂貴的耐火材料的必要。
⑸ 聚丙烯醯胺
一、特性
聚丙烯醯胺,(polyacrylamide,簡稱PAM)丙烯醯胺(Acrylamide,簡稱AMD)及其衍生物離子特性的區別 而不同。聚丙烯醯胺溶於水,也溶於醋酸、乙二醇、甘油和胺等有機溶劑。長期受熱分解,分解溫度在200 以上。在無氧條件下,210炭化為黑色粉末。根據需要,聚丙烯醯胺可以由非離子型加成陰離子、陽離子和 陰、陽混合離子而形成四種類型產品。
二、用途
聚丙烯醯胺是重要的水溶性聚合物,而且兼具絮凝性、增稠性、耐剪切性、降阻性、分散性等寶貴性能。這 些性能隨著衍生物離子的不同而各有側重。因而在採油、選礦、洗煤、冶金、化工、造紙、紡織、製糖、醫 葯、環保、建材、農業生產等部門都有廣泛的使用
三、產品技術指標
1、 聚丙烯醯胺乾粉
三、產品技術指標
1、 聚丙烯醯胺乾粉
項目 指標
非離子型 陰離子型 陽離子型
外觀 白色或微黃色粉粒 白色或微黃色粉粒 白色或微黃色粉粒
含量% 88 88 88
分子量(萬) 600-1600 300-2200 600-2000
游離單體 0.5 0.5 0.5
水溶速度(小時) 1-5 1-1.5 1-1.5
水解度% ≤5 5-30 陽離子度5-30
PAM系列產品作絮凝劑時,應根據被處理不同的PH值,而選擇不同型號規格的PAM產品。
1. 用於工業廢水處理。特別是對於懸浮顆粒較粗、濃度高、粒子帶陽電荷,水的PH值為中性或鹼性的污 水,如:冶金、鋼鐵、電鍍、選礦、洗煤、鋁加工、造紙、電廠用水、河沙礫洗滌,濕法磷酸等廢水處理。 還應用在城市下水的一級處理中。常與無機絮凝劑配合使用。2.超高分子量聚丙烯醯胺主要用於油田三次采 油用。3.應用於紡織、地氈工業的上漿,水泥速凝,合成樹脂的塗料。感光性聚合物、粘合劑、分散劑,以 及農業上的土壤凝膠,泥漿穩定劑,土壤改良劑。4.製糖行業中作糖汁澄清劑。5.可作為水產飼料添加劑以 及粘結劑。