⑴ 碳5石油树脂结成了块用什么机器制作成颗粒状
碳5石油树脂结来成了块自,用锤式破碎机即可破碎。
锤式破碎机结构简单,利用叶轮带动的一排锤子,直接将样品敲碎,通过筛网将粉碎到一定细度的颗粒过筛出来,粗颗粒继续粉碎。结构简单,粉碎效率高,大块的物料可以直接进粉碎机。
⑵ 什么酸和塑料能否发生反应
废聚苯乙烯泡沫塑料再生胶粘剂的研究
鲍春阳
(黑龙江省石油化学研究院,黑龙江 哈尔滨 150040)
摘要:聚苯乙烯泡沫塑料由于其质轻、坚固、吸震、低吸潮、易成型及良好的耐水性、绝热性、价格低等特点,被广泛地应用于包装、保温、防水、隔热、减震等领域。PS大都是一次性使用,废弃在自然界中既不能腐烂转化,又不能自行降解而消失,这样既浪费了宝贵的不可再生资源,又造成了严重的环境污染。本论文就是以节约资源、保护环境,变废为宝为目的,研究了以废PS为主要原材料,经改性剂改性,制备两种低毒性、低成本、性能好的胶粘剂。其中一种是以环氧树脂及甲苯二异氰酸酯作为改性剂的溶剂型多功能胶粘剂,可用于金属、陶瓷、玻璃、木材等的粘接,拉伸剪切强度大于4.7MPa;另外一种是以丙烯酸丁脂和醋酸乙烯脂的混合单体作为改性剂的接枝共聚乳液型胶粘剂,其性能优于市售的乳白胶,压缩剪切强度高达10.4MPa,价格仅为乳白胶的70%。
关键词:废聚苯乙烯泡沫塑料;改性剂;胶粘剂
1 引 言
1.1 国内外现状
聚苯乙烯泡沫塑料(Expanded Polystyrene,简称EPS)是现代塑料工业发展中的新型材料,它的生产自1951年西德巴斯夫公司发明可挥发性聚苯乙烯珠粒发泡成型法,到七十年代美国发明一步成型法以来得到了迅速的发展。1985年我国相继从美国、日本引进五套聚苯乙烯泡沫生产装置,促进了我国塑料工业的发展。聚苯乙烯泡沫塑料是当今世界上应用最广泛的塑料之一,由于它具有良好的耐水性、绝热性、绝缘性、低吸湿性以及较强的抗震强度,及其质轻、坚固、易成型、价格低等特点,被广泛地应用于包装、保温、防水、隔热、减震、装璜、餐饮业等领域,渗透入国民经济的各个部门。据统计,近十年
来,我国聚苯乙烯塑料年平均消费量增长10%。1990年已达21.7万吨,随着电子仪表、家用电器工业的迅速发展及西部大开发的推进,EPS的用量会越来越大[1],预计到2005年,我国将需要聚苯乙烯泡沫塑料120万吨。聚苯乙烯泡沫塑料大部份都是一次性使用,数以百万吨的白色垃圾散于自然界中,既不能腐烂转化,又不能自行降解而消失,这样,一方面造成严重的环境污染,另一方面也是宝贵的不可再生资源的浪费。如何合理地、有效地回收利用废弃聚苯乙烯泡沫塑料已引起包括我国在内的世界各国科研工作者的普遍重视。从七十年代开始,日本、西欧和美国就相继对塑料废料进行工业化处理,到九十年代,综合利用废旧塑料的技术已趋于成熟,产业化高达80%,截止到1999年,美国塑料废弃物回收率达50%,英国达80%,日本达49%,意大利不仅回收本国的塑料垃圾,还从欧洲其它国家进口废旧塑料进行再生利用。我国从80年代末期开始起步研究废弃塑料的回收再利用技术,进入九十年代以后,研究开始活跃起来,技术产业化率还很低,每年大约仅有15%的废弃塑料得到回收[2],其余大都被掩埋。聚苯乙烯泡沫的密度很小,只有0.02-0.04g/cm3,因此,体积非常庞大,会占用大面积土地,而且当泡沫塑料进入土壤以后,基本上不会被微生物降解,使土壤中的空气、水分、养分等不能正常的循环交换,而且它还会逐渐释放出一些有害物质,从而影响到生态系统的正常循环,使掩埋处及其周围方圆面积内的土地土质变差,造成悲剧[3]。
1.2 聚苯乙烯泡沫塑料的回收利用
有关聚苯乙烯泡沫塑料的回收利用已先后出现了不少专利和研究报道,其应用技术主要集中在以下几个方面[4-9]:
1.用于制造轻质建筑材料。用可发性聚苯乙烯的预发泡颗粒或以破碎成小块的聚苯乙烯泡沫废弃物为主体补加不同的填料,使用不同的粘结剂制成各种轻质的建筑材料。比如,用碎木丝为填料,以水泥为粘结剂,加水混合,然后模塑成各种形状的轻质水泥隔板,或制成人造木材;内衬铁丝支架制成的轻质泡沫板可以做为墙板、台面,或装饰板;用膨胀珍珠岩做填料能制成屋顶隔热板;以泥土为粘接剂兼填料,与聚苯乙烯泡沫颗粒等量均匀混合并压制成型,干燥后煅烧,可制成供高层建筑用的轻质大砌块,或地下渗排废水的透水管;以废尼龙丝为填料可制成轻质抗弯浇铸材料等等。这种回收方法工艺简单,可回收量大,投资小,是一种较好的回收利用方式,唯一不足就是产品的技术附加值较小。
2.用于制造通用型苯聚乙烯。将聚苯乙烯泡沫废弃物经高温消泡冷却后,机械破碎,挤塑成条,再切粒制成通用型聚苯乙烯。这种方法的主要问题是再生料的外观可能是由于废弃泡沫破碎前未洗净以及在烘焙挤塑过程中局部温度过高等原因而呈棕色,失去了新聚苯乙烯无色透明的特点。其抗冲击性能也较差,只能用做一些低值塑料零件,很难与一般塑料如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯制品媲美。
3.用于再制可发性聚苯乙烯。用废弃PS泡沫循环再制EPS或再模制泡沫制品,应该说是废PS泡沫最合理的利用方向。因为废聚苯乙烯泡沫材料除表面受环境污染略变质外,内部还保持着原有聚苯乙烯泡沫的性能,这就为多次利用创造了条件。只有这样,重新模塑或制造EPS才能最好地发挥聚苯乙烯泡沫的多方面优良特性。利用废聚苯乙烯泡沫制造EPS或再模塑有下列几种方法:第一,溶解聚合法。将废烙泡沫材料溶解于苯乙烯单体中,加入分散剂使PS的苯乙烯溶液成珠粒状悬浮在水中,加热使其聚合,然后加发泡剂,继续聚合制成珠粒发泡料。本方法的优点是利用废PS代替了部分苯乙烯,可使成本降低,缺点是要消耗苯乙烯单体,同时也受到PS表面清洁度不稳定对引发剂活性的影响,很难制得均匀一致的产品。第二,球化再发泡法。是将通用型的聚苯乙烯切成圆柱形粒料,悬浮在分散剂的水溶液中,加热使圆柱体熔融球化,再降温加压加发泡剂,冷却后经过滤、洗涤和低温干燥制成EPS珠粒[10],本方法的关键在于原料的质量,否则难以保证新制EPS的质量。第三,珠粒破碎再模塑法。是在液体介质中选用合适的软化剂,表面活性剂和消泡剂,将大块废PS泡沫选择性地破碎到直径4-8mm的球形珠粒,加发泡剂后再模塑成泡沫制品。本法工艺简单,消耗的附加材料少,模制成品的各项物理性能与原废料接近,而且投资小,效益大,值得推广。
4.溴化改性制备阻燃剂。聚苯乙烯分子中含有苯环结构,苯环上的氢原子可被亲电试剂取代。有人将回收的聚苯乙烯泡沫塑料清洗干燥后溶于二氯甲烷溶液中,在三氯化铝催化下,与液溴发生亲电取代反应而制得阻燃剂溴化聚苯乙烯。含溴量可高达6%。可作为聚氯乙烯、ABS、聚丙烯等塑料制品的阻燃。与其它有机阻燃剂相比,溴化聚苯乙烯用量低,阻燃效果好,燃烧过程中不释放二(口恶)英等有毒致癌物质,特别是与三氧化二锑并用,其协同阻燃效果更好,是一种性能良好的阻燃剂。用该工艺制备的溴化聚苯乙烯,性能可以与商品溴化聚苯乙烯阻燃剂相媲美,而且成本低[11]。但因为阻燃剂本身的用量就不是很大,因此此法不能满足大量废PS的回收工作。
5.热分解技术。一方面,可裂解制造苯乙烯单体,即把废聚苯乙烯泡沫塑料在加热条件下,选择合适的催化剂使其裂解生成苯乙烯单体。在苯乙烯供应比较紧张的情况下,利用聚苯乙烯泡沫废弃物解聚制造苯乙烯,以满足市场的需要,是一条合理的利用途径。美国、法国、和日本等也进行过大量实验,但未见有工业化的报导。解聚制造苯乙烯主要问题是苯乙烯的转化率比较低,在较好的情况下也不过70%左右,一般仅在40%左右,转化率低,不仅影响生产成本,而且留下的残渣还给裂解设备的清洗和连续运转造成困难[12]。另一方面,可裂解制油。将泡沫塑料隔绝空气加热或在水汽下加热分解可得到低分子量烃的混合物,再用催化剂分解重整,可得不含硫的汽油馏份和煤油馏份及部分气体。1kg塑料可得11油品,其余主要是残炭[13]。日本在这方面研究较多,我国在这方面也取得一定成效,现在正在进行产业化。
6.燃烧回收能源。由于聚苯乙烯泡沫的主要成份是碳和氢,它可以燃烧且总热值(大约是4600kJ/kg),大于标准煤(大约2600kJ/kg)和燃料油(大约4400kJ/kg)。因此经焚烧处理利用其燃烧热也是一条有效途径。这种方法,被许多资金雄厚、设备先进的发达国家采用。比如日本刚管公司用废塑料代替焦炭做炼铁的燃料和还原剂;法国一空调公司开发一种用废塑料焚烧产生的热量生产蒸汽的新工艺,蒸汽可供给生产之用,这样可节约能源。但就我国情况看,焚烧法还较其它方法落后。塑料燃烧时发热量大,普通炉子易烧坏而且不易燃烧完全,要专门设计燃烧炉,设备维修费用较大,同时燃烧产生的气体易造成二次污染,还要进行处理。
7.接枝改性制备涂料。涂料的制备均由基料添加颜料经搅拌研磨而成。基料为成膜物,聚苯乙烯泡沫由有机高分子组成,经溶剂溶解以后可以作为涂料的基料,其耐水性和绝缘性良好。但用PS作基料制备的涂料附着力和成膜性很差,只要将其进行改性处理并添加适量的交联剂,增塑剂,以改善其成膜性能及膜层质量,这样就可以制成各类涂料。比如,李良波等将废聚苯乙烯泡沫塑料粉碎后溶于二甲苯中,加入引发剂,在一定温度下滴入丙烯酸进行接枝改性反应,得组份甲;将石油沥青溶于二甲苯,得组份乙;将水、乳化剂以及助剂混合均匀得份丙;将上述三种成份在乳化釜中进行共乳化,制得防水涂料。丙烯酸分子在聚苯乙烯的分子链上的接枝,不仅增强了涂膜的附着力,而且提高了乳液的稳定性。制得的涂料具有良好的耐热性、低温柔韧性和粘接强度。另外,用柔性的丙稀酸丁酯接枝在刚性的聚苯乙烯分子链上,可提高聚苯乙烯的柔韧性和附着力,与适当助剂配合,可制成性能良好的防腐涂料[14]。
1.3 聚苯乙烯泡沫改性胶粘剂的进展
胶粘剂在国民经济各部门中都有重大作用。无论是航天、航空还是建筑、装璜都离不开胶粘剂。全世界胶粘剂的总产量在七十年代中期已接近500万吨,近年来大约以每年增长30万吨的速渡继续增长。在全部胶粘剂产品中,建筑用胶粘剂约占25%-35%。随着我国国民经济的迅猛发展,建筑用胶存在很大缺口,用废PS制备胶粘剂满足市场对质优价廉胶粘剂的需求,是一举两得的事情。我国科研工作者从80年代末起步从事这方面的研究,到九十年代末取得了一些成绩。但研究空间仍很大。因此这是一个很好的研究方向,也是废PS再生利用的最佳方向。
聚苯乙烯是一种无定型的线性非极性物质,它的分子中含有苯环,刚性大而柔性小,它在极性物质表面上粘接力很弱,用它直接制得的胶粘剂强度不够而且胶层又硬又脆,因此需要在苯乙烯链节上引入极性和柔性基团,以增加柔顺性提高粘接强度,这样才能得到粘结力和附着力都很好的胶粘剂。利用废聚苯乙烯泡沫制备胶粘剂的关键技术是改性剂的选择。据文献报道[15-35],有以下几种改性剂:
1.邻苯二甲酸酯改性。胡光军利用增塑剂邻苯二甲酸二丁酯对聚苯乙烯泡沫塑料进行改性,溶剂为丙酮,用氧化镁做填料,制得的胶粘剂可用于粘接扬声器回路,粘接成本降低约百分之七十;王秀岩将废聚苯乙烯泡沫塑料粉碎后加入创新一号溶剂中溶解后加入邻苯二甲酸二辛酯和香精,可制成不干胶,这种不干胶粘接效果好,可以重复使用,可用于各种标签,商标及纸制品的粘接。
2.异氰酸酯改性。雷阎盈等研究了异氰酸酯改性PS制胶粘剂:PS溶于甲苯、丙酮和乙酸乙酯混合溶剂中,溶解完全后加入异氰酸酯反应一段时间后,再加入填料氧化锌可制得固含量约30%的胶粘剂,该胶粘剂粘度为0.5-1 Pa.s,剪切强度为3.4MPa,不均匀剥离强度为1.2 KN/m,该胶可用于木材、纸制品、日用塑料、地毯背衬的粘接。
3.酚醛树脂改性。酚醛树脂分子结构中含有羟基,是聚苯乙烯泡沫塑料的优良改性剂。陆友玲等将聚苯乙烯泡沫塑料熔于甲苯、乙酸乙酯、丙酮和三氯甲烷混合溶剂中,充分搅拌后加入酚醛树脂进行反应,制得乳白色PS改性胶粘剂。该胶粘剂的剪切强度为3.47MPa,不均匀剥离强度为14.8KN/m,可用于木材和日用品的粘接。商金明等研究表明,当酚醛树脂与聚苯乙烯泡沫塑料用量相等时,它的粘接强度接近于酚醛树脂胶粘剂。为了增加胶粘剂固化以后的韧性和对被粘物的粘接强度,可添加少量高分子交联剂作为改性剂,这样胶粘剂固化后在被粘接物表面形成一网状分子层。李键等选择了异氰酸酯和酚醛树脂两种含强极性基团的改性剂对废聚苯乙烯泡沫塑料进行改性取得了良好的效果。将废聚苯乙烯泡沫塑料溶解在甲苯、丙酮、氯仿、乙酸乙酯的混合溶剂中,完全溶解以后分离机械杂质,加入适当比例的交联剂甲苯二异氰酸酯和酚醛树脂,然后加填料制得粘稠状红色粘合剂,这种粘合剂的剪切强度可达3.72 MPa,不均匀扯离强度17.10KN/m。该胶粘剂可代替乳白胶用于木材粘接,效果良好,同时对塑料以及多孔物质也有较好的粘接性能。
4.松香树脂改性。曲俊杰等研究了松香树脂改性废聚苯乙烯泡沫塑料制备胶粘剂。选用二甲苯为溶剂,所制得的胶粘剂可粘接瓷板、马赛克和塑料地板等。陈震等研究了松香用量对PS改性胶粘剂性能的影响,同时考察了各种溶剂对PS改性胶粘剂粘接强度的影响。研究结果表明添加少量松香时有利于提高粘接强度,但由于松香中菲环易于解离,随着松香用量增加,粘接强度反而降低;在所有溶剂中聚苯乙烯与乙酸乙酯混合改性后粘接强度最大。
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与聚苯乙烯的结构相似,相容性好,因此用SBS嵌段共聚物作PS改性剂,可以提高胶粘剂的剥离强度,降低胶层的硬度和脆性。包其富选择乙酸乙酯、120号汽油、甲苯、松节油为混合溶剂,以SBS嵌段共聚物为改性剂,松香树脂为增粘剂,制得胶粘剂剪切强度达4.43 MPa,不均匀剥离强度为1.4KN/m。该胶粘剂可用木材、瓷砖等材料的粘接,既可代替聚醋酸乙烯酯乳白胶用于家具和玩具的粘接,也可替代氯丁胶用于木材的封边。
6.马来酸酐改性。孟跃中等将废聚苯乙烯泡沫塑料溶于有机溶剂中,加入引发剂、顺丁烯二酸酐进行接枝反应,然后与聚乙烯醇的水溶液在乳化装置内乳化,制得PS改性白胶,剪切强度在3.92MPa以上,成本仅为聚醋酸乙烯酯乳液的三分之一,而且生产工艺简单,生产周期短。
7.聚乙烯醇缩醛改性。石生勋采用甲苯、70号汽油做混合溶剂,将废聚苯乙烯泡沫塑料溶解以后,加入聚乙烯醇缩醛进行改性,得到白色稠状的胶粘剂,这种粘剂最大特点是使用温度宽,-40-40℃均可使用,且剪切强度一直保持在8.7 MPa,而市售的白乳胶只能在0-40℃之间保持9.0MPa的强度。
8.聚乙烯醇改性。陈恩德用二甲苯将聚苯乙烯泡沫塑料完全溶解以后加入聚乙烯醇进行改性,可制得医用密封胶,这种医用密封胶不与福尔马林发生反应,且耐热、耐寒、不漏水。
9.活性单体接枝改性。废聚苯乙烯与活性单体接枝共聚,可在苯乙烯链节上接枝活性基团,从而利用废聚苯乙烯泡沫塑料制取性能良好的胶粘剂。有专利报道,100份PS溶于芳烃、氯代烃混合溶剂中成为胶液,加活化剂氯化亚铜,引发剂过氧化苯甲酸丁酯,升温到90-120℃,加入20-30份丙烯腈、丙烯醇单体,接枝反应2小时,使聚苯乙烯接枝上极性基团从而改变PS的性质,然后加入石棉粉或硅酸钙,形成一种耐水性好、粘接力强的白色稠状胶粘剂。其耐水性和剪切强度分别是聚醋酸乙烯酯乳白胶的10倍和3倍以上,该PS胶粘剂可作为木材、家具和日常生活用胶,也可用于粘接水泥制品、地板、壁纸及各种织物。在聚苯乙烯大分子上接枝丙烯腈、丙烯醇,能明显提高其粘接性,但加入的单体比例甚高,这样成本也就较高,而且丙烯腈单体的毒性也非常大,给生产带来一定的困难。因此很难推广应用。陈开来等研究了羧酸酯单体接技于苯乙烯链节上,成功地制得了建筑内装饰耐水胶粘剂。将废聚苯乙烯泡沫塑料溶于甲乙两种有机溶剂中制成胶液,在引发剂的作用下,与不饱和单体发生接枝共聚反应,在聚苯乙烯大分子链上接枝上极性基团,加入增粘树脂,可制得棕色的胶液,剪切强度在4.4-4.7MPa,且其耐火性远远优于同类产品,浸水后强度能达到4.5 MPa,这样制取的耐水胶可用于墙纸、瓷砖、拼花、地板的粘接。以1:1入掺入水泥中,施工性能较佳,且不影响粘接地板、瓷砖的性能。在上述的这些改性剂中,还没有用环氧树脂做改性剂的报道,环氧树脂常被称作“万能胶”,对各种金属和大部分非金属材料都有良好的粘接性能,广泛用于飞机、导弹、汽车、建筑、电子电器和木材加工等工业部门,而且环氧树脂胶具有工艺性能好、胶接强度高、收缩率小、耐介质性能优良、电绝缘性能良好等优点[43]。它的分子中也含有极性基团,如果能用它来改性PS胶液,应该会得到性能优良的改性PS胶。另一方面,环氧树脂胶粘剂一般比较脆,因此加一种既能改善PS脆性,又可改善环氧树脂脆性的增韧剂,就可解决这一问题。我最后选择异氰酸酯达到了满意的结果。既提高了粘接强度又缩短了固化时间,还能节省溶剂降低成本。此外,我还偿试了在乳白胶配方的基础上,大幅降低配方中单体的用量,用PS代替聚合单体,添加增塑剂,制得性能优于乳白胶的木材用胶粘剂。大大降低了市售乳白胶的成本,同时达到了废物利用的目的。
2 PS改性胶粘剂的研制
2.1 溶剂型PS改性胶粘剂的研制
2.1.1 仪器及药品 仪器:恒温水浴;电动搅拌器;NDJ-1型旋转粘度计;Instron 4467、4505通用材料试验机;鼓风烘箱;SC-7型气相色谱仪(氢焰鉴定器)。药品:聚苯乙烯泡沫塑料;环氧树脂(E-51);甲苯二异氰酸酯;偶氮二异丁氰;乙酸乙酯;甲苯;滑石粉;胺类固化剂。
2.1.2 实验原理
聚苯乙烯是一种无定型线性非极性物质,其分子中含有苯环,刚性大而柔性小。在极性物质表面上粘接力很弱,用聚苯乙烯直接制得的胶粘剂强度不够而且胶层又脆又硬。因此,需要在PS胶液中加入改性剂进行改性处理,在苯乙烯链节上引入极性基团,以增加柔顺性,提高粘接强度。我选择了环氧树脂(E-51)及甲苯二异氰酸酯作为改性剂。在引发剂偶氮二异丁氰的作用下,甲苯二异氰酸酯先和聚苯乙烯发生反应。反应式如下:
(2)链自由基与甲苯2、4-二异氰酸酯进行交联反应
(R代表苯甲基)
然后加人环氧树脂,环氧树脂的结构中含有-OH,异氰酸酯可与环氧树脂中的-OH发生反应,反应通式如下:
这样,异氰酸酯就先后使PS、环氧树脂得到改性,并使二者产生部分交联。
2.1.3 胶粘剂的配制
将反应容器放在恒温水浴中,安装好搅拌棒,加入100份混合溶剂(乙酸乙酯:甲苯=4:1),分批加入50份洗净干燥的废聚苯乙烯泡沫碎料,边加边开
动搅拌,待全部溶解以后,逐渐升温至70℃,加入0.5份引发剂偶氮二异丁腈,3份甲苯2、4-二异氰酸酯,于中速搅拌下反应大约1-1.5小时,再加0.5
份甲苯2、4-二异氰酸酯,降温至50℃,加入10份环氧树脂(6101),继续反应1小时,降温后加入10份填料,可制得微黄色粘稠胶液,此胶液用时需加入固化剂。
2.1.4 胶粘剂各项指标的测试方法
不挥发物含量按GB/T2793-95方法进行测定,粘度按GB/T2794-95方法进行测定,拉伸剪切强度按GB7124方法进行测定,胶粘剂中有害物质限量按GB18583-2001方法进行测定。
2.2 乳液型PS改性胶粘剂的研制
2.2.1 仪器及药品
仪器:电动搅拌机;电热套;四口烧瓶;球形回流冷凝管;温度计;滴液漏斗;Instron 4467、4505通用材料试验机;鼓风烘箱;SC-7型气相色谱仪;红外光谱仪。
药品:聚苯乙烯泡沫塑料;丙烯酸丁酯;醋酸乙烯酯;邻苯二甲酸二辛酯;乙酸乙酯;甲苯;引发剂过硫酸铵;混合乳化剂(十二烷基硫酸钠:OP-10=
1:2)
2.2.2 水剂PS改性胶的制备
于四口烧瓶中加入50份混合溶剂(乙酸乙酯:甲苯:4:1),分批于搅拌下加入40份洗净晾干粉碎的废聚苯乙烯泡沫,逐渐升温到40℃,待完全溶解成透明粘稠液体后,加入1份复合乳化剂,搅拌乳化30min,加入40份水(蒸馏水或去离子水)及4份混合单体(丙烯酸丁酯:酯酸乙烯酯=1:1),升温到60℃,加大搅拌速度,再乳化30-40min,滴加部分引发剂(过硫酸铵10%溶液);反应时,有热量放出,温度开始自动升高,此时,加热使温度达到75℃,逐滴加入12份混合单体与80份水组成的溶液,在加入混合单体水溶液的过程中,每隔一段时间加入一部分引发剂(引发剂总量为1份),反应温度应控制在75-85℃之间,全部加完以后(大约需1.5-2h),把剩余引发剂全部加入,升温到90℃保温,待回收的溶剂达到加入量的80-85%时停止加热,然后,冷却到50℃,加入两份增塑剂邻苯二甲酸二辛酯,搅拌均匀后,调节PH值到7左右,冷却到室温,得到白色粘稠液体。
2.2.3 PS改性乳液胶粘剂各项性能指标的测试方法
胶粘剂不挥发物含量按GB/T2793-95方法进行测定,胶粘剂旋转粘度按GB/T2794-95方法进行测定,压缩剪切强度按HG/T2727附录B方法进行测定,灰份、PH值按GB11175方法进行测定,胶粘剂中有害物质限量按GB18583-2001方法进行测定。
3 结果与讨论
3.1 溶剂型PS改性胶粘剂的结果与讨论
3.1.1 所制得PS改性胶粘剂的各项技术性能见表1
3.1.2溶剂的选择
聚苯乙烯泡沫塑料溶解于芳烃(如苯,甲苯,二甲苯等),氯代烃(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
分有机溶剂中。选择合适的溶剂溶解泡沫塑料,主要从以下几个方面考虑:首先,所选择的溶剂要对聚苯乙烯及新加入的改性剂有良好的溶解能力,对添料有良好的分散性能;其次,溶剂的性质最好对胶粘剂的性质有一定的改善作用;第三,所选用的溶剂要低毒,价廉,易得,安全。综合考虑以上各因素,用乙酸乙酯或甲苯作溶剂比较适合。但又考虑到混合溶剂的溶解性较单一溶剂要好,并且由于沸点、挥发度、极性不同,通过改变混合比例,可以调节胶粘剂
的干燥时间,满足不同场合的需要,因此,选择了乙酸乙酯和甲苯二者混合作为聚苯乙烯泡沫塑料的溶剂,这两种溶剂的物理化学参数见表2。
聚苯乙烯的溶解度参数为9.11
3.1.3 溶剂比的选择
采用乙酸乙酯与甲苯作为混合溶剂,乙酸乙酯含极性基团,对胶粘剂性能的改善有较大帮助,它沸点低,挥发快;甲苯是非极性物质,沸点高,挥发较
慢,两者比例不同定会影响着改性PS胶的干燥速度和粘附力,所以有必要选择一个较为合适的溶剂比。
从图中可以看出,随着溶剂比的增大,也就是乙酸乙酯的比例上升时,改性液的剪切强度增大,到溶剂比为4:1此后,又有所下降。其原因可能是由于
乙酸乙酯的极性较大,一方面对赐有改性作用,另一方面,能与被粘材料的表面形成分子间的相互作用力,因此,提高了剪切强度;而且它挥发的较快,正
好满足了环氧树脂固化以后残留溶剂少,而提高剪切强度的要求。因此,它比例增大而胶液强度上升。但乙酸乙酯比例太大时,由于它沸点低,挥发快,当
胶接边缘固化以后,内部的溶剂有可能长期处于液态或半固态,影响粘接效果而使剪切强度略有下降。
3.1.4 改性剂甲苯二异氰酸酯用量对胶粘剂剪切强度的影响
甲苯二异氰酸酯是一种强极性物质,其改性效果极为明显,只需极少量就可以明显改善胶粘剂的性能,其不仅对聚苯乙烯有较好的改性作用,而且对环氧树脂也有很好的改性作用。在废聚苯乙烯改性反应中,改性剂TDI作用有两个:一是在聚苯乙烯大分子中引入极性基团,使聚苯乙烯大分子链产生交联,二是与环氧树脂发生反应,改性环氧树脂,并使环氧树脂与聚苯乙烯两者产生部分交联。改性剂TDI的用量直接影响着改性PS胶的性质,如果改性剂用量少,则聚苯乙烯分子链上含极性基团少,交联度不够,韧性不足,且环氧树脂也不能很好的被改性,胶层较脆;如果用量太多,又使物质交联过度,甚至形成网状体型结构,降低了剪切强度,实验表明,改性剂用量为2.0%时,改性效果较好。如图2
3.1.5 环氧树脂的选择及其用量对PS改性胶粘剂性质的影响
环氧树脂常被称作“万能胶”,对各种金属和大部分非金属材料都有良好的粘接性能,广泛用于飞机、导弹、汽车、建筑、电子电器和木材加工等工业部门,而且环氧树脂胶具有工艺性能好,胶接强度高,收缩率小,耐介质性能优良,电绝缘性能良好等优点。在PS胶改性剂中,有酚醛树脂,松香树脂,邻苯二甲酸酯等,还没有人偿试用环氧树脂来改性PS。因环氧树脂中也有极性基团,应该对PS有良好的改性作用。因此,我偿试了用环氧树脂来改性PS。但单独用环氧改性PS效果不好,胶层易脱膜,粘接强度不太大,且胶层较脆,这可能是由于两者刚性都较大的因素造成的。我又在两者中加入第三种改性剂,选用异氰酸酯获得成功。环氧树脂的用量对胶液性质也有影响,用量太小,强度不高,但用量稍大时,剪切强度反而下降,这可能是由于PS改性胶粘剂是溶剂型胶粘剂,而环氧树脂固化后,有一部分溶剂仍残留在胶层中,影响了胶粘剂的性能,这种影响随环氧树脂的加入量增大而更加明显。况且,加入量太大成本也很高。环氧树脂用量与胶粘剂性能的关系见表3
3.1.6 反应温度对PS改性胶粘剂剪切强度的影响
首先,引发剂的分解需要能量,其次,PS的交联反应也需要能量,因此,
⑶ sup705 无毒凝胶类光敏聚合物怎么溶解
sup705 无毒凝胶类光敏聚合物怎么溶解
聚丙烯酸钠:无色透明的水溶性树脂。分子量数百万版。PH在权4左右时容易凝聚,PH2.5时近于溶解。PH介于2.5与4之间时会形成凝胶。可见这样的物质不是唯一的,应当是一种弱酸或者弱酸性的水溶液(并不一定是酸溶液)。
易溶于苛性钠水溶液,在氢氧化钙、氢氧化镁的溶液中则沉淀。遇水膨润,经过透明的凝胶状态而成为粘稠液体。对金属离子,特别是对铁离子不稳定,无毒。在本洗衣粉制造中用作助剂,有分散、凝集、去污的作用。以使用分子量8000的聚丙烯酸钠为好。
聚丙烯酸钠是一种聚合物,能很好地溶解于水中,呈真溶液。它本身带有电荷,可促使带有不同表面电荷的悬浮粒子凝聚。它还具有活性吸附机能,能将悬浮粒子吸附在其上面,使其互相凝聚,形成大块絮凝团。因此,它具有澄清、净化、促进沉降、有利过滤等作用;由于其分子结构的特殊性而广泛应用于食品、医药、纺织、水处理、石油化学、冶金等行业。
⑷ 耐火材料在石油中的应用
耐火材料是应用于钢铁工业中的重要材料,它主要应用在炼钢炉、炼铁炉的内衬,承装和运输金属及炉渣的钢包的内衬,下道工序加热钢坯的炉子内衬,以及传导热气的烟道和高炉炉身的内衬。因此,简单地说,我们可以把它视作结构材料,它们可以承受的温度为260-1760℃。
耐火材料价格昂贵,任何耐火材料的事故都将导致浪费大量的生产时间和设备,有时甚至是产品本身。耐火材料类型也将影响能量的消耗和产品质量。因此,选取最适合于各种应用的耐火材料是至关重要的。而经济效益对此有很大的影响,最适合某种用途的耐火材料不必是用得最久的材料,而是能在安装成本与使用性能之间取得平衡的材料,这种平衡不是固定不变的,而是随着新工艺或新耐火材料的引入而不断变化的。历史证明,坚持不懈地寻求和开发更合理的冶金工艺,极大地推动了耐火材料的发展,这些耐火材料问题的迅速解决又成为近代钢铁工艺不断发展的重要素。本文的内容是讨论包括这些问题的许多因素,以及提供解决这些问题的信息。
耐火材料可以有许多分类方法,其中没有一种是令人十分满意的。从化学观点来看,耐火材料和一般物质一样分为三类:酸性、碱性和中性。理论上,酸性耐火材料不能应用于碱性炉渣,碱性气体或烟气,而在上述碱性介质中,最好应用碱性耐火材料。实际上,由于各种原因,这些规则不断地被打破。因而,长期以来化学分类只是学术上的,对于指导实际应用没有多少价值。而且真正意义上的中性耐火材料是否存在也值得怀疑。通过用途来分类是相当广泛采用的方法,如高炉耐火材料或氧气炼钢耐火材料,而且这些分类在不断地被修正。
因此,我们根据所准备的原料和加工后的主要矿物质对耐火材料进行分类。我们确信这种分类方法为清楚理解钢厂耐火材料的本质提供了最大的可能性。
A.氧化镁或氧化镁-氧化钙类
这一类包括所有由天然或合成的菱镁矿、水镁矿、白云石得来的耐火材料。它们组成了最重要的一类用于炼钢过程的碱性耐火材料。所有这些材料被用作氧化镁的来源。
合成氧化镁由海水或卤水中合成得来的氧化镁(方镁石)代表了最重要的一种用于现代炼钢设备的耐火材料原料。生产致密的合成氧化镁需要很多步骤,简单概括如下:
(1)Mgcl2+Ca,Mg(OH)2 =Mg(OH)2+CaCl2
海水或卤水熟白云石氢氧化镁残留盐
(2) Mg(OH)2 ℃Mg0(低密度的)
(3) MgO ℃ Mgo(致密的)
所产生的致密氧化镁一般纯度可达95%-99%,这取决于生产过程和最终应用要求。如上所示,氧化镁可以由海水和熟石灰得到。最终产品的致密度是通过在竖炉中高温焙烧以及大面积的锻烧,再经机械压实而得到的。通过预烧耐火材料原料来从根本上消除其永久的收缩量或延伸量极其重要,这一点是显而易见的,因为我们不可能指望在使用中会过度收缩或延伸的材料能够用于储存适当程度的金属液或渣子。世界各地均有生产合成氧镁(方镁石)的大工厂,在美国密执安州由卤水井生产,而由海水中生产氧化镁的工厂位于佛罗里达州、得克萨斯州、加里福尼亚州和马里兰州。
B.铬镁类
天然存在的铬矿由耐火材料尖晶石构成,其中尖晶石是由不同比例的MgO,FeO,Al2O3,Cr2O3及Fe2O3和少量硅酸盐组成的混合物。成分变化较大的铬矿适合于做耐火材料用,大多数合适的格矿耐火材料产于菲律宾和南非,有些铬矿在使用前必须经过精选以减少脉石(主要是二氧化硅)的含量。在耐火材料产品中,铬矿主要与氧化镁结合使用,这样可以将两种材料的最佳特点结合起来。铬矿在应用前不需要焙烧。
C.硅质耐火材料
石英砂石英砂或硅石是纯度最高、应用最广泛的含硅原料。产于宾夕法尼亚州,威斯康辛州、亚拉巴马州、犹他州和加里佛尼亚州的大量岩石中含有超过98%的SiO2,长期以来它们用于硅砖生产。目前大量用于焦炉的硅砖仍然由石英砂生产。通过冲洗石英卵石和卵石团块可以生产高纯度的二氧化硅。
砂石砂石或火石基本上是由粘着的砂粒构成的一种沉积岩,通常含有90%~96%的SiO2,3% - 5%的Al2O3及一些氧化铁和石灰。砂石相对柔软,且有条纹,这样易于切割成块状或其他形状。
熔融石英高纯度二氧化硅用电熔融后可以用来生产非晶或隐晶的熔融石英、这种具有特殊性能的团块,用于低温耐火材料。
锆石和二氧化锆锆石耐火材料(ZrO2·SiO2)是由产于澳大利亚和佛罗里达的特殊锆砂,经过浮选和磁精选生产出的。稳定的二氧化锆是由同种锆砂通过电熔融并除去二氧化硅和其他杂质生产出来的。
D耐火粘土类.
半硅质耐火粘土半硅质耐火粘土这一术语是指SiO2含量有一个较大范围的粘土这里所说的系指含SiO2至少达75%用于半硅砖生产的粘土,它们具有很少的杂质如碱金属,碱土金属氧化物和铁氧化物。
塑性耐火粘土是一种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种硬的或像燧石状的耐火粘土,以非层状岩石存在,几乎没有天然的塑性,具有贝壳状断口。
球状耐火粘土也叫伯雷耐火土或伯雷硬质粘土,球状耐火粘土以岩石形式存在,有含铝或含铁的球状物,或两者均有,靠粘土粘接。
高岭土尽管不是耐火粘土,但某些高岭土是高级耐火材料,且越来越多地用于制作耐火砖。高岭土可沉积和残留,并且相当纯,一般非常接近理论粘土成分,用AI2O3·2SiO2·2H2O表示。
正像后面将要介绍的那样,耐火粘土一般通过预烧粘土和生粘土或未烧粘土相结合的方法生产。
E.高铝类
这类包括用于生产耐火粘土所达不到的、含AI2O2高达44% 以的那些耐火材料,有很多种含不同矾土量的此类耐火材料,介绍如下:
含铝高岭土通过选矿和精选,可以从沉积在佐治亚州和阿拉巴马州的高岭土中生产出含AI2O3达50%-70%的原材料来,这些产品含有害杂质(如碱金属和铁氧化物)量很低,广泛应用于耐火材料。近年来,先进的焙烧设备已经被用来将这此含铝高岭土制成致密、稳定的材料。
硅线石、红柱石和蓝晶石这些矿石化学式均为Al2O3·SiO2,理论上含62.9%的Al2O3和37.1%的SiO3。加热时,全部形成莫来石(2Al2O3·2SiO2)和硅质玻璃体,只是分解的难易程度不同。蓝晶石最易转化,转化温度为1, 325℃,而硅线石的转化最困难,转化温度为1, 530℃。近年来产于佛吉尼亚州和北卡罗米纳州的蓝晶石已经广泛地用于国内作为原料或锻烧形式的耐火材料的生产。
高纯矾土本质上,由用拜耳法从铝矾土中得到的硝酸铝生产出的锻烧铝矾土,通过烧结或熔解,可得到致密而纯的Al2O3。尽管氧化铝材料昂贵,但当其在纯态或与前述粘土、铝矾土或其他耐火材料一起使用时,可为耐火材料添加特殊性能。
矾土可以和纯二氧化硅预反应以生产莫来石填料,或在加工过程中就地生产砖。
F.碳类
这一类包括天然或人造石墨,各种类型的煤、焦炭、碳化硅和氮化硅。石墨在国内外均分布广泛。由于石墨常与石灰岩或硅酸岩混合存在,所以它的提纯非常昂贵。在塞隆和马达加斯加发现的片状石墨适合于生产坩埚和塞棒头,塞棒头上石墨由大块粘土粘接。在与其他耐火材料混合使用时无定形的和片状的石墨可以增加许多耐火材料的抗渣性。
碳砖或碳块作为耐火材料应用非常广泛,并且可以由铸造焦炭、石油焦炭或煅烧无烟煤生产。沥青也能作为粘和剂应用于此类耐火材料中。碳化硅是在高温电炉中利用熔融石油焦和石英砂来生产的,纯碳化硅可以直接使用,或作为添加料与耐火粘土、高纯矾土或碳质耐火材料一起给耐火材料赋予一些特殊性能。耐火原材料
耐火原材料已经在前面介绍过,锻烧材料经焙烧,去除挥发成份及水分,使材料致密,
在以后的使用中收缩量和反应最小。锻烧的温度范围为1093℃一1925℃生的或未锻烧的材料使用时要比焙烧过的材料便宜,并且用于给某些耐火材料赋予某些可取的性能,诸如塑性,或体积膨胀。在生产或使用中,用粘合剂以增加耐火材料的强度,粘合剂包括:
(a)临时粘合剂,例如纸的副产品、糖或某些粘土,以增加生产中的输送强度。
(b)化学粘合剂,它们能在生产中、生产后或整体材料安装时增加其强度。例如,硅酸钠、磷酸、磷酸玻璃、铬酸、硼酸和硫酸镁。
(c) 水泥粘合剂,这种粘合剂与水混合时靠液压粘合。用于耐火材料的此类粘合剂主要是钙一矾水泥,它能迅速粘合,并能维持粘合强度到中温。
(d) 有机粘合剂,诸如用于还原气氛的焦油,沥青,树脂,在这种气氛下碳残留物保证粘接强度,或起防止变化作用。
在耐火材料生产前,生料处理过程对最终产品的成分和性能有重要影响。
高炉和附属设备中的耐火材料:
这部分涉及到大量有关高炉耐火材料的设计和应用的信息,有关讨论将补充这些信息。为方便起见,高炉耐火材料按其使用部位分为三部分:出铁场用耐火材料,炉体用耐火材料,热风炉及附属设备用耐火材料。
小型高炉的出铁口材料通常是将粘土、焦炭和沥清混合,并且加水挤压成形、而对于条件苛刻的大高炉,则需要使用无水出铁口材料,并且要用焦油和其他能提高耐腐蚀性的骨料压实(包括高铝团块,二氧化硅,硅镍合金等等),这种无水材料的性质要求当它最初较软时,堵铁口泥炮在它的位置上保留一小段时间,当它流到位后由于受热而变硬,在每一次出铁后,这种无水材料的消耗小于水处理的材料,而且其热强度也比水处理材料高得多。
出铁沟耐火材料的设计也依赖于高炉的体积,对于小的且只有一个出铁口的高炉,出铁沟被设计成定期作业,然后排空,经常用一些低价的材料喷补炉衬或填塞加以维护,而对于大的有多个出铁口的高炉,出铁沟经常长期工作,不断地与热铁水接触,需要用昂贵的高铝塑性材料和含有碳、硅的材料定期重新砌衬,大高炉出铁沟更换前的寿命可达40万到2000万公吨。
高炉炉体高炉内条件变化很大,它的耐火材料损耗可以有几种机理,在新的炉体内,一般倾向于用高铝产品(氧化铝的含量在6o%一99%),或具有高热导率的碳材料,或特殊的Sic耐火材料。好的高炉炉衬主要依赖于所使用的冷却系统,以及在高炉超龄条件下提供待续有效冷却的能力。对于现代高炉,尽管使用昂贵的耐火材料延长了耐火材料的寿命,但寿命延长毫无疑问主要是由于更有效的冷却(例如二倍的烟道冷却板)和由于理想的高炉负荷而带来的稳定操作条件。高导热型砖带有外部冷却,而低导热材料使用冷却板提供稳定的炉衬厚度。炉腹区的耐火砖除了高导热率外还必须抵抗前述各种损耗因素,这类耐火材料中只有最高级的才能做到这一点。
在炉缸,由于钢水凝固线在稳定的位置可以保持很多年,带有或不带下冷却的厚碳砖设计使炉龄日益延长。
高炉内衬的寿命非常依赖于原始设计和操作条件,以至于不同规格的炉子,在不同的实践中,很难比较不同耐火材料的性能。炉衬的寿命一般为3-10年,或者300万吨到2000万吨的产量。通过用特殊的水泥粘接浇注块喷补高炉而经常进行的中间补炉可以短期延长高炉的使用,用这种喷补工序后可以使需要大修的高炉延长1-3年使用。最近,特殊的无水浆材料已经被用来修复炉腹和低炉体区域,方法是在施加压力的情况下,喷浆到需要修补的地方。
用来将熔融铁水运往钢厂的滑轨车(鱼雷罐),通常用致密的耐火砖或高铝砖砌筑内壁。最近,用抗渣金属侵蚀能力强的浸沥青的炉衬使鱼雷罐寿命得到了提高。鱼雷罐寿命在很大程度上依赖于使用条件(输送距离、每天运送次数)以及罐内渣量及倒渣次数。通常鱼雷罐车的寿命在100000到200000公吨之间。如果罐能间歇地使用,清理并在冷下来后,用水泥粘结的耐火材料喷补,其寿命可达到300000到600000公吨,每吨砖或喷补操作的总消耗大致相同,选择砌砖还是喷补取决于钢厂的意向。鱼雷罐铁水脱硫会降低耐火材料寿命,从而有了使用更昂贵的耐火材料的必要。
⑸ 聚丙烯酰胺
一、特性
聚丙烯酰胺,(polyacrylamide,简称PAM)丙烯酰胺(Acrylamide,简称AMD)及其衍生物离子特性的区别 而不同。聚丙烯酰胺溶于水,也溶于醋酸、乙二醇、甘油和胺等有机溶剂。长期受热分解,分解温度在200 以上。在无氧条件下,210炭化为黑色粉末。根据需要,聚丙烯酰胺可以由非离子型加成阴离子、阳离子和 阴、阳混合离子而形成四种类型产品。
二、用途
聚丙烯酰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、分散性等宝贵性能。这 些性能随着衍生物离子的不同而各有侧重。因而在采油、选矿、洗煤、冶金、化工、造纸、纺织、制糖、医 药、环保、建材、农业生产等部门都有广泛的使用
三、产品技术指标
1、 聚丙烯酰胺干粉
三、产品技术指标
1、 聚丙烯酰胺干粉
项目 指标
非离子型 阴离子型 阳离子型
外观 白色或微黄色粉粒 白色或微黄色粉粒 白色或微黄色粉粒
含量% 88 88 88
分子量(万) 600-1600 300-2200 600-2000
游离单体 0.5 0.5 0.5
水溶速度(小时) 1-5 1-1.5 1-1.5
水解度% ≤5 5-30 阳离子度5-30
PAM系列产品作絮凝剂时,应根据被处理不同的PH值,而选择不同型号规格的PAM产品。
1. 用于工业废水处理。特别是对于悬浮颗粒较粗、浓度高、粒子带阳电荷,水的PH值为中性或碱性的污 水,如:冶金、钢铁、电镀、选矿、洗煤、铝加工、造纸、电厂用水、河沙砾洗涤,湿法磷酸等废水处理。 还应用在城市下水的一级处理中。常与无机絮凝剂配合使用。2.超高分子量聚丙烯酰胺主要用于油田三次采 油用。3.应用于纺织、地毡工业的上浆,水泥速凝,合成树脂的涂料。感光性聚合物、粘合剂、分散剂,以 及农业上的土壤凝胶,泥浆稳定剂,土壤改良剂。4.制糖行业中作糖汁澄清剂。5.可作为水产饲料添加剂以 及粘结剂。