铸造用eps粘结剂的合成工艺

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1、铸造用EPS粘结剂的合成工艺 李英民，刘云峰，任玉艳 (沈阳工业大学，辽宁沈阳110023) 　　摘要：本文论述了如何利用废聚苯乙烯泡沫通过改性、增塑合成铸造用的粘结剂的工艺过程。并通过实验验证了混合溶剂的配比，改性剂、增塑剂的用量等对粘结剂粘结性能的影响，确定出了最佳的试剂配比及合成工艺。 　　关键词：聚苯乙烯；改性剂；增塑剂 　　l前言 发泡聚苯乙烯有质轻、吸震、易成型、成本低等优点，是当今世界上应用最广泛的塑料之一。我国80年代开始使用这种材料，这些年发展很快，已成为全世界十大塑料制品生产国之一。EPS大都是一次性使用，所以废塑料的污染问题也越来越

2、严重。世界上很多国家都研究如何回收废EPS。因此，探讨废聚苯乙烯泡沫塑料的处理方法是科研工作者的热门课题。目前研究的重点主要在利用废聚苯乙烯泡沫塑料热降解回收苯乙烯单体，制取涂料、防水材料、胶粘剂等。本文介绍一种用废聚苯乙烯泡沫塑料制铸造粘结剂的方法，并研究成分配比、改性剂、增塑剂等对粘接剂的影响。 　　2EPS乳液粘结剂的合成 　　2.1实验仪器及实验药品 实验合成仪器：J50型电动搅拌器、型砂强度测试仪、锤击式制样机等。 实验所需药品：二甲苯、丙酮、乙酸已酯、OP一10、磺酸钠、E剂、B剂、松节油。 　　2.2混合溶剂的确定 利用废弃聚苯乙烯研制铸造

3、用粘接剂，混合溶剂的选用不仅决定了粘接剂的成本，而且还决定了其毒性的高低及其性能的好坏。理想的溶剂应具有以下籍点：(1)具有很强的溶解力；(2)易与其他溶剂混合且混砂时有较好的分散性；(3)溶剂具有最小的毒性以减少对人体的伤害；(4)价廉易得且挥发速度适中等。 根据化学知识我们知道，溶解强弱可以根据聚苯乙烯与溶剂的溶解参数差来确定，即一般溶解度参数相近原则。如表1列举了一些物质的溶解度参数。　　溶剂溶解能力的强弱取决于溶剂分子和高分子聚合物间的亲合力，亲合力决定了溶剂向高分子聚合物分子间隙中扩散的难易。通常当溶解度参数δ值的差值即

4、δ1—δ2

5、<1.3时

6、，两种物质就能够溶解。因此，我们选用了二甲苯、乙酸乙酯、丙酮做为制取胶粘剂的混合溶剂。并确定三者的比例为3：3：4。 　　2.3溶质量的确定 对于一种溶剂来讲，溶解物质的能力是一定的。超过溶解能力，就会溶不了，而达不到溶解的极限，又会存在影响性能的问题，不能充分的挖掘溶剂的能力。因此，在合成的过程中，合适的加入量不但能充分利用溶剂的性能，还可以达到一个理想的效果。为此我们做了实验，结果如表2所示。 由图1我们知道：随着溶质量的增加，砂样初始强度先增加后下降。我们选择的溶质加人量是42克，即取：溶质(克)／溶剂(m1)=0.42时效果较佳。 　　2.4改性

7、剂对粘结剂的影响 要合成铸造用的EPS粘接剂，改性剂的选择至关重要。因为聚苯乙烯是非极性物质，其分子中因含有苯环提高了刚性，降低了链节的柔韧性，性脆而易断阎。用它作粘接剂就必须用极性的物质对其改性，在聚苯乙烯分子链上引入极性基团，增加粘接剂的附着力，这是利用废塑料生产粘接剂的关键。综合考查各种常用的EPS改性剂，我们选择E剂作为我们实验的改性剂。E剂是一种强极性的物质，含有强极性基团，极少量的用量就能得到很好的改性效果。表3列出了改性剂对粘结剂初始强度的影响。由表中的数据画出的曲线图如图2所示。我们可以看出改性剂的用量占到EPS用量的2.7％时改性效果最

8、好，所以我们确定的改性剂用量为EPS用量的2.7％。 　　2.5乳化剂 乳化剂是一类能使互不相溶的液体形成稳定乳液的化合物。它们都是有表面活性的物质，能降低界面张力，使不相溶液体乳化。乳化剂种类影响乳液的稳定性，非离子型乳化剂赋予乳液好的化学稳定性，阴离子乳化剂赋予乳液好的机械稳定性。我们选用非离子乳化剂OP一10与阴离子乳化剂十二烷基磺酸钠和硫酸钠组成复合体系。阴离子乳化剂采用1：1比例，非离子与阴离子乳化剂比例为2：1，乳化剂的用量占溶剂体积的2.6％时稳定性最好。 　　2.6增塑剂 聚苯乙烯是线性结构，苯环侧基在主链上的位置是无规则，无定性的。使主

9、链变硬，造成软化点较高，常温下较脆。因此除了对聚苯乙烯进行改性外，还要加人一定的物质优化粘结剂的性能，即在乳液中加入增塑剂。增大了链问的距离，减少了范德华力的作用，使链段活动能力增大，从而降低了软化温度，借以制得韧性好的粘结剂㈣。我们选择了与EPS有较好的相溶性的B剂作为粘结剂的增塑剂。且增塑剂对砂样初始强度的影响见表4。 由表4我们知道B剂用量占EPS用量的10％左右时，粘结性能是最好的，所以我们选择的B剂用量是占EPS用量的8—10％。 　　2.7稳定剂 粘结剂在混砂实验中挥发速度过快，与实际生产中的要求不符。为了改变这种情况，减缓溶剂挥发速度，延长

10、型砂使用时间，我们在粘结剂中加人稳定剂。选择稳定剂的条件是：沸点比较高，常温下挥