⑴ 泡沫板是什么材料做的
1、环氧树脂
选用双酚A型环氧树脂环氧值0.51~0.22mol/100g黏度25℃20Pa·s;130℃黏度1Pa·s
2、固化剂
选用环氧树脂各种固化剂
3、发泡剂
环氧树脂用发泡剂物理发泡剂化发泡剂两类物理发泡剂主要低沸点液体三氯氟甲烷(F11)、三氯三氟乙烷(F112)、二氯二氟甲烷(F12)等利用环氧树脂固化热使低沸点液体蒸发释放气体发泡制产品密度热导率低含氟碳氢化合物气环境破坏作用通用于喷涂发泡工艺据环氧树脂行业协专家介绍甲苯等作辅助发泡剂除能发泡外起固化反应热吸收剂稀释剂作用
化发泡剂主要偶氮类机化合物偶氮二甲酰胺(ADCA或AC)、22’-偶氮二异丁腈(AIBN)重氮胺基苯(DAB)等种发泡剂价格便宜解产物毒、臭、色外磺酰肼类44’-氧代双苯磺酰肼(OBSH)等选用应注意解温度用化发泡剂性能简介:
偶氮二甲酰胺(ACADCA)桔黄色结晶粉末120℃解产量气体(N2CO及少量CO2)标准状态发气量200~300mL/g高效泡剂
22’-偶氮二异丁腈(AIBNAZDNABN)白色结晶粉末98~110℃解放N2发气量(标准状态)130~150mL/g室温缓慢解应10℃存放
44’-氧代双苯磺酰肼(OBSH)白色或淡黄色结晶粉末树脂120~140C解放N2水蒸气发气量约120 mL/g 100℃解加工安全性碳酸氢钠使化降低解温度泡孔结构细微均匀
4、表面性剂(泡沫稳定剂)
能降低液体表面张力利于泡沫稳定泡孔均匀环氧树脂发泡用表面性剂:聚氧乙烯山梨糖醇酐月桂酸酯(吐温20)聚二甲基硅氧烷-聚氧化烯烃共聚物环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物(L-64)
5、填料
加入填料能降低本减固化放热峰强度收缩率改善表观质量提高耐化性用滑石粉、石英粉、空微球等滑石粉石英粉使泡沫塑料密度增力性能降低松散密度空微球种理想填料机材料机材料两类机微球玻璃空微球、陶瓷空微球;机微球酚醛空微球、脲甲醛实微球发性聚苯乙烯微粒般说机微球用作环氧泡沫塑料填料更效能提高泡沫塑料强度、耐热性、尺寸稳定性表面光滑性发泡固化程发微球浮现象所需添加适量触变剂
6、触变剂
用触变剂膨润土、硅藻土、石棉、云母、机络合物、金属皂粉固体植物油等使泡沫及微球位置稳定防止浮层
⑵ 发泡的塑料发泡
塑料发泡的技术渊源久远。最早是20年代初期的泡沫胶木,用类似制造泡沫橡胶的方法制取;30年代出现硬质聚氨酯泡沫和聚苯乙烯泡沫;40年代有聚乙烯、聚氯乙烯、环氧树脂、酚醛泡沫;50年代则有可发性聚苯乙烯泡沫和软质聚氨酯泡沫。基本上所有的塑料,包括热塑性和热固性的都可以发泡为泡沫塑料。工业上的制备方法有:挤出发泡、注塑发泡、模塑发泡、压延发泡、粉末发泡和喷涂发泡等等。其中,注塑发泡是最重要的成型方法之一,在这里重点讲述注塑成型发泡。
发泡成型原理
塑料的发泡方法根据所用发泡剂的不同可以分为物理发泡法、化学发泡法和机械发泡法三大类。在这里首先简单介绍一下发泡剂。
◆ 发泡剂
发泡剂可简单粗分为物理发泡剂与化学发泡剂两类。对物理发泡剂的要求是 :无毒、无臭、无腐蚀作用、不燃烧、热稳定性好、气态下不发生化学反应、气态时在塑料熔体中的扩散速度低于在空气中的扩散速度。常用的物理发泡剂有空气、氮气、二氧化碳、碳氢化合物、氟利昂等;化学发泡剂是一种受热能释放出气体诸如氮气、二氧化碳等的物质,对化学发泡剂的要求是 :其分解释放出的气体应为无毒、无腐蚀性、不燃烧、对制品的成型及物理、化学性能无影响,释放气体的速度应能控制,发泡剂在塑料中应具有良好的分散性。应用比较广泛的有无机发泡剂如碳酸氢钠和碳酸铵,有机发泡剂如偶氮甲酰胺和偶氮二异丁腈。
◆ 物理发泡法
简单地讲,就是利用物理的方法来使塑料发泡,一般有三种方法:
(1)先将惰性气体在压力下溶于塑料熔体或糊状物中,再经过减压释放出气体,从而在塑料中形成气孔而发泡;
(2)通过对溶入聚合物熔体中的低沸点液体进行蒸发使之汽化而发泡;
(3)在塑料中添加空心球而形成发泡体而发泡等。
物理发泡法所用的物理发泡剂成本相对较低,尤其是二氧化碳和氮气的成本低,又能阻燃、无污染,因此应用价值较高;而且物理发泡剂发泡后无残余物,对发泡塑料性能的影响不大。但是它需要专用的注塑机以及辅助设备,技术难度很大。
◆ 化学发泡法
化学发泡法是利用化学方法产生气体来使塑料发泡:对加入塑料中的化学发泡剂进行加热使之分解释放出气体而发泡;另外也可以利用各塑料组分之间相互发生化学反应释放出的气体而发泡。
采用化学发泡剂进行发泡塑料注塑的工艺基本上与一般的注塑工艺相同。塑料的加热升温、混合、塑化及大部分的发泡膨胀都是在注塑机中完成的。
总之,不论选取哪一种塑料原料,也不论采用哪一种发泡方法,其发泡过程一般都要经过形成气泡核,气泡核膨胀,泡体固化定型等阶段。
结构发泡成型
结构发泡法(Structral Foam Molding)属于化学发泡法,它是注射成型工艺技术中的一项革命。它保留了传统注射成型工艺的许多优点,又避免了传统注塑工艺中遇到的一些问题,如制品强度不够、生产周期太长、模塑率低等。另外,采用结构发泡技术还可模塑大型复杂制品、使用低成本模具、多模腔可同时操作,从而降低制品生产成本。结构发泡制品是一种具有致密表层的连体发泡材料,其单位重量强度和刚度比同种未发泡的材料高3~4倍。
结构发泡法最大的特点是可以不用增加设备,用普通的注塑机便可以注塑生产,不过采用模腔扩大法发泡的高压结构发泡注塑机与普通注塑机相比,增加了二次合模保压装置。震德公司已成功开发出CJ1000M3机用于结构发泡成型,并已服务于客户,得到了客户的好评。
结构发泡注塑成型技术得到了很广泛的发展,成型方法也很多,但归纳起来可以分为三种:低压发泡法;高压发泡法(注:此处的低压和高压指模具模腔内的压力);双组分发泡法。
◆ 低压发泡法
低压发泡法注塑与普通注塑的区别在于其模具的模腔压力较低,约2~7Mpa,而普通注塑在30~60Mpa之间。低压发泡注塑一般采用欠注法,即将一定量(不注满模腔)的塑料熔体(含有发泡剂)注入模腔,发泡剂分解出来的气体使塑料膨胀而充满模腔。在普通注塑机上进行低压发泡注塑,一般是将化学发泡剂与塑料混合,在机筒内塑化,必须采用自锁式射嘴。注射时,由于气体的扩散速度很快,会造成制品的表面粗糙,因此注塑机的注射速度要足够快。一般采用增压器来提高注射速度和注射量,使注射动作在瞬间完成。
◆ 高压发泡法
高压发泡法的注塑模腔压力在7~15Mpa之间,采用满注方式,即一次注射量正好等于模具模腔的容积。为了使制件得到发泡膨胀,可以采用强制扩大模腔,或者使一部分塑料分流出模腔。一般较多采用模腔扩大法。采用扩大模腔法的注塑机与普通注塑机相比,增加了二次合模保压装置,当塑料和发泡剂的熔融混合物被注入到模腔后延时一段时间,然后合模机构的动模板向后移动一小段距离,使模具的动模和定模稍为分开,模腔扩大,模腔内的塑料开始发泡膨胀。制品冷却后在其表面形成致密的表皮,由于塑料熔体的发泡膨胀受到动模板的控制,因此,也就可以对制品的致密表层的厚度进行控制。动模板的移动可以是整体移动,也可以是部分移动使局部发泡,从而得到不同密度的制品。高压发泡法对模具的制造精度要求高,模具费用高,并且对注塑机有二次锁模保压要求。
◆ 双组分发泡法
双组分发泡注塑是一种特殊的高压结构发泡注塑方法,它采用专门的双组分注塑机。这种注塑机有两套注塑装置:一套用来注塑制品的芯部,一套用来注塑制品的表层。在注塑时,先注入皮层物料,然后通过同一浇口再注入混有发泡剂的芯部材料。由于芯部材料呈层流状态流动,这就保证了芯部材料均匀地包覆在皮层内部,使型腔得到完全填充。当熔料填满型腔后,再注入少量不含有发泡剂的熔料,使浇口封闭。制品取出后,再去掉浇口即得到具有不发泡致密表层和有芯部发泡的轻质制品。
微孔发泡成型
微孔发泡成型属于物理发泡法。常规泡沫塑料的泡孔直径一般大于50mm,泡孔的密度 (单位体积内泡孔的数量 )小于106个/cm3。这些大尺寸的泡孔受力时常常成为初始裂纹的发源地 ,降低了材料的机械性能。为了满足工业上要求降低某些塑料产品的成本而不降低其机械性能的要求,20世纪80年代初期,美国麻省理工大学 (MIT)的学者J.E.Martini J.Colton以及N.P.Suh等以CO2、N2等惰性气体作为发泡剂研制出泡孔直径为微米级的泡沫塑料,并将泡孔直径为1mm~10mm,泡孔密度为109~1012个/cm3的泡沫塑料定义为微孔塑料(Microcelluar Plastics)。
注射成型是微孔塑料制品的主要成型方法之一。塑料原料加入注塑机的料筒后,在螺杆剪切力及加热圈外加热作用下塑化,发泡剂直接注入注射螺杆熔融段末与熔体均匀混合,然后高压高速注入模腔。在模腔内突然降压,使熔体中大量的过饱和气体离析出来,发泡、膨胀、成型、定型形成微孔塑料制品。另外,也可以采用改变温度的方法形成泡核,与改变压力法相比,比较容易控制,但对于气体溶解度对温度不敏感的塑料不适用。
开发微孔塑料注塑技术难度比较大,因为和常规泡沫塑料相比,泡孔的尺寸要小得多,要想得到良好的微孔塑料制品,必须要保证对进入机筒熔体中的超临界流体精确计量,要求塑料熔体必须充分混合、均化、分散,形成均相混合体,保证熔体中的成核点必须多于109个/cm3、及时控制成核气泡的膨胀等等。这对设备本身及注塑工艺参数的要求都非常之高。
采用该技术的特点是:
● 制品重量约减少50%;
● 注射压力约降低30~50%;
● 锁模力降低20%;
● 循环周期减少10~15%;
● 采用一套带计量控制装置的气体输入设备。
⑶ 环氧树脂发泡剂
建议采用发泡剂AC,掺杂硼砂或者氧化锌降低发泡温度
⑷ 硅橡胶发泡用什么发泡剂
答:Acrylonitrile-styrene resin
丙烯腈-苯乙烯树脂
〔参考〕
常用化工英文缩写与中文名对照
A/MMA:丙烯腈/甲基丙烯酸甲酯共聚物
AA:丙烯酸
AAS:丙烯酸酯-丙烯酸酯-苯乙烯共聚物
ABFN:偶氮(二)甲酰胺
ABN:偶氮(二)异丁腈
ABA:Acrylonitrile-butadiene-acrylate:丙烯腈/丁二烯/丙烯酸酯共聚物
ABS:Acrylonitrile-butadiene-styrene:丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物
AES:Acrylonitrile-ethylene-styrene:丙烯腈/乙烯/苯乙烯共聚物
AMMA:Acrylonitrile/methyl Methacrylate:丙烯腈/甲基丙烯酸甲酯共聚物
ARP:Aromatic polyester:聚芳香酯
AS:Acrylonitrile-styrene resin:丙烯腈-苯乙烯树脂
ASA:Acrylonitrile-styrene-acrylate:丙烯腈/苯乙烯/丙烯酸酯共聚物
BAA:正丁醛苯胺缩合物
BAD:双水杨酸双酚A酯
BCD:β-环糊精
BE:丙烯酸乳胶外墙涂料
BFRM:硼纤维增强塑料
BLE:丙酮-二苯胺高温缩合物
BMA:甲基丙烯酸丁酯
BN:氮化硼
BNE:新型环氧树脂
BNS:β-萘磺酸甲醛低缩合物
BOPP:双轴向聚丙烯
BPMC:2-仲丁基苯基-N-甲基氨基酸酯
BPTP:聚对苯二甲酸丁二醇酯
BR:丁二烯橡胶
BROC:二溴(代)甲酚环氧丙基醚
BS:丁二烯-苯乙烯共聚物
BT:聚丁烯-1热塑性塑料
BTX:苯-甲苯-二甲苯混合物
CA:Cellulose acetate:醋酸纤维塑料
CAB:Cellulose acetate butyrate:醋酸-丁酸纤维素塑料
CAP:Cellulose acetate propionate:醋酸-丙酸纤维素
CE:"Cellulose plastics, general":通用纤维素塑料
CF:Cresol-formaldehyde:甲酚-甲醛树脂
CMC:Carboxymethyl cellulose:羧甲基纤维素
CN:Cellulose nitrate:硝酸纤维素
CP:Cellulose propionate:丙酸纤维素
CPE:Chlorinated polyethylene:氯化聚乙烯
CPVC:Chlorinated poly(vinyl chloride):氯化聚氯乙烯
CS:Casein:酪蛋白
CTA:Cellulose triacetate:三醋酸纤维素
CA:醋酸纤维素
CAB:醋酸-丁酸纤维素
CAN:醋酸-硝酸纤维素
CAP:醋酸-丙酸纤维素
CBA:化学发泡剂
CDP:磷酸甲酚二苯酯
CF:甲醛-甲酚树脂,碳纤维
CFE:氯氟乙烯
CFM:碳纤维密封填料
CFRP:碳纤维增强塑料
CLF:含氯纤维
CMC:羧甲基纤维素
CMCNa:羧甲基纤维素钠
CMD:代尼尔纤维
CMS:羧甲基淀粉
E/EA:乙烯/丙烯酸乙酯共聚物
E/P:乙烯/丙烯共聚物
E/P/D:乙烯/丙烯/二烯三元共聚物
E/TEE:乙烯/四氟乙烯共聚物
E/VAC:乙烯/醋酸乙烯酯共聚物
E/VAL:乙烯/乙烯醇共聚物
EAA:乙烯-丙烯酸共聚物
EBM:挤出吹塑模塑
EC:乙基纤维素
ECB:乙烯共聚物和沥青的共混物
ECD:环氧氯丙烷橡胶
ECTEE:聚(乙烯-三氟氯乙烯)
ED-3:环氧酯
EEA:乙烯-醋酸丙烯共聚物
EC:Ethyl cellulose:乙烷纤维素
EEA:Ethylene/ethyl acrylate:乙烯/丙烯酸乙酯共聚物
EMA:Ethylene/methacrylic acid:乙烯/甲基丙烯酸共聚物
EP:"Epoxy, epoxide":环氧树脂
EPD:Ethylene-propylene-diene:乙烯-丙烯-二烯三元共聚物
EPM:Ethylene-propylene polymer:乙烯-丙烯共聚物
EPS:Expanded polystyrene:发泡聚苯乙烯
ETFE:Ethylene-tetrafluoroethylene:乙烯-四氟乙烯共聚物
EVA:Ethylene/vinyl acetate:乙烯-醋酸乙烯共聚物
EVAL:Ethylene-vinyl alcohol:乙烯-乙烯醇共聚物
EO:环氧乙烷
EOT:聚乙烯硫醚
EP:环氧树脂
EPI:环氧氯丙烷
EPM:乙烯-丙烯共聚物
EPOR:三元乙丙橡胶
EPR:乙丙橡胶
EPS:可发性聚苯乙烯
EPSAN:乙烯-丙烯-苯乙烯-丙烯腈共聚物
EPT:乙烯丙烯三元共聚物
EPVC:乳液法聚氯乙烯
EU:聚醚型聚氨酯
EVA:乙烯-醋酸乙烯共聚物
EVE:乙烯基乙基醚
EXP:醋酸乙烯-乙烯-丙烯酸酯三元共聚乳液
F/VAL:乙烯/乙烯醇共聚物
F-23:四氟乙烯-偏氯乙烯共聚物
F-30:三氟氯乙烯-乙烯共聚物
F-40:四氟氯乙烯-乙烯共聚物
FEP:全氟(乙烯-丙烯)共聚物
FNG:耐水硅胶
FPM:氟橡胶
FRA:纤维增强丙烯酸酯
FRC:阻燃粘胶纤维
FRP:纤维增强塑料
FRPA-101:玻璃纤维增强聚癸二酸癸胺(玻璃纤维增强尼龙1010树脂)
FRPA-610:玻璃纤维增强聚癸二酰乙二胺(玻璃纤维增强尼龙610树脂)
GF:玻璃纤维
GFRP:玻璃纤维增强塑料
GFRTP:玻璃纤维增强热塑性塑料促进剂
GOF:石英光纤
GPS:通用聚苯乙烯
GR-1:异丁橡胶
GR-N:丁腈橡胶
GR-S:丁苯橡胶
GRTP:玻璃纤维增强热塑性塑料
GUV:紫外光固化硅橡胶涂料
GY:厌氧胶
HDPE:低压聚乙烯(高密度)
HIPS:高抗冲聚苯乙烯
HLA:天然聚合物透明质胶
HLD:树脂性氯丁胶
HM:高甲氧基果胶
HMC:高强度模塑料
HOPP:均聚聚丙烯
HPC:羟丙基纤维素
HPMC:羟丙基甲基纤维素
HPMCP:羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯
HTPS:高冲击聚苯乙烯
IEN:互贯网络弹性体
IHPN:互贯网络均聚物
IIR:异丁烯-异戊二烯橡胶
IR:异戊二烯橡胶
IVE:异丁基乙烯基醚
JSF:聚乙烯醇缩醛胶
KSG:空分硅胶
LDN:氯丁胶粘剂
LDPE:高压聚乙烯(低密度)
LDR:氯丁橡胶
LHPC:低替代度羟丙基纤维素
LIPN:乳胶互贯网络聚合物
LJ:接体型氯丁橡胶
LLDPE:线性低密度聚乙烯
LM:低甲氧基果胶
LMWPE:低分子量聚乙稀
LSR:羧基氯丁乳胶
FEP:Perfluoro(ethylene-propylene):全氟(乙烯-丙烯)塑料
HDPE:High-density polyethylene plastics:高密度聚乙烯塑料
HIPS:High impact polystyrene:高冲聚苯乙烯
IPS:Impact-resistant polystyre ne:耐冲击聚苯乙烯
LCP:Liquid crystal polymer:液晶聚合物
LDPE:Low-density polyethylene plastics:低密度聚乙烯塑料
LLDPE:Linear low-density polyethylene:线性低密聚乙烯
LMDPE:Linear medium-density polyethylene:线性中密聚乙烯
MBS:Methacrylate-butadiene-styrene:甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物
MC:Methyl cellulose:甲基纤维素
MDPE:Medium-density polyethylene:中密聚乙烯
MF:Melamine-formaldehyde resin:密胺-甲醛树脂
MPF:Melamine/phenol-formaldehyde:密胺/酚醛树脂
PA:Polyamide (nylon):聚酰胺(尼龙)
PAA:Poly(acrylic acid):聚丙烯酸
PADC:Poly(allyl diglycol carbonate):碳酸-二乙二醇酯
⑸ 在UV表面附着一层环氧树脂,听说有一种表面活性剂一抛锚剂。能有效提
1.UV光油来 UV上光油主要由齐聚自物、活性稀释剂、光引发剂及其他助剂组成。 (1)齐聚物 齐聚物又称预聚物,是UV上光油中最基本的组份。它是成膜物质,其性能对固化过程和固化膜的性质起着重要作用。从结构上看,齐聚物都为含有C=C不饱和双键的低分子树脂,大都为丙烯酸树脂。 (2)活性稀释剂 也叫交联单体,是一种功能性单体。它在上光油中的作用是调节黏度、固化速度和固化膜性能。 (3)光引发剂 光引发剂是能吸收辐射能,经过化学变化产生具有引发聚合能力的活性中间体的物质,是任何UV固化体系都需要的主要成分。 (4)助剂 用来改善油墨的性能。UV上光油中常用的助剂有: 1)稳定剂/用来减少存放时发生热聚合,提高上光油储存稳定性; 2)流平剂/用来改善上光膜面的流平性,防止缩孔的产生,同时也增加了上光涂层的光泽度; 3)消泡剂/用来防止和消除上光油在制造和使用过程中产生的气泡。 2.水性上光油 水性上光油是合成树脂和水两部分组成45%的合成树脂和55%的水组成。 (1)主剂:成膜树脂,上光剂的成膜物质通常是合成树脂影响干燥,附着,光泽,等上光的
⑹ 请教哪位专业人士知道聚氨酯发泡剂有没有快干型的
晚上好,一般常见的PU黑白料发泡剂只要在里面多加一些催化剂就可以做到快干,不过通常快干胶的机械强度都很差还容易发脆掉毛,双组分PU黑白料里你在单体中多加一点有机锡或者有机锌就行(快干的发热副反应很高,注意不要熏到脸)。和5分钟固化宣称能达到几吨拉力的那种环氧树脂AB胶差不多。
⑺ 什么样的发泡剂可以用在挤塑板上
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
⑻ 什么是发泡剂
发泡剂就是使对象物质成孔的物质,它可分为化学发泡剂和物理发泡剂和表面活性剂三大类。化学发泡剂是那些经加热分解后能释放出二氧化碳和氮气等气体,并在聚合物组成中形成细孔的化合物;
物理发泡剂就是泡沫细孔是通过某一种物质的物理形态的变化,即通过压缩气体的膨胀、液体的挥发或固体的溶解而形成的;
发泡剂均具有较高的表面活性,能有效降低液体的表面张力,并在液膜表面双电子层排列而包围空气,形成气泡,再由单个气泡组成泡沫。
有机发泡剂存在的问题是:
1、发气量小,仅是无机发泡发泡剂的15%-30%,残渣量大,其中包括水和挥发性物质,有时会有臭味和表面喷霜;
2、发泡的分解发热量大,难以去除,尤其在制品壁厚度大的情况下,会使内部塑料过热而分解,降低性能;
3、发泡剂几乎都是易燃品,分解温度低,储存和使用均应小心。
⑼ 泡沫塑料的原材料是什么,怎么做出来的呢
1、环氧树脂
多选用双酚A型环氧树脂,环氧值0.51~0.22mol/100g。黏度25℃时为20Pa·s;130℃时黏度为1Pa·s。
2、固化剂
可选用环氧树脂的各种固化剂。
3、发泡剂
环氧树脂用的发泡剂有物理发泡剂和化学发泡剂两类。物理发泡剂主要为低沸点液体,如三氯氟甲烷(F11)、三氯三氟乙烷(F112)、二氯二氟甲烷(F12)等。利用环氧树脂的固化热使低沸点液体蒸发,释放气体而发泡,制得的产品密度小,热导率低。但是含氟碳氢化合物对大气环境有破坏作用,通常用于喷涂发泡工艺。据中国环氧树脂行业协会专家介绍,甲苯等可作为辅助发泡剂。除能发泡外,还起固化反应热吸收剂和稀释剂的作用。
化学发泡剂主要是偶氮类有机化合物,如偶氮二甲酰胺(ADCA或AC)、2,2’-偶氮二异丁腈(AIBN)重氮胺基苯(DAB)等。这种发泡剂价格便宜,分解产物无毒、无臭、无色。此外还有磺酰肼类,如4,4’-氧代双苯磺酰肼(OBSH)等。选用时应注意分解温度。常用化学发泡剂的性能简介如下:
偶氮二甲酰胺(AC,ADCA)。桔黄色结晶粉末。120℃以上分解产生大量气体(N2,CO及少量CO2),标准状态下发气量200~300mL/g,为高效泡剂。
2,2’-偶氮二异丁腈(AIBN,AZDN,ABN),白色结晶粉末,98~110℃分解放出N2,发气量(标准状态下)130~150mL/g。室温下缓慢分解,应在10℃以下存放。
4,4’-氧代双苯磺酰肼(OBSH)。白色或淡黄色结晶粉末。在树脂中120~140C分解放出N2和水蒸气。发气量约120 mL/g 100℃以下不分解,加工安全性好。碳酸氢钠可使它活化,降低分解温度。泡孔结构细微均匀。
4、表面活性剂(泡沫稳定剂)
能降低液体的表面张力,有利于泡沫的稳定泡孔均匀。环氧树脂发泡用的表面活性剂有:聚氧乙烯山梨糖醇酐月桂酸酯(吐温20),聚二甲基硅氧烷-聚氧化烯烃共聚物,环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物(L-64)。
5、填料
加入填料能降低成本,减小固化放热峰强度和收缩率,改善表观质量,提高耐化学性。常用的有滑石粉、石英粉、空心微球等。但滑石粉和石英粉会使泡沫塑料的密度增大,力学性能降低。松散密度很小的空心微球是一种理想的填料。分有机材料和无机材料两类。无机微球如玻璃空心微球、陶瓷空心微球;有机微球如酚醛空心微球、脲甲醛实心微球,可发性聚苯乙烯微粒。一般地说,无机微球用作环氧泡沫塑料的填料更有效。它能提高泡沫塑料的强度、耐热性、尺寸稳定性和表面光滑性。在发泡固化过程中会发生微球上浮现象,所以需添加适量触变剂。
6、触变剂
常用的触变剂有膨润土、硅藻土、石棉、云母、有机络合物、金属皂粉和固体植物油等,可使泡沫及微球位置稳定,防止上浮,分层。