¿Qué sustancias pueden disolver el plástico?

Investigación sobre adhesivo reciclado a partir de residuos de espuma de poliestireno

Bao Chunyang

(Instituto de Investigación Petroquímica de la provincia de Heilongjiang, Harbin, Heilongjiang 150040 )

Resumen: La espuma de poliestireno se usa ampliamente en embalajes, aislamiento térmico, impermeabilización, aislamiento térmico, etc. debido a su peso ligero, alta resistencia, baja higroscopicidad y fácil moldeado. El PS es principalmente para un solo uso y no puede pudrirse ni degradarse por sí solo en la naturaleza, desperdiciando valiosos recursos no renovables y causando una grave contaminación ambiental. Con el propósito de ahorrar recursos, proteger el medio ambiente y convertir los desechos en tesoros, este trabajo estudia la preparación de dos adhesivos poco tóxicos, de bajo costo y buen desempeño utilizando residuos de PS como principal materia prima y modificados por modificadores. Uno es un adhesivo multifuncional a base de solvente con resina epoxi y diisocianato de tolueno como modificadores. Puede usarse para adhesivos de metal, cerámica, vidrio, madera, etc., con una resistencia al corte por tracción de más de 4,7 MPa. un adhesivo de poliemulsión de injerto **** que utiliza una mezcla de monómeros de resina de acrilato de butilo y acetato de vinilo como modificadores. Su rendimiento es mejor que el de los adhesivos de color blanco lechoso disponibles comercialmente y su resistencia al corte por compresión puede alcanzar los 10,4 MPa. 70% del del adhesivo de látex.

Palabras clave: residuos de espuma de poliestireno; modificador; adhesivo

1 Introducción

1.1 Situación actual en el país y en el extranjero

Espuma de poliestireno ( El poliestireno expandido, abreviado como EPS, es un material nuevo en el desarrollo de la industria plástica moderna. Su producción fue inventada por BASF en Alemania Occidental en 1951. Desde la invención del método de moldeo de espuma de poliestireno volátil por BASF en Alemania Occidental en 1951 y la invención del método de moldeo en un solo paso en los Estados Unidos en la década de 1970, la producción de EPS se ha desarrollado rápidamente. En 1985, mi país introdujo cinco equipos de producción de espuma de poliestireno procedentes de Estados Unidos y Japón, promoviendo el desarrollo de la industria del plástico de mi país. La espuma de poliestireno es uno de los plásticos más utilizados en el mundo actualmente por su buena resistencia al agua, aislamiento térmico, baja higroscopicidad y fuerte resistencia sísmica, así como por su peso ligero, alta resistencia, fácil moldeo, debido a su bajo precio y Otras características, es ampliamente utilizado en embalaje, aislamiento térmico, impermeabilización, aislamiento térmico, absorción de impactos, decoración, restauración y otros campos, y ha penetrado en diversos sectores de la economía nacional. Según las estadísticas, el consumo de plástico de poliestireno en mi país ha crecido a una tasa anual promedio del 10% en los últimos diez años. En 1990, alcanzó los 21,7 millones de toneladas. Con el rápido desarrollo de las industrias de instrumentos electrónicos y electrodomésticos y el avance del desarrollo occidental, la cantidad de EPS será cada vez mayor [1]. Necesitamos 1,2 millones de toneladas de espuma de poliestireno. La mayoría de los plásticos de espuma de poliestireno son de un solo uso y millones de toneladas de basura blanca se encuentran esparcidas en la naturaleza. No pueden pudrirse, deteriorarse ni degradarse por sí solos. Esto provoca una grave contaminación ambiental por un lado y también una grave contaminación ambiental por otro. el otro, un desperdicio de preciosos recursos no renovables. Cómo reciclar de forma razonable y eficaz los residuos de espuma de poliestireno ha despertado una preocupación generalizada entre los investigadores científicos de todo el mundo, incluido nuestro país. Desde la década de 1970, Japón, Europa Occidental y Estados Unidos han industrializado sucesivamente los plásticos de desecho. En la década de 1990, la tecnología de utilización integral de los plásticos de desecho había madurado y la industrialización alcanzó el 80%. En 1999, la tasa de reciclaje de plásticos de desecho en el país. Estados Unidos alcanzó el 50%, el Reino Unido alcanzó el 80%, Japón alcanzó el 49% e Italia no solo recicla sus propios plásticos de desecho, sino que también importa plásticos de desecho de otros países europeos para reciclarlos. Mi país comenzó a estudiar la tecnología de reciclaje de plásticos de desecho a fines de la década de 1980. Después de entrar en la década de 1990, la investigación se volvió activa. La tasa de industrialización de esta tecnología sigue siendo muy baja. Solo alrededor del 15% de los plásticos de desecho se reciclan cada año. , y el resto la mayoría están enterrados. La densidad de la espuma de poliestireno es muy pequeña, solo 0,02-0,04 g/cm3, por lo que es muy grande y ocupará una gran superficie de terreno. Además, cuando la espuma ingresa al suelo, básicamente no será degradada por microorganismos. , por lo que en el suelo El aire, el agua, los nutrientes, etc. no se pueden intercambiar normalmente, y paulatinamente se irán liberando algunas sustancias nocivas, afectando así el ciclo normal del ecosistema, provocando que el ecosistema y el medio ambiente se vean afectados. Afecta el ciclo normal del ecosistema, empeora la calidad del suelo del lugar de enterramiento y su área cuadrada circundante y conduce a la tragedia [3].

1.2 Reciclaje de espuma de poliestireno

El reciclaje de espuma de poliestireno ha aparecido en muchas patentes e informes de investigación, y su tecnología de aplicación se concentra principalmente en los siguientes varios aspectos [4-9] :

1. Se utiliza para fabricar materiales de construcción livianos. Varios materiales de construcción ligeros se fabrican a partir de partículas preexpandidas de poliestireno expandible o residuos de espuma de poliestireno desmenuzados en trozos pequeños, complementados con diferentes cargas y utilizando diferentes aglutinantes. Por ejemplo, use madera rota como relleno, cemento como adhesivo, agregue agua y mezcle, y luego use cemento para moldear en particiones livianas de varias formas, o use madera artificial liviana revestida con soportes de alambre que se pueden usar como paneles de pared. encimeras o paneles decorativos; usando perlita expandida como relleno, se puede convertir en paneles aislantes para techos usando arcilla como aglutinante y relleno, mezclarla uniformemente con partículas de espuma de poliestireno en cantidades iguales y comprimirla para darle forma, luego secarla y calcinarla; se puede convertir en espuma de poliestireno, se puede convertir en espuma de poliestireno y se puede convertir en varios materiales de construcción livianos. Después de la calcinación, se puede convertir en bloques grandes y livianos para edificios de gran altura, o tuberías permeables para filtración de agua subterránea y descarga de aguas residuales; utilizando alambre de nailon de desecho como relleno, se puede convertir en materiales de fundición curvos livianos, etc. Este método de reciclaje tiene un proceso simple, se puede reciclar en grandes cantidades y tiene una baja inversión. Es un mejor método de reciclaje. El único inconveniente es que el valor técnico agregado del producto es pequeño.

2. Utilizado en la fabricación de polietileno estireno en general. Los residuos de espuma de poliestireno se desgasifican y se enfrían a alta temperatura, se trituran mecánicamente, se extruyen en tiras y luego se cortan en gránulos para producir poliestireno de uso general. El principal problema con este método es que la apariencia del material reciclado puede volverse marrón debido a que la espuma plástica de desecho no se limpia antes de triturarla y a que la temperatura local es demasiado alta durante el proceso de horneado y extrusión, perdiendo las características incoloras y transparentes del nuevo. poliestireno. Su resistencia al impacto también es pobre y solo se puede usar para fabricar algunas piezas de plástico de bajo valor, lo que es difícil de comparar con productos plásticos generales como polietileno, polipropileno y cloruro de polivinilo.

3. Se utiliza para reproducir poliestireno desechable. Se debe decir que el uso de espuma de poliestireno de desecho para regenerar EPS o productos de espuma de re-plástico es la dirección de utilización más razonable de la espuma de poliestireno de desecho. Debido a que los materiales de desecho de espuma de poliestireno se deterioran levemente por la contaminación ambiental en la superficie, pero las características originales de la espuma de poliestireno aún se mantienen en el interior, lo que crea condiciones para múltiples usos. Sólo entonces se podrá remodelar o fabricar el EPS para maximizar las excelentes propiedades de la espuma de poliestireno. Existen varios métodos para utilizar espuma de poliestireno de desecho para fabricar EPS o remodelarlo: uno es el método de polimerización en solución. Disuelva los materiales de espuma de marca de desecho en monómero de estireno, agregue dispersante para hacer que la solución de estireno PS se convierta en perlas y suspéndalas en agua, caliente para polimerizar, luego agregue agente espumante y continúe la polimerización para formar materiales de espuma en forma de perlas. La ventaja de este método es que el PS residual se utiliza para reemplazar parte del estireno, lo que puede reducir los costos. La desventaja es que consume monómero de estireno y es difícil fabricar un producto uniforme debido a la limpieza superficial inestable del PS. que afecta la actividad del iniciador. El segundo es el método de espumación esférica. Se elabora cortando poliestireno de uso general en partículas cilíndricas, suspendiéndolas en una solución acuosa dispersante, calentando el cilindro para fundirlo en forma esférica y presionándolo con un agente espumante después de enfriarlo, se filtra y se lava. y se seca a baja temperatura para hacer perlas de EPS [10], la clave de este método radica en la calidad de las materias primas; de lo contrario, será difícil garantizar la calidad del nuevo EPS. El tercero es el método de moldeo después de triturar las cuentas. Es decir, en el medio líquido, seleccione suavizantes, tensioactivos y agentes antiespumantes adecuados para triturar selectivamente grandes trozos de espuma de PS de desecho en perlas esféricas con un diámetro de 4 a 8 mm, agregar agentes espumantes y luego moldearlos en productos de espuma plástica. Este método tiene un proceso simple, bajo consumo de materiales adicionales, propiedades físicas del producto moldeado cercanas a las del material de desecho en bruto, baja inversión y altos beneficios, y es digno de promoción.

4. Preparación de retardantes de llama mediante modificación por bromación. La molécula de poliestireno contiene una estructura de anillo de benceno y los átomos de hidrógeno del anillo de benceno pueden ser reemplazados por electrófilos. Algunas personas lavan y secan la espuma de poliestireno reciclado y la disuelven en una solución de cloruro de metileno. Bajo la catálisis del tricloruro de aluminio, se produce una reacción de sustitución electrofílica con bromo líquido para preparar un retardante de llama de poliestireno bromado. El contenido de bromo puede llegar al 6%. Puede utilizarse como retardante de llama para PVC, ABS, polipropileno y otros productos plásticos. En comparación con otros retardantes de llama orgánicos, el poliestireno bromado utiliza menos cantidad y tiene un buen efecto retardante de llama. No libera carcinógenos tóxicos como el di(oxo)eno durante el proceso de combustión, especialmente cuando se usa en combinación con trióxido de antimonio, su llama sinérgica. El efecto retardante es mejor y es un retardante de llama con excelente rendimiento.

El rendimiento del poliestireno bromado preparado mediante este proceso es comparable al de los retardantes de llama de poliestireno bromado comerciales, y el costo es menor [11]. Sin embargo, debido a la pequeña cantidad de retardante de llama en sí, este método no puede satisfacer las necesidades de reciclaje de grandes cantidades de poliestireno residual.

5. Tecnología de descomposición térmica. Por un lado, el monómero de estireno se puede producir mediante craqueo, es decir, la espuma de poliestireno residual se puede craquear para producir monómero de estireno seleccionando un catalizador adecuado en condiciones de calentamiento. Cuando el suministro de estireno es relativamente escaso, es una forma razonable de utilizar residuos de espuma de poliestireno para despolimerizarlos y producir estireno que satisfaga las necesidades del mercado. Estados Unidos, Francia, Japón y otros países también han realizado una gran cantidad de experimentos, pero no hay informes de industrialización. El principal problema con la despolimerización de estireno es que la tasa de conversión de estireno es relativamente baja, en los mejores casos, es solo de aproximadamente el 70% y, en general, solo alrededor del 40%. La tasa de conversión es baja, lo que no solo afecta el costo de producción, sino que también afecta el costo de producción. También deja residuos para el equipo de craqueo provocando dificultades en la limpieza y operación continua [12]. Por otro lado, se puede craquear para producir petróleo. Los plásticos de espuma se pueden descomponer calentando aire aislante o calentando vapor de agua para obtener una mezcla de hidrocarburos de bajo peso molecular, que luego se puede descomponer y reformar mediante un catalizador para obtener fracciones de gasolina, fracciones de queroseno y algunos gases libres de azufre. Del aceite número 11 se puede obtener 1 kg de plástico y el resto son principalmente residuos de carbón [13]. Japón ha realizado más investigaciones en esta área y China también ha logrado ciertos logros en esta área y actualmente la está industrializando.

6. Recuperación de energía de la combustión. Dado que los componentes principales de la espuma de poliestireno son el carbono y el hidrógeno, su poder calorífico combustible total (aproximadamente 4600 kJ/kg) es mayor que el del carbón estándar (aproximadamente 2600 kJ/kg) y el fueloil (aproximadamente 4400 kJ/kg). Por lo tanto, utilizar el calor de la combustión mediante incineración también es un método eficaz. Este método es adoptado por muchos países desarrollados con abundantes fondos y equipos avanzados. Por ejemplo, una empresa japonesa de tubos de acero utiliza residuos de plástico en lugar de coque como combustible para la fabricación de hierro y agente reductor; una empresa francesa de aire acondicionado ha desarrollado un método para utilizar el calor generado por la incineración de residuos de plástico para producir vapor. suministra para la producción y puede ahorrar energía. Pero en lo que respecta a las condiciones nacionales de nuestro país, el método de incineración todavía está por detrás de otros métodos. El calor generado por la combustión de plásticos es fácil de quemar en hornos comunes, pero no es fácil quemarlo por completo. Un horno de combustión especialmente diseñado requiere altos costos de mantenimiento del equipo. Al mismo tiempo, también se debe reducir la contaminación secundaria de los gases generados por la combustión. tratado.

7. Preparación del recubrimiento modificado por injerto. La pintura se prepara agregando pigmentos al material base, revolviendo y moliendo. El material base es una sustancia formadora de película. La espuma de poliestireno está compuesta de polímeros orgánicos y tiene buena solubilidad en solventes. Puede usarse como material base de recubrimiento y tiene buena resistencia al agua y aislamiento. Sin embargo, la adherencia y el rendimiento de formación de película del recubrimiento preparado con PS como material base son muy pobres siempre que se modifique y se agregue una cantidad adecuada de agente reticulante y plastificante para mejorar su rendimiento de formación de película. Calidad de la película, se pueden realizar varios recubrimientos. Por ejemplo, Li Liangbo trituró espuma de poliestireno residual y la disolvió en xileno, añadió un iniciador y dejó caer ácido acrílico a una temperatura determinada para la reacción de modificación del injerto para obtener el componente A; disolvió asfalto de petróleo en xileno para obtener la mezcla del componente B; agua, emulsionante y aditivos uniformemente para obtener el componente C; emulsionar los tres componentes anteriores en una caldera emulsionadora para obtener un revestimiento impermeable. Las moléculas de ácido acrílico se injertan en cadenas moleculares de poliestireno, lo que no sólo mejora la adhesión de la película de recubrimiento, sino que también mejora la estabilidad de la emulsión. El recubrimiento resultante tiene buena resistencia al calor, flexibilidad a baja temperatura y fuerza de unión. Además, el injerto de propionato de butilo flexible en cadenas moleculares rígidas de poliestireno puede mejorar la flexibilidad y la adhesión del poliestireno. Con los aditivos adecuados, se pueden fabricar recubrimientos anticorrosivos con buen rendimiento [14].

1.3 Avances en la investigación de los adhesivos modificados con espuma de poliestireno

Los adhesivos desempeñan un papel importante en diversos campos de la economía nacional. Ya sea en el sector aeroespacial, aviación, construcción o decoración, los adhesivos son inseparables. La producción total de adhesivos en el mundo era cercana a los 5 millones de toneladas a mediados de la década de 1970. En los últimos años, ha seguido creciendo a un ritmo de aproximadamente 300.000 toneladas por año y ha pasado a ser de alta velocidad. Los adhesivos para la construcción representan aproximadamente entre el 25% y el 35% de todos los productos adhesivos. Con el rápido desarrollo de la economía nacional de mi país, existe una gran brecha en los adhesivos de construcción. El uso de PS desechado para preparar adhesivos para satisfacer la demanda del mercado de adhesivos de alta calidad y bajo costo es un arma de doble filo. Los investigadores chinos comenzaron a realizar investigaciones en esta área a finales de los años 1980 y habían logrado algunos resultados a finales de los años 1990. Pero todavía queda mucho margen para la investigación. Por lo tanto, esta es una buena dirección de investigación y la mejor dirección para el reciclaje de residuos de PS.

El poliestireno es una sustancia lineal amorfa apolar. Sus moléculas contienen anillos de benceno y tienen muy poca rigidez y flexibilidad. Su adherencia a la superficie de las sustancias polares es muy débil. El adhesivo elaborado directamente a partir de él no lo es. Lo suficientemente fuerte y la capa adhesiva es dura y quebradiza, por lo que es necesario introducir grupos polares y flexibles en la cadena de estireno para aumentar la flexibilidad y mejorar la resistencia del adhesivo, obteniendo así una muy buena adherencia. La tecnología clave para preparar adhesivos a partir de residuos de espuma de poliestireno es la selección de modificadores. Según la literatura [15-35], existen los siguientes tipos de modificadores:

1. Hu Guangjun modificó la espuma de poliestireno con el plastificante ftalato de dibutilo, utilizando acetona como disolvente y óxido de magnesio como relleno. El adhesivo resultante se puede utilizar para unir circuitos de altavoces, lo que reduce el coste del adhesivo en aproximadamente un 7 %. la espuma de poliestireno de desecho y se agregó un solvente innovador para disolverla, y luego se agregó ftalato de dioctilo y esencia para hacer un autoadhesivo. El autoadhesivo hecho de esta manera tiene un buen efecto de unión, se puede reutilizar y se puede utilizar para. unión de diversas etiquetas, marcas comerciales y productos de papel.

2. Modificación con isocianato. Lei Yanying et al. estudiaron el adhesivo de PS modificado con isocianato: disuelva el PS en un disolvente mixto de tolueno, acetona y acetato de etilo, agregue isocianato para que reaccione durante un período de tiempo después de la disolución completa y luego agregue óxido de zinc como relleno para obtener un contenido sólido. del 30%. El adhesivo tiene una viscosidad de 0,5-1 Pa.s, una resistencia al corte de 3,4 MPa y una resistencia al pelado desigual de 1,2 KN/m. 1,2 KN/m, este pegamento se puede utilizar para unir madera, productos de papel, plásticos y soportes de alfombras.

3. Modificación de resinas fenólicas. La resina fenólica contiene grupos hidroxilo en su estructura molecular y es un excelente modificador de la espuma de poliestireno. Lu Youling et al. derritieron espuma de poliestireno en un disolvente mixto de tolueno, acetato de etilo, acetona y cloroformo, la agitaron bien y añadieron resina fenólica para que reaccionara y obtuviera un adhesivo modificado con PS de color blanco lechoso. El adhesivo tiene una resistencia al corte de 3,47 MPa y una resistencia al pelado desigual de 14,8 KN/m, y puede usarse para unir madera y artículos de uso diario. La investigación realizada por Shang Jinming et al. muestra que cuando las cantidades de resina fenólica y espuma de poliestireno son iguales, la fuerza de unión es cercana a la del adhesivo de resina fenólica. Para aumentar la tenacidad del adhesivo después del curado y la fuerza de unión del material adherido, se puede agregar una pequeña cantidad de agente reticulante polimérico como modificador para formar una capa molecular de red en la superficie del material adherido después del curado. el adhesivo esté curado. Li Jian et al. utilizaron isocianato y resina fenólica, dos modificadores que contienen fuertes grupos polares, para modificar residuos de espuma de poliestireno y lograron buenos resultados. Disuelva la espuma de poliestireno residual en un disolvente mixto de tolueno, acetona, cloroformo y acetato de etilo. Después de la disolución completa, separe las impurezas mecánicas y agregue una proporción adecuada de agente reticulante tolueno diisocianato y resina fenólica, y luego agregue cargas para preparar. un producto viscoso El adhesivo rojo tiene una resistencia al corte de 3,72 MPa y una resistencia a la tracción no uniforme de 17,10 KN/m. El látex funciona bien cuando se usa para unir madera y también tiene buenas propiedades de unión a plásticos y materiales porosos.

4. Modificación de resina Rosin. Qu Junjie et al. estudiaron la preparación de adhesivos modificando espuma de poliestireno residual con resina de colofonia. Utilizando xileno como disolvente, el adhesivo producido puede unir suelos de porcelana, mosaicos y plástico. Chen Zhen et al. estudiaron el efecto de la dosis de colofonia sobre el rendimiento del adhesivo modificado con PS y también examinaron el efecto de varios disolventes sobre la fuerza de unión del adhesivo modificado con PS. Los resultados muestran que agregar una pequeña cantidad de colofonia es beneficioso para mejorar la fuerza de unión, pero debido a que la colofonia es fácil de disociar del anillo de fenantreno, a medida que aumenta la cantidad de colofonia, la fuerza de unión no disminuye sino que aumenta en todos los solventes; El poliestireno se mezcla con acetato de etilo. La fuerza de unión después de la modificación es la más alta.

5. Modificación del polímero bloque estireno-butadieno-estireno (SBS). El bloque de estireno en el polímero bloque**** de estireno-butadieno-estireno es similar al poliestireno en estructura y tiene buena compatibilidad, por lo que el polímero bloque**** SBS se utiliza para la modificación del PS. El agente puede mejorar la resistencia al pelado del adhesivo y reducir la dureza y fragilidad de la capa adhesiva. Baoqifu seleccionó acetato de etilo, gasolina n.° 120, tolueno y trementina como disolvente mixto, polímero de bloque SBS**** como modificador y resina de colofonia como adhesivo. La resistencia al corte del adhesivo resultante fue de 4,43 MPa. la fuerza es 1.4KN/m.

El adhesivo se puede usar para unir madera, baldosas de cerámica y otros materiales. Se puede usar para reemplazar el pegamento en emulsión de acetato de polivinilo para unir muebles y juguetes. También se puede usar para reemplazar el neopreno para unir madera y otros materiales. Se utiliza para reemplazar el pegamento en emulsión de acetato de polivinilo para unir muebles y juguetes. También se puede utilizar como alternativa a los adhesivos de neopreno para sellar madera.

6. Modificación del anhídrido maleico. Disuelva la espuma de poliestireno residual de Meng Yuezhong en un solvente orgánico, agregue un iniciador, lleve a cabo una reacción de injerto de anhídrido maleico y luego emulsione con una solución acuosa de alcohol polivinílico en un dispositivo de emulsión para obtener látex blanco modificado con PS con una resistencia al corte que alcanza más de 3,92 MPa. el costo es solo un tercio del de la emulsión de poliéster, el proceso de producción es simple y el ciclo de producción es corto.

7. Modificación del polivinil acetal. Shi Shengxun usó tolueno y gasolina No. 70 como solvente mixto. Después de disolver la espuma de poliestireno residual, agregó polivinil acetal para modificarlo y obtener un adhesivo blanco espeso. La característica más importante de este adhesivo es su amplio rango de temperatura de funcionamiento, -40 It. se puede usar entre -40 ℃ y la resistencia al corte siempre se ha mantenido en 8,7 MPa, mientras que el látex blanco disponible comercialmente solo se puede usar entre 0 y 40 ℃, manteniendo 9,0 MPa.

8. Modificación del alcohol polivinílico. Chen Ende utilizó xileno para disolver completamente la espuma de poliestireno y luego añadió alcohol polivinílico para modificarlo y producir un sellador médico. Este sellador médico no reacciona con la formalina y es resistente al calor, al frío y al agua.

9. Modificación por injerto de monómeros activos. Al injertar la polimerización de residuos de poliestireno con monómeros reactivos, se pueden injertar grupos reactivos en los eslabones de la cadena de estireno para producir adhesivos con buen rendimiento a partir de espuma de poliestireno residual. Hay informes de patentes que disuelven 100 partes de PS en un disolvente mixto de hidrocarburos aromáticos e hidrocarburos clorados para formar pegamento, añaden cloruro cuproso activador y perbenzoato de butilo iniciador, elevan la temperatura a 90-120 ℃, añaden 20-30 partes de acrilonitrilo y Monómeros de alcohol acrílico, reacción de injerto durante 2 horas para injertar grupos polares en poliestireno, cambiando así las propiedades del PS. Luego agregue polvo de amianto o silicato de calcio para formar un adhesivo espeso blanco con buena resistencia al agua y fuerte adhesión. Su resistencia al agua y resistencia al corte son 10 veces y 3 veces mayores que las de los adhesivos de látex de acetato de polivinilo, respectivamente. Este adhesivo PS se puede utilizar como adhesivo para madera, muebles y la vida cotidiana, así como para unir productos de cemento, pisos, papel tapiz y diversos tejidos. El injerto de acrilonitrilo y alcohol acrílico en macromoléculas de poliestireno puede mejorar significativamente sus propiedades adhesivas, pero la proporción de adición de monómero es alta y el costo es alto. El monómero de acrilonitrilo también es muy tóxico, lo que plantea ciertas dificultades para la producción. Por tanto, es difícil de popularizar y aplicar. Chen Kailai y otros estudiaron monómeros de carboxilato injertados en eslabones de cadenas de estireno y prepararon con éxito un adhesivo impermeable para la decoración de interiores de edificios. Disuelva la espuma de poliestireno residual en dos solventes orgánicos A y B para hacer pegamento. Bajo la acción del iniciador, se injerta con el monómero insaturado, se produce una reacción de polimerización y el injerto se injerta sobre el poliestireno. El grupo polar de la cadena molecular puede producir un pegamento color canela con una resistencia al corte de 4,4 a 4,7 MPa. Su resistencia al fuego es muy superior a la de productos similares. Cuando se sumerge en agua, la resistencia puede alcanzar los 4,5 MPa. Después de la inmersión en agua, la resistencia alcanza los 4,5 MPa, por lo que este pegamento resistente al agua se puede utilizar para unir papel pintado, baldosas, parquet y suelos. Cuando se agrega al cemento en una proporción de 1:1, el desempeño de la construcción es mejor y no afecta el desempeño de la unión de pisos y baldosas cerámicas. Entre los modificadores anteriores, no hay informes sobre la resina epoxi como modificador. La resina epoxi a menudo se denomina "pegamento universal". Tiene buenas propiedades de unión a diversos metales y a la mayoría de materiales no metálicos y se utiliza ampliamente en la industria. sectores como aviones, misiles, automóviles, construcción, aparatos electrónicos y procesamiento de madera, y los adhesivos de resina epoxi tienen las ventajas de un buen rendimiento del proceso, alta fuerza de unión, pequeña contracción, excelente impedancia dieléctrica y buenas propiedades de aislamiento eléctrico [43]. Su molécula también contiene grupos polares. Si se puede utilizar para modificar la solución adhesiva de PS, se puede obtener un adhesivo de PS modificado con excelente rendimiento. Los adhesivos epoxi, por otro lado, son generalmente quebradizos, por lo que agregar un endurecedor que mejore tanto la fragilidad del PS como del epoxi puede resolver este problema. El isocianato que finalmente elegí me dio resultados satisfactorios. Mejora la fuerza de unión, acorta el tiempo de curado, ahorra solventes y reduce costos. Además, también intenté reducir significativamente la cantidad de monómeros en la fórmula basada en la fórmula del adhesivo en emulsión, usar PS para reemplazar los monómeros polimerizados y agregar plastificantes para producir un adhesivo para madera con mejor rendimiento que los adhesivos en emulsión.

Reduce en gran medida el costo de los adhesivos de látex disponibles comercialmente y logra el propósito del reciclaje de residuos.

2 Desarrollo de adhesivo modificado con PS

2.1.1 Desarrollo de adhesivo modificado con PS de base solvente

2.1.1 Instrumentos y productos farmacéuticos: Baño María a temperatura constante; Agitador eléctrico; viscosímetro rotacional NDJ-1; máquinas de ensayo de materiales generales Instron 4467 y 4505; horno de secado rápido SC-7 (discriminador de llama de hidrógeno). Fármacos: espuma de poliestireno; resina epoxi (E-51); agente de curado de amina;

2.1.2 Principio experimental

El poliestireno es una sustancia amorfa lineal no polar que contiene anillos de benceno en la molécula y tiene cierto grado de rigidez, pero poca flexibilidad. La fuerza adhesiva sobre la superficie de las sustancias polares es muy débil, el adhesivo fabricado directamente con poliestireno no es lo suficientemente fuerte y la capa adhesiva es quebradiza y dura. Por lo tanto, es necesario agregar modificadores a la solución adhesiva de PS para modificarla e introducir grupos polares en los eslabones de la cadena de estireno para aumentar la flexibilidad y mejorar la fuerza de unión. Elegí epoxi (E-51) y diisocianato de tolueno como modificadores. Bajo la acción del iniciador cianuro de azobisisobutilo, el diisocianato de tolueno reacciona primero con poliestireno. La fórmula de reacción es la siguiente:

(2) Reacción de reticulación entre radicales libres de cadena y diisocianato de 2,4-tolueno

(R representa fenilmetilo)

Luego agregue resina epoxi. La estructura de la resina epoxi contiene -OH. El isocianato puede reaccionar con el OH en la resina epoxi. El isocianato puede reaccionar con el -OH en la resina epoxi. De esta manera, el isocianato modificará sucesivamente el PS y la resina epoxi, y entrecruzará parcialmente los dos.

2.1.3 Preparación del adhesivo

Colocar el recipiente de reacción en un baño de agua a temperatura constante, instalar una varilla agitadora y añadir 100 partes de disolvente mixto (acetato de etilo:tolueno = 4 :1), agregue 50 partes de virutas de espuma de poliestireno de desecho lavadas y secas en lotes y revuelva mientras agrega. Después de que todo se disuelva, aumente gradualmente la temperatura a 70 grados Celsius y agregue 0,5 partes de iniciador, 3 partes de tolueno. 2,4-diisocianato, reaccionar agitando a velocidad media durante aproximadamente 1-1,5 horas, luego agregar 0,5 partes de tolueno-2,4-diisocianato, enfriar a 50°C, agregar 10 partes de resina de oxígeno anular (6101), continuar reaccionar durante 1 hora. Después de enfriar, agregar 10 partes de masilla para obtener un pegamento viscoso de color amarillo claro. Este pegamento debe agregarse con un agente de curado.

2.1.4 Método de detección del índice adhesivo

El contenido no volátil se mide según el método GB/T2793-95, la viscosidad se mide según el método GB/T2794- 95, y la resistencia al corte a la tracción se mide según el método GB7124, y el límite de sustancias peligrosas en los adhesivos se mide según el método GB18583-2001.

2.2 Desarrollo de adhesivo modificado con PS tipo emulsión

2.2.1 Instrumentos y medicamentos

Instrumentos: agitador eléctrico; matraz de cuatro bocas; condensador de reflujo esférico; embudo de caída; probador de materiales generales Instron 4467; horno de secado por chorro de aire SC-7; Cromatógrafo de gases; espectrómetro de infrarrojos.

Agente: poliestireno espumado; acrilato de butilo; acetato de vinilo; acetato de etilo; persulfato de amonio iniciador; 2)

2.2.2.2 Preparación del adhesivo modificado con PS base agua

Añadir 50 partes al agua del matraz de cuatro bocas para preparar el adhesivo modificado con PS. Añadir 50 partes de disolvente mixto (acetato de etilo: tolueno: 4:1) en el matraz de cuatro bocas, añadir 40 partes de espuma de poliestireno residual lavada, seca y triturada en tandas mientras se agita, calentar gradualmente hasta 40°C y esperar. hasta su completa disolución después de convertirse en un líquido viscoso transparente, agregar 1 parte de emulsionante compuesto, agitar y emulsionar durante 30 minutos, agregar 40 partes de agua (agua destilada o agua desionizada) y 4 partes de monómero mixto (acrilato de butilo: éster vinílico = 1:1), agregar 1 parte de emulsionante compuesto, agitar y emulsionar durante 30 minutos, agregar 40 partes de agua (agua destilada o desionizada) y 4 partes de monómero mixto (éster butílico: éster).

Éster vinílico = 1:1), aumentar la temperatura a 60°C, aumentar la velocidad de agitación y luego emulsionar durante 30-40 minutos, luego agregar parte del iniciador (solución de persulfato de amonio al 10%) gota a gota después de la reacción, calentar; Se liberará y la temperatura comenzará a subir automáticamente. Alta, en este momento, aumente la temperatura a 75 ° C, agregue una solución que consta de 12 partes de monómeros mezclados y 80 partes de agua gota a gota. monómeros mezclados y la solución acuosa, agregue una porción del iniciador a intervalos regulares ((1 iniciador en total), la temperatura de reacción debe controlarse entre 75 y 85 °C. Después de agregar todos los iniciadores (aproximadamente 1,5 a 2 h), Se añaden todos los iniciadores restantes y se eleva la temperatura a 90°C y se mantiene hasta que la cantidad de recuperación de disolvente alcanza la cantidad añadida. Se deja de calentar cuando se alcanza el 80%-85%, luego se enfría a 50°C y se añaden 2 partes de. ftalato de dioctilo plastificante, se agita uniformemente, se ajusta el valor del pH a aproximadamente 7, se enfría a temperatura ambiente y se obtiene un líquido viscoso blanco.

2.2.3 Métodos de prueba para diversos indicadores de rendimiento del adhesivo de emulsión modificado con PS

El contenido no volátil del adhesivo se mide de acuerdo con el método GB/T2793-95, y el La viscosidad rotacional del adhesivo se mide según el método GB/T2794-95. La resistencia al corte por compresión se mide según el método del Apéndice B de HG/T2727. El método T2727 Apéndice B se utiliza para medir el contenido de cenizas y el valor de pH según el método GB11175. El límite de sustancias nocivas en el adhesivo se mide según el método GB18583-2001.

3 Resultados y discusión

3.1.1 Resultados y discusión del adhesivo modificado con PS de base solvente

3.1.1 Se muestran las propiedades técnicas del adhesivo modificado con PS en la tabla 1

3.1.2 Selección de disolventes

La espuma de poliestireno se disuelve en hidrocarburos aromáticos (como benceno, tolueno, xileno, etc.), hidrocarburos clorados (como cloroformo , tricloroetileno), cloro, cloroetileno (tricloroetileno), carboxilatos (como acetato de etilo, acetato de butilo), cetonas (como acetona, butanona) y otros disolventes orgánicos

La mayoría de disolventes orgánicos. La elección de un disolvente adecuado para disolver espumas plásticas considera principalmente los siguientes aspectos: en primer lugar, el disolvente seleccionado tiene buena solubilidad para el poliestireno y nuevos modificadores de aditivos, y tiene buenas propiedades de dispersión para los aditivos; en segundo lugar, las propiedades del disolvente deben tener preferentemente una cierta mejora; efecto sobre las propiedades del adhesivo; tercero, el disolvente seleccionado debe ser poco tóxico, barato, fácilmente disponible y seguro. Teniendo en cuenta los factores anteriores, el acetato de etilo o el tolueno son más adecuados como disolventes. Sin embargo, considerando que la solubilidad de los solventes mixtos es mejor que la de un solo solvente, y debido a los diferentes puntos de ebullición, volatilidades y polaridades, el tiempo de secado del adhesivo se puede ajustar cambiando la proporción de mezcla para satisfacer las necesidades de diferentes Por lo tanto, se seleccionó una mezcla de acetato de etilo y tolueno como disolvente para la espuma de poliestireno. Los parámetros físicos y químicos de los dos disolventes se muestran en la Tabla 2.

El parámetro de solubilidad del poliestireno es 9,11

3.1.3 Selección de la proporción de disolvente

Utilice acetato de etilo y tolueno como disolventes mixtos, acetato de etilo Contiene grupos polares. , que es muy útil para mejorar el rendimiento de la unión. Tiene un punto de ebullición bajo y se evapora rápidamente. El tolueno es una sustancia no polar con un punto de ebullición alto y se evapora lentamente;

Las proporciones de los dos son. diferente, inevitablemente afectará la velocidad de secado y la adhesividad del pegamento PS modificado, por lo que se debe seleccionar una proporción de solvente más adecuada.

Se puede observar en la figura que a medida que aumenta la proporción de solvente, es decir, aumenta la proporción de acetato de etilo, la resistencia al corte del líquido modificado aumenta, hasta que la proporción de solvente es 4:1. , la resistencia al corte disminuyó. La razón puede ser que el acetato de etilo es altamente polar, por un lado imparte un efecto de modificación y, por otro, puede formar una fuerza con las moléculas adheridas a la superficie del material. , aumentando así la velocidad de corte; y se evapora rápidamente y es un buen solvente, que es suficiente para cumplir con los requisitos para aumentar la resistencia al corte del solvente residual después de que se cura la resina epoxi. Por tanto, a medida que aumenta su proporción, aumenta la resistencia del pegamento. Sin embargo, la proporción de acetato de etilo es demasiado grande debido a su bajo punto de ebullición y rápida volatilización, cuando se cura el borde adhesivo, el disolvente interno puede permanecer en estado líquido o semisólido durante un tiempo. durante mucho tiempo, afectando el efecto de unión del adhesivo y provocando cizallamiento. Una ligera disminución de la intensidad.

3.1.4 Efecto de la cantidad de modificador diisocianato de tolueno sobre la resistencia al corte del adhesivo

El diisocianato de tolueno es una sustancia muy polar, y su efecto de modificación es extremadamente obvio, solo un Una cantidad muy pequeña puede mejorar significativamente el rendimiento del adhesivo, que no solo tiene un buen efecto de modificación del poliestireno, sino que también tiene un buen efecto de modificación de la resina epoxi. En la reacción de modificación del poliestireno residual, el modificador TDI tiene dos funciones: una es introducir grupos polares en las macromoléculas de poliestireno para entrecruzar las cadenas de macromoléculas de poliestireno y la otra es interactuar con el anillo. La resina de oxígeno reacciona y modifica la resina epoxi. , y provoca una reticulación parcial tanto de la resina epoxi como del poliestireno. La cantidad de modificador TDI afecta directamente el rendimiento del pegamento PS modificado. Si la cantidad de modificador es pequeña, la cadena molecular de poliestireno contiene pocos grupos polares, el grado de reticulación es insuficiente, la tenacidad es insuficiente y no puede ser. cuando se modifica la resina epoxi, la capa adhesiva se vuelve quebradiza; si se usa demasiado, el material se reticulará excesivamente e incluso formará una estructura de red, lo que reducirá la resistencia al corte. Los experimentos muestran que cuando la dosis del modificador es 2,0. %, el modificado El efecto es mejor. Los experimentos muestran que cuando la dosis de modificador es del 2,0%, el efecto de modificación es mejor. Como se muestra en la Figura 2

3.1.5 El impacto de la resina epoxi y su selección de dosis en el rendimiento del adhesivo modificado con PS

La resina epoxi a menudo se denomina "pegamento universal". buenas propiedades de unión a diversos metales y a la mayoría de materiales no metálicos, y se usa ampliamente en sectores industriales como aviones, misiles, automóviles, construcción, electrónica y electricidad y procesamiento de madera, así como en sectores industriales como el procesamiento de madera. adhesivos de resina Tiene buen rendimiento del proceso, alta fuerza de unión, pequeña contracción, excelentes propiedades dieléctricas y buenas propiedades de aislamiento eléctrico. Entre los modificadores de los adhesivos de PS se encuentran la resina fenólica, la resina de colofonia, el ftalato, etc. Nadie ha intentado utilizar resina epoxi para modificar el PS. Por lo tanto, intenté usar resina epoxi para modificar PS, pero el efecto de usar PS modificado con epoxi solo no fue bueno. La capa adhesiva formó fácilmente una película, la fuerza de unión no era muy fuerte y la capa adhesiva era relativamente quebradiza. Puede deberse a los dos La rigidez de la persona es causada por factores que son relativamente grandes. Agregué un tercer modificador a ambos y la elección del isocianato fue exitosa. La cantidad de resina epoxi también afecta las propiedades del pegamento. Si la cantidad es demasiado pequeña, la resistencia no será alta, pero cuando la cantidad es ligeramente mayor, la resistencia al corte aumentará en lugar de disminuir. Esto puede deberse a que se modificó el PS. El adhesivo es un adhesivo a base de solvente y epoxi. Después de curar la resina, aún queda algo de solvente en la capa adhesiva, lo que afecta el rendimiento del adhesivo. Este efecto se vuelve más obvio a medida que aumenta la cantidad de resina epoxi agregada. Además, agregar demasiado resulta costoso. La relación entre la cantidad de resina epoxi y el rendimiento del adhesivo se muestra en la Tabla 3

3.1.6 Efecto de la temperatura de reacción sobre la resistencia al corte del adhesivo modificado con PS

En primer lugar, la descomposición del iniciador requiere energía y, en segundo lugar, la reacción de reticulación del PS también requiere energía, por lo que

Si las cosas que se van a disolver en casa son simples

no habrá contaminación blanca.

Entonces, si realmente quieres disolverlo, puedes consultar la información anterior.

Si quieres usarlo en casa, no tienes suficiente conocimiento.