CN1096735A - 凝胶化脱泡法回收聚苯乙烯废泡料制改性聚苯乙烯塑料 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种回收聚苯乙烯泡沫塑料 (PSF)废弃物并再生成改性聚苯乙烯(PS)塑料的适 用技术。其特征在于加高沸点凝胶化混合溶剂使废 泡料脱泡成凝胶料，然后与改性树脂、助剂混匀后经 多级排汽挤出机热塑造粒得成品。例如：煤油6.4升 加氯苯1.6升混配得凝胶化混合溶剂，加.04g塑料蓝 消黄色，溶入0.4kgSBS，而后将7.6kgPSF废弃物塞 入其中脱泡得凝胶料，同时撒加40g钛白粉混匀，再 通过两级排汽式挤出机热塑造粒，同时冷凝回收溶 剂。所得粒料属增韧PS，电性能优良，适于加工制作 文具、玩具和多种日常生活用品及电子电气零部件。

Description

本发明提供了一种回收聚苯乙烯泡沫塑料（PSF）废弃物并再生成增强聚苯乙烯的适用技术。

PSF的原始商品形式是可发性聚苯乙烯（EPS），全世界EPS的年生产能力约200万吨。其中，西欧约占一半;我国也达2.5万吨，且常年进口近10万吨。欧、美、日所产PSF用作包装材料的消费量依次约占该地区消费总量的1/2、2/3和4/5。目前，我国年产PSF十余万吨，大部分也用作包装材料。而PSF废弃物主要来自一次性使用的保包装材料。此外，泡沫塑料成型加工厂的废次品和切割边角料量也可观。1980年时全球PSF年废弃量已超过50万吨。在我国，仅电视机包装用PSF的年废弃量就达1.5万吨，铁路沿线废弃的PSF方便饭盒也俯拾皆是。此类废泡料因密度小，故占空间大，占地广，本身易燃又不易老化腐烂自行消毁，日积月累严重污染环境或成为有关企业的沉重负担。如何合理的利用这些废弃物，引起了有识之士的普遍关注，且已披露了一系列研究报导和专利技术（塑料工业，1991，（2）：13）。

回收PSF废弃物的现有技术可归纳为以下几类：

1.直接焚烧利用热能;

2.干馏裂解回收溶剂或进一步提炼苯乙烯;

3.机械破碎后用水泥粘结用作轻质绝热、隔音材料、或用作透水性材料;

4.机械粉碎后用作土壤改良材料或暗渠排水管周围的过滤材料;

5.用溶解法改性沥青、松香，或用于制造防水涂料或粘结剂;

6.热塑加工成模塑料或改性模塑料;

7.再生制EPS，供重新模塑成泡沫塑料制品。

我等已完成了新法制再生EPS的工艺研究（CN91108317.），现正在推广实施。在该专利中，利用了PSF在PS良溶剂～非溶剂混合液中的凝胶化脱泡现象。其机理是PS易与所配制的凝胶化混合液结合而发生有限溶涨。而当凝胶膜的强度不足以承受凝胶膜的表面张力、汽泡的浮力以及机械挤压力的合力时，凝胶膜就会破裂脱泡而形成凝胶料团。而富余的凝胶化混合液仍保持易流动态，易于继续发挥凝胶化脱泡作用。本技术方案也利用了这种凝胶化脱泡原理，而不同点在于所选用的混合溶剂沸点高达120℃以上，挥发性小。因而所得凝胶料团不再适于制再生EPS，却更适于制共混改性模塑料。

现有技术中，利用热塑法回收PSF废弃物制再生改性PS模塑料包括以下三种方法：即机械破碎后热塑造粒法、热压或热熔后破碎再加改性助剂热塑造粒法和溶胶法化料后排汽挤出法。这些方法虽能将PSF废弃物加工成模塑料或改性模塑料，但分别存在着某些不足，如机械破碎后热塑造粒法，碎料堆比重太小，难与改性料混匀，且设备效率很低;热压或热熔后破碎再加改性助剂热塑造粒法需再次受热，树脂热氧降解较严重且预热压或热熔时效率低能耗大;溶胶法化料排汽挤出造粒法，溶剂（如香蕉水）挥发损耗太大，易燃易爆，现场化料不安全，且溶剂用量高达PSF量的1.5～2倍，同时随着溶料量的增大，溶胶粘度增大，溶料速率大幅下降，因所得溶胶粘性大，处理操作困难。以上方法均不能在现场化料需远距离运送PSF废泡料经济上很不合算。

为克服现有技术的不足，本发明采用以下的技术方案：将PSF废泡料塞入高沸点凝胶化混合溶剂中脱泡得凝胶料团，加入改性树脂和助剂混匀。通过多级排汽挤出机，在冷凝回收混合溶剂的同时，热塑挤出料条、冷却、切粒、包装得增韧PS成品。回收的溶剂可再用于凝胶化脱泡PSF废泡料。

本发明所用的凝胶化混合溶剂属于挥发性小的高沸点（≥120℃）憎水性有机溶剂。实质上它是用PS的良溶剂加适量PS的非溶剂混配而成。混配比例无严格规定，以能顺利地使PSF凝胶脱泡和经济为判别准则，凝胶化混合溶剂中良溶剂的含量通常在10～40%V/V之间，主要取决于操作温度。操作温度低时，良溶剂含量需适当增大，反之则可适当降低。

上述非溶剂推荐使用高沸程（120～300℃）的石油馏份，它以C8～C16的饱和烃为主要成份。例如溶剂油、煤油、柴油、乃至某些汽油和溶剂油均可。

良溶剂推荐使用醋酸酯、芳烃溶剂油、氯苯（或邻-二氯苯）。醋酸酯毒性最小，芳烃油价格最低，氯苯（或邻-二氯苯）的比重远比上述非溶剂大，利于用比重法测算回收混合溶剂的组成。

PS的主要缺点是性脆，因此增韧改性是重点方向。选用的增韧改性用树脂是各种苯乙烯～丁二烯共聚物，如SB、SBS、MBS和丁苯橡胶，其用量为5～20%。

为改善再生PS树脂的性能，还可加入其它助剂，如钛白粉等。

多级排汽式螺杆挤出机热塑造粒条件：操作温度为150～250℃，操作汽压为760～20乇。

按此方案，1立方米凝胶化混合溶剂可使1吨PSF废弃物转化成凝胶料团，即可把80～100立方米废泡料堆积物缩小成2立方米的凝胶料团。加以所用混合溶剂挥发性小，从而可以在废泡料堆积现场安全化料解决了运输效率低的难题;而且所得凝胶料不粘器具，易于操作，适于大吨位生产。再者，按此方案还有利于保证质量。这是由于：第一，通过这种凝胶共混，更易于保证产品质地均匀;第二，避免了热熔脱泡再破碎法使回收物热氧化变质的可能，且设备效率高得多、第三，即使在热熔造粒阶段，由于有溶剂蒸汽保护热氧副作用也大为缓和，只不过需增加螺杆推进式喂料装置。

按此方案化废为宝，又无三废污染，不仅有治理环境污染的社会效益，而且由于再生产品价值较高而成本较低，经济效益也十分显著。

按此方案回收再生的增韧PS塑料，易于着成各种色彩，或同时实现填充改性，阻燃改性。所得塑料不仅适于制作文具、玩具和多种生活用品，也可用于成型多种电子电气零部件。

实施例一

正辛烷8mL，醋酸丁酯2mL混合后，徐徐投入PSF，迅速脱泡得凝胶料，混合液被吃尽时，共投入PSF    12.5g，得凝胶料团19.6g，计算得凝胶料的干基湿含量为56.8%，溶剂损耗率为3.7%。

实施例二

正辛烷8mL，二甲苯2mL混合后，投入12.5g    PSF，耗时不到5min，得凝胶料19.8g，其干基湿含量为58.4%，溶剂损耗率为0.8%。

实施例三

二甲苯～煤油混合液中二甲苯含量为20%（V/V），操作温度为25℃时，可使PSF徐徐凝胶化脱泡，操作温度降至10℃时，凝胶化作用明显减慢;操作温度升至45℃时，凝胶化脱泡作用进行得极快。

实施例四

二甲苯～煤油混合液中二甲苯含量达30%（V/V）时，操作温度仅10℃也能使PSF徐徐凝胶脱泡;反之，当二甲苯含量仅10%，而操作温度为45℃时，照样能使PSF徐徐凝胶脱泡。

实施例五

煤油6.4L加氯苯1.6L配得凝胶化用混合溶剂，加0.04g塑料蓝4GN消黄，并溶入SBS（YH-791）0.4kg，而后将7.6kg    PSF塞入其中使其脱泡得凝胶料，在此过程中还分多次撒加钛白粉（金红石型）40g，所得凝胶料貌似白色粘性粗短纤维堆积而成。将此凝胶料通过排汽式螺杆挤出机200℃热塑造粒，同时冷凝回收混合溶剂。所得增韧聚苯乙烯粒料200℃注射成型标准件，呈浅灰色，表面光洁，性能测试结果如下：

粒料熔体流动指数：34.9g/10min（200℃    500g）

断裂伸长率：    20～28%

冲击强度： 无缺口可达14.4kJ/m²

有缺口可达4.3kJ/m²

洛氏硬度：    R110

体积电阻率： 7.5X10¹⁴Ω.m

表面电阻率： 3.9X10¹³Ω

介电常数：    2.61（60Hz）    2.59（1MHz）

介电损耗角正切： 1.1X10^-3（60Hz）

6.0X10^-4（1MHz）

电气强度：    20.9MV/m

Claims (7)

1、一种回收聚苯乙烯泡沫塑料(PSF)废弃物并加工成改性聚苯乙烯(PS)塑料的方法，其特征在于加高沸点(＞100℃)凝胶化混合溶剂使PSF废弃物脱泡成凝胶料，再经排汽式螺杆挤出机热塑造粒得产品。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所用凝胶化混合溶剂实质上是用PS的良溶剂与PS的非溶剂按合适的比例调配而成。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于所用良溶剂包括芳烃，如甲苯、二甲苯;卤代烃如氯苯、邻-二氯苯;酯类如醋酸丁酯、醋酸戊酯以及其它能溶解PS的高沸点溶剂如高沸点的芳烃溶剂油。

4、根据权利要求2所述的方法，其特征在于所用非溶剂是沸程为120～300℃的石油馏份，它以C8～C16的饱和烃为主要成份，如溶剂油、煤油、柴油及某些汽油和溶剂汽油。

5、根据权利要求2所述的方法，其特征在于凝胶化混合溶剂中良溶剂的含量为5～50%（V/V），通常为10～30%。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于可加入改性树脂和助剂以提高回收PS的质量，改性树脂和助剂是泛指的，但最有效的是增韧改性树脂，特别是苯乙烯～丁二烯的各种共聚物，如丁苯橡胶、SB、SBS和MBS等。

7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于排汽式螺杆挤出机热塑造粒的工艺条件为：操作温度150～250℃，操作气压760～20乇。