專利名稱：凝膠化脫泡法回收聚苯乙烯廢泡料再生可發(fā)性聚苯乙烯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種采用凝膠化法脫泡回收聚苯乙烯泡沫塑料(PSF)廢棄物，再生可發(fā)性聚苯乙烯(EPS)珠粒的適用技術(shù)。
人類在進(jìn)入塑料時代的同時，又面臨著治理塑料廢棄物污染環(huán)境的新問題。當(dāng)今全球每年的塑料廢棄物總量已以百萬噸計(jì)，若按體積計(jì)PSF廢棄物約占一半。PSF世界年生產(chǎn)能力約200萬噸，其中西歐約占一半。1992年的總消費(fèi)量為148萬噸，美國約占1/3。1980年全球PSF廢棄量已超過50萬噸。我國僅電視機(jī)包裝用PSF廢棄物高峰期就曾達(dá)到1.5萬噸/年;沿海漁業(yè)用浮標(biāo)破損更新和泡沫塑料廠的廢品及邊角料數(shù)量也很可觀，此外鐵路沿線和快餐店的方便飯盒也是俯拾皆是。這些比重輕，體積大，易燃燒而又不易在泥土中腐爛吸收的PSF泡沫塑料，日積月累嚴(yán)重污染著人類的生活環(huán)境，國外號稱“白色污染”。如何治理“白色污染”已成當(dāng)務(wù)之急，引起專家們的關(guān)注，近年來已披露了一系列研究論文和專利(塑料工業(yè)，1991，(2);13)。
現(xiàn)有PSF廢料的回收利用技術(shù)可歸納如下1.直接焚燒利用熱能;
2.干餾裂解回收溶劑和苯乙烯單體;
3.機(jī)械粉碎后作土壤改良材料、暗渠排水管周圍的過濾材料及玩具充填料;
4.機(jī)械玻碎后與水泥混合作輕質(zhì)絕熱材料、隔音材料或透水材料;
5.溶解后制成防水涂料或粘結(jié)劑;
6.熱塑加工成模塑料或改性模塑料;
7.再生EPS。
EPS是PSF的原始商品形式，我國現(xiàn)有生產(chǎn)能力2.5萬噸/年，常年需大量進(jìn)口約10萬噸，因此回收PSF廢料制再生EPS是解決急需，減少進(jìn)口，合理利用廢PSF的最好途徑。國外60年代中期已有可行的專利方法，例如，利用廢PSF代替30～50%的苯乙烯，溶于苯乙烯中進(jìn)行懸浮聚合，按一步法制成EPS(BP1021250)?；?qū)UPSF熱熔脫泡、機(jī)械破碎、熱塑造粒后在熱壓釜中以水作分散介質(zhì)加入發(fā)泡劑，按二步法制EPS(BP988，289;BP988，290)。前法溶料脫泡時苯乙烯揮發(fā)損耗嚴(yán)重，且難于排除回收料中雜質(zhì)對聚合反應(yīng)的影響;二步法熱熔脫泡設(shè)備效率低，且熱氧裂解嚴(yán)重，產(chǎn)物色深;發(fā)明人前期提出的再生EPS方法(CN91108317)脫泡劑沸點(diǎn)低，用量偏大，不安全，且粒料風(fēng)干費(fèi)時，不宜于大規(guī)模生產(chǎn);武漢大學(xué)陳懷九等開發(fā)的方法(塑料工業(yè)1991，(2)∶13)，是將PSF軟化破碎成珠粒，補(bǔ)加發(fā)泡劑后直接模塑成型。此法設(shè)備效率低，只適宜小噸位生產(chǎn)。以上方法都只著重解決PSF廢料的利用，而未解決分散廢料的收集、運(yùn)輸?shù)葐栴}，且設(shè)備的時空效率也較低。
本發(fā)明的目的在于提供一種更為經(jīng)濟(jì)合理、便于就地回收聚苯乙烯泡沫塑料廢棄物進(jìn)而再生可發(fā)性聚苯乙烯的方法。
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的技術(shù)方案是將聚苯乙烯泡沫廢料塞入高沸點(diǎn)凝膠化混合溶劑中，即可迅速脫泡成為凝膠料;將其通過排氣式螺桿擠出機(jī)，在回收混合溶劑的同時，熱塑造粒得到聚苯乙烯粒料(若所用原料比較純凈，所得粒料可模壓制透明聚苯乙烯產(chǎn)品)，粒料經(jīng)粗碎、篩分按常規(guī)方法以水作分散介質(zhì)在熱壓釜中再加入分散劑、勻泡劑、液體發(fā)泡劑和其他助劑，攪拌升溫至130～140℃使粒料軟化變成小球狀，并滲入發(fā)泡劑。然后降溫出料，淋洗，瀝干得再生可發(fā)性聚苯乙烯珠狀粒料。此種EPS粒料可按常規(guī)方法預(yù)發(fā)泡及成型加工。
用于聚苯乙烯泡沫廢料凝膠化的混合溶劑由聚苯乙烯(PS)的良溶劑和PS的非溶劑組成，混合溶劑的沸點(diǎn)高于100℃。本發(fā)明適宜的良溶劑有芳烴如甲苯，二甲苯，二乙苯，碳十芳烴油等;鹵代芳烴如氯苯，鄰二氯苯等;酯類如醋酸丁酯，醋酸戊酯等以及焦油溶劑油等等。
適宜的非溶劑包括烷烴類如C8以上的石油餾份，各種溶劑汽油，煤油，柴油等及醇類如異丙醇，正丁醇，戊醇等。
凝膠化混合溶劑中良溶劑的含量為10～80%(體積)，以30～60%(體積)為好。
凝膠料熱塑造粒回收溶劑的操作溫度為150～300℃，操作壓力為101.3KPa～1KPa。
再生EPS用的液體發(fā)泡劑為C3～C6的烷烴或沸點(diǎn)較低(＜60℃)的鹵代烷烴，用量為3-15%(重量)。
根據(jù)不同要求還可加入其它助劑，如加入少量蘭色染料或顏料以消黃，添加適量螢光增白劑以增加白度，或加入著色劑標(biāo)記。還可加入阻燃劑制成阻燃品種。常用的阻燃劑有五溴-氯環(huán)己烷，六溴環(huán)十二烷以及其它含溴阻燃劑如三溴苯酚，四溴雙酚A，五溴苯酚，十溴二苯醚等，此外還可加三氧化二銻，氫氧化鋁，氫氧化鎂等。用量一般＜35%(重量)。
聚苯乙烯泡沫料比重很小，其假比重通常在0.01～0.02之間，而其廢料的堆切密度還要小一半，一卡車充其量只能裝200多公斤，而且廢棄物的分布地域很廣，因此集中、運(yùn)輸、大量回收已成為泡沫廢棄料回收利用的難題。本發(fā)明的方法可以就地將泡沫廢棄料消泡，使體積縮小到原堆積物的1/50～100，從根本上解決了泡沫廢棄物的收集和運(yùn)輸?shù)睦щy;此法還避免了熱熔脫泡的熱氧降解，回收的產(chǎn)品色淺。
本發(fā)明采用高沸點(diǎn)混合溶劑處理廢泡沫料，溶劑揮發(fā)少，用量小，所得凝膠團(tuán)既不粘手，也不粘容器，處理方便、安全。溶劑可經(jīng)過排氣螺桿擠出機(jī)回收，并重復(fù)使用，比較經(jīng)濟(jì)。
用此法回收的聚苯乙烯凝膠料可方便地添加各種助劑且易捏和混勻以再生泡沫塑料產(chǎn)品。此法制再生EPS對回收廢料質(zhì)量的要求不是特別嚴(yán)格，可更大范圍的利用廢料。由本發(fā)明制得的可發(fā)性聚苯乙烯，可根據(jù)回收廢料質(zhì)量的不同，制得不同用途的泡沫塑料產(chǎn)品，如作夾芯板，浮標(biāo)，救生器材，保溫、隔熱材料或包裝材料等。假比重較大的還可作冷庫的地面材料。
實(shí)施例一含二甲苯30%(V/V)的二甲苯～煤油混合液，在溫度10℃時能使PSF徐徐凝膠脫泡;當(dāng)混合液中二甲苯含量10%(V/V)時，45℃下也能使PSF徐徐凝膠化脫泡。
實(shí)施例二稱取10gPSF廢料，塞入25ml二甲苯～液體石臘等體積混合液中，10℃下可在2分鐘內(nèi)凝膠化脫泡，擠壓出多余液料后所得凝膠團(tuán)重15.4克，較稀軟，干基濕含量為54%。
實(shí)施例三將潔凈的PSF廢料塞入回收的混合溶劑中迅速凝膠化脫泡。所得凝膠料經(jīng)排汽式雙螺桿擠出機(jī)、減壓、加熱造粒(進(jìn)料端180℃，101.3KPa;出料端280℃，1KPa)得透明性良好且色淺的粒料。
實(shí)施例四所用PSF廢料不能含有大量油污(例如未去除油污的方便飯盒)。將其塞入回收的淺色混合溶劑中，凝膠化脫泡所得凝膠料團(tuán)送入排汽式雙螺桿擠出機(jī)，減壓造粒(進(jìn)料端180℃，101.3KPa;出料端280℃，1.33KPa)同時回收溶劑。所得粒料經(jīng)剪切式塑料粉碎機(jī)粗碎，篩分。
在熱壓釜中加水100份，磷酸三鈣3份，氯化鈉1份，十二烷基磺酸鈉0.02份，氫化松香0.01份，乙氧基化牛脂醇0.05份進(jìn)行攪拌，再加入上述篩分料150份，戊烷6.4份。密閉加熱攪拌，在4小時內(nèi)使溫度升至130-140℃，恒溫2小時;然后在2小時內(nèi)降溫至40℃以下。出料，淋洗，瀝干得再生EPS珠粒料。由此EPS制得的泡沫塑料制品，假比重約0.02。
權(quán)利要求
1.一種將聚苯乙烯泡沫塑料廢棄物再生制可發(fā)性聚苯乙烯的方法，其特征在于聚苯乙烯泡沫廢料在高沸點(diǎn)凝膠化混合溶劑中脫泡成凝膠團(tuán)，經(jīng)排氣螺桿擠出機(jī)擠出造粒，同時回收溶劑，粒料經(jīng)粗碎、篩分、于熱壓釜中滲入發(fā)泡劑并球化成珠粒料。
2.按照權(quán)利要求1所述方法，其特征在于高沸點(diǎn)凝膠化混合溶劑是由沸點(diǎn)高于100℃的聚苯乙烯良溶劑和聚苯乙烯非溶劑按比例混合組成。
3.按照權(quán)利要求2所述方法，其特征在于所用良溶劑包括芳烴類如甲苯、二甲苯、二乙苯、碳十芳烴油，鹵代芳烴如氯苯，鄰-二氯苯，酯類如醋酸丁酯，醋酸戊酯以及焦油溶劑油，或其它能溶解聚苯乙烯的高沸點(diǎn)溶劑。
4.按照權(quán)利要求2所述方法，其特征在于非溶劑包括，烷烴類如C8-C16的石油餾份，各種溶劑汽油，煤油，柴油，醇類如異丙醇，正丁醇或戊醇。
5.按照權(quán)利要求1所述方法，其特征在于排氣式螺桿擠出機(jī)的操作溫度為150～300℃，操作壓力為101.3KPa～1KPa。
6.按照權(quán)利要求1所述方法，其特征在于所用液體發(fā)泡劑為C3～C6的烷烴或低沸點(diǎn)(＜60℃)的鹵代烷烴。
7.按照權(quán)利要求6所述方法，其特征在于液體發(fā)泡劑用量為回收聚苯乙烯用量的3-15%(重量)。
8.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于收集的凝膠料在擠出造粒之前預(yù)加阻燃劑、消色劑、增白劑或標(biāo)記用色料。
9.按照權(quán)利要求1所述方法，其特征在于粒料球化的溫度為130～140℃，或更高些。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種采用凝膠化脫泡法回收聚苯乙烯泡沫塑料(PSF)廢棄物再生可發(fā)性聚苯乙烯(EPS)珠粒的適用技術(shù)。PSF廢料，加高沸點(diǎn)(＞100℃)混合溶劑凝膠化脫泡，再經(jīng)排氣螺桿擠出機(jī)擠出造粒，同時回收溶劑；所得粒料粗碎篩分后加于熱壓釜中，滲加液體發(fā)泡劑并使球化成EPS小珠粒。本發(fā)明可就地脫泡，解決了分散廢料的集中、運(yùn)輸困難。制得的EPS按廢料質(zhì)量的好壞，可分別用作夾芯板，浮標(biāo)，保溫及包裝材料等。
文檔編號C08J11/08GK1103874SQ93115420
公開日1995年6月21日 申請日期1993年12月17日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月17日
發(fā)明者汪錫鋒 申請人:化學(xué)工業(yè)部成都有機(jī)硅應(yīng)用研究技術(shù)服務(wù)中心