基于廢聚苯乙烯材料制備梯度阻燃可發(fā)泡聚苯乙烯珠粒的水相懸浮造粒法及其產(chǎn)品的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于廢聚苯乙烯發(fā)泡材料高值化回收利用領(lǐng)域，具體涉及一種基于廢聚苯乙烯材料制備梯度阻燃可發(fā)泡聚苯乙烯珠粒的水相懸浮造粒法及其產(chǎn)品。
【背景技術(shù)】
[0002]聚苯乙稀發(fā)泡材料(Expanded polystyrene簡稱EPS)是由可發(fā)性聚苯乙稀經(jīng)過蒸汽發(fā)泡成型得到的，具有優(yōu)異的絕熱保溫、隔音、防震、質(zhì)輕、耐老化和耐腐蝕等性能，廣泛用于建筑外墻保溫領(lǐng)域和包裝行業(yè)。EPS產(chǎn)品不降解、不腐爛，通常是一次性使用，丟棄后嚴重污染環(huán)境，后處理成本高且工藝復雜。因此，廢聚苯乙烯發(fā)泡材料的資源化再生利用和高值化回收利用具有非常重要的社會、環(huán)境和經(jīng)濟效益。
[0003]國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、國家質(zhì)量監(jiān)督檢查檢疫總局聯(lián)合發(fā)布了國家標準《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016?2014，自2015年5月I日起實施，這對建筑外墻保溫材料的阻燃性能提出了更高的要求。目前，聚苯乙烯發(fā)泡材料的阻燃性主要是添加有機含鹵阻燃劑，有機阻燃劑阻燃效果好，發(fā)揮阻燃作用時阻燃劑分解產(chǎn)生一種不燃的鹵化氫氣體，稀釋氧氣且在聚合物表面形成一種阻隔性保護膜，抑制燃燒的鏈反應(yīng)進行。但是鹵化氫氣體具有毒性，一旦火災(zāi)發(fā)生，火災(zāi)中喪生的人很多時候是因為呼吸到有毒氣體窒息死亡，而不是被燒死。依靠過度增加有機阻燃劑用量來進一步提高聚苯乙烯發(fā)泡材料的阻燃性的做法是EPS行業(yè)所不提倡的，不僅增加生產(chǎn)成本，而且具有毒性污染環(huán)境。結(jié)合無機阻燃劑的無毒無害性和有機阻燃劑的高阻燃性，使用無機-有機復配阻燃劑可在一定程度上減少有機阻燃劑的用量并提高阻燃效果，目前，研究無機-有機復合阻燃劑體系是阻燃領(lǐng)域的一大主流方向。
[0004]目前，廢EPS回收利用主要采用溶劑法回收，如中國發(fā)明專利CN100335539C公開了一種溶劑再生回收廢聚苯乙烯泡沫塑料的方法，采用桔子油溶解聚苯乙烯泡沫，加入桔子油體積的I?5倍的醇類或醚類等沉淀劑經(jīng)真空抽濾，過濾后的聚苯乙烯再次加入桔子油體積的I?5倍醇類或醚類沉淀劑進行第二次沉淀，再次進行真空抽濾得到不規(guī)則聚苯乙烯團聚體，兩次抽濾過的溶液加入等體積的水萃取，最后加入助劑使溶劑和沉淀劑蒸餾分離，回收溶劑，該專利采用天然無毒溶劑桔子油，桔子油成本高，回收工藝非常復雜，需要加入醇類或醚類沉淀劑和助劑，蒸餾非常復雜難實現(xiàn)，回收成本較高，而且得到的再生聚苯乙烯是不規(guī)則的團聚體，而且沒有提高聚苯乙烯的性能和附加值，不利于工業(yè)化應(yīng)用，如后續(xù)利用，需要經(jīng)熔融擠出工藝和切割造粒工藝。中國發(fā)明專利CN101230152B公開了一種廢聚苯乙烯微米級球星顆粒的制備方法，將廢舊聚苯乙烯泡沫塑料溶解于有機溶劑中形成有機相，再將有機相與溶有表面活性劑的水相混合，通過機械攪拌與加入表面活性劑高速剪切乳化形成微乳液，再將微乳液加入到沉淀劑中，通過變溫和沉淀劑協(xié)同作用制備微米級球星固體顆粒，該發(fā)明通過將微乳液加入到沉淀劑中制備微米級聚苯乙烯，使用的沉淀劑是與有機溶劑和水互溶的溶劑，雖然回收了微米級聚苯乙烯，但是該發(fā)明中產(chǎn)生了大量水、有機溶劑和沉淀劑的混合溶液難于分離，沒有提到如何處理這些廢液，在解決廢舊聚苯乙烯污染的同時又帶來了二次污染，成本較高，而且得到的是9?120微米的聚苯乙烯粒子，沒有賦予其新的性能，也沒有應(yīng)用價值。上述發(fā)明技術(shù)只是回收聚苯乙烯材料，成本高，工藝復雜，產(chǎn)生二次污染，沒有賦予回收聚苯乙烯材料新的功能和性能，產(chǎn)品也不是毫米尺寸的珠粒，沒有提高廢聚苯乙烯資源化再生利用的附加值，應(yīng)用前景渺茫，不利于工業(yè)化推廣與應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種基于廢聚苯乙烯材料制備梯度阻燃可發(fā)泡聚苯乙烯珠粒的水相懸浮造粒法及其產(chǎn)品。方法以親油性無機阻燃劑、有機阻燃劑和隔熱劑組成的無機-有機梯度協(xié)同阻燃隔熱體系、有機溶劑和廢聚苯乙烯材料組成油相，以表面活性劑、無機-有機增效懸浮劑和去離子水組成水相分散介質(zhì)，在機械式攪拌、表面活性劑和無機-有機增效懸浮劑共同作用下，水相懸浮造粒使油相液滴穩(wěn)定地懸浮分散在水相介質(zhì)中，升溫至有機溶劑沸點溫度蒸出有機溶劑實現(xiàn)梯度阻燃聚苯乙烯珠粒的固化，即有機溶劑的蒸餾與梯度阻燃聚苯乙烯珠粒的固化同步實現(xiàn)的，然后，在戊烷中浸漬制備得到梯度阻燃可發(fā)性聚苯乙烯珠粒，發(fā)泡成型加工可得到梯度阻燃聚苯乙烯保溫板。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]一種基于廢聚苯乙烯材料制備梯度阻燃可發(fā)泡聚苯乙烯珠粒的水相懸浮造粒法，包括以下步驟:
[0008]I)無機-有機梯度協(xié)同阻燃隔熱體系構(gòu)建
[0009]Ia)無機阻燃-隔熱體系的改性
[0010]在容器中依次加入去離子水100?400ml，聚乙烯吡咯烷酮1.0?3.0g，溶解后，加入納米氫氧化鎂2.0?4.0g，納米氫氧化招2.0?4.0g，納米硼酸鋅2.0?4.0g，聚磷酸錢2.0?4.0g，水滑石2.0?4.0g，隔熱劑2.0?4.0g，超聲分散5?15min，機械攪拌，轉(zhuǎn)速150?350rpm，水浴加熱升溫至60?85°C，加入1.0?4.0g疏水修飾劑，反應(yīng)0.5?1.5h，冷卻后抽濾、并用乙醇洗滌，干燥后得到疏松狀親油性無機阻燃-隔熱體系。
[0011]所述的疏水修飾劑是油酸、聚乙二醇磷酸酯或聚丙二醇磷酸酯中的任意一種。
[0012]所述的隔熱劑為超細石墨，粉粒徑為0.5?1um，石墨具有典型的反射紅外線輻射的功效，可以有效反射熱輻射，改變熱傳導的方向，提高材料的保溫效果。
[0013]Ib)無機-有機梯度協(xié)同阻燃隔熱體系的制備
[0014]按重量比為3:1，稱量步驟Ia)制備的親油性無機阻燃-隔熱體系和等量的有機阻燃劑加入干粉混料機中，滾筒轉(zhuǎn)速15?50rpm，混合時間5?1minS卩可得到均勻混合、酥松狀粉體，得到無機-有機梯度協(xié)同阻燃?隔熱體系。
[0015]所述有機阻燃劑為六溴環(huán)十二烷或十溴二苯醚中的任意一種或兩者復合
[0016]2)水相懸浮造粒法制備梯度阻燃可發(fā)泡聚苯乙烯珠粒
[0017]2a)有機相:在四口圓底燒瓶中加入有機溶劑100?200ml，加入無機-有機梯度協(xié)同阻燃?隔熱體系1.0?8.0g，機械攪拌分散均勻，然后加入廢聚苯乙烯材料15?80g，溶解后超聲分散5?20min，使無機-有機梯度協(xié)同阻燃隔熱體系在聚苯乙烯溶液中分散均勻，得到有機相。
[0018]所述的有機溶劑為乙酸乙酯或氯仿中的任意一種；
[0019]所述的廢聚苯乙烯材料為廢聚苯乙烯發(fā)泡材料或廢聚苯乙烯注塑材料中的任意一種；
[0020]2b)水相:在安裝有頂置式機械攪拌器和蒸餾裝置的燒瓶中，加入去離子水150?500ml和質(zhì)量濃度為0.1?0.5%表面活性劑水溶液1.0?10.0ml，再加入由0.1?1.0g無機懸浮劑和4.0?10.0ml質(zhì)量濃度為2.0?6.0 %的高分子懸浮劑水溶液組成的無機-有機增效懸浮劑，機械攪拌5?1min即得到水相。
[0021]所述表面活性劑選自陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉、陰離子表面活性劑十二烷基磺酸鈉、非離子表面活性劑壬基酚聚氧乙烯醚或非離子表面活性劑辛基酚聚氧乙烯醚中的任意一種。
[0022]所述無機-有機增效懸浮劑中，無機懸浮劑為磷酸三鈣、硫酸鋇、滑石粉或高嶺土中的任意一種;高分子懸浮劑為羥乙基纖維素、聚丙烯酸鹽類、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纖維素、明膠或纖維素醚中的任意一種。
[0023]2c)水相懸浮造粒:將步驟2a)得到的所述的有機相轉(zhuǎn)移到步驟2b)得到