專利名稱：利用聚苯乙烯合成高吸水性樹(shù)脂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用一種廢舊聚苯乙烯塑料合成高吸水性樹(shù)脂的合成方法。
聚苯乙烯泡沫塑料因其質(zhì)量輕，價(jià)格便宜而且堅(jiān)固而被廣泛用于家用電器、儀器儀表、特殊工藝品以及快餐食品的包裝。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展其用量越來(lái)越大。又因其在自然環(huán)境中不能自行降解，這樣不僅造成了嚴(yán)重的白色污染，而且也造成了資源的極大浪費(fèi)。
本方法是采用混和溶劑先溶解聚苯乙烯，然后在引發(fā)劑、分散劑、偶聯(lián)劑、交聯(lián)劑的存在下與丙烯酸鹽進(jìn)行接枝共聚。
工藝步驟如下將丙烯酸鈉溶解在適量的水中，用混合溶劑溶解聚苯乙烯，將以上兩種溶液混合在一起，加入引發(fā)劑、分散劑、偶聯(lián)劑、交聯(lián)劑，在水浴中剪切乳化，在保護(hù)氣氛下60～80℃充分反應(yīng)，在110～130℃固化成高吸水性樹(shù)脂。
以上工藝中所用原料比例為(WT％)丙烯酸鈉 50～95.5％聚苯乙烯 2.5～47％分散劑 1.5～3％偶聯(lián)劑 0.07～0.4％引發(fā)劑 0.1～0.5％交聯(lián)劑 0.05～0.6％。
這里所說(shuō)的適量的水是指足以溶解丙烯酸鈉的水(水量過(guò)多會(huì)增加后續(xù)工藝中的蒸發(fā)量)；所說(shuō)的混合溶劑是指兩種或兩種以上傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑混合構(gòu)成的溶劑，例如由乙酸乙脂、甲苯、環(huán)己烷或乙酸乙脂、甲苯、環(huán)己酮構(gòu)成的混合溶劑。所說(shuō)的引發(fā)劑可以是過(guò)硫酸胺與亞硫酸氫鈉的組合，或雙氧水與亞硫酸氫鈉的組合；分散劑可以是司班-60或十二烷基苯磺酸鈉；偶聯(lián)劑可以是偶氮二異丁腈或聚乙二醇600；交聯(lián)劑可以是環(huán)氧氯丙烷的乙醇溶液或甘油。所說(shuō)的保護(hù)氣氛是非氧化氣氛或惰性氣氛，例如氮?dú)?、二氧化碳?xì)獾龋唧w推薦以下配方和工藝原料(WT％)丙烯酸鈉 94.1～50.9％聚苯乙烯 3.4～45.2％
司班-602.18～2.90％偶氮二異丁腈 0.03～0.3％過(guò)硫酸胺 0.09～0.3％亞硫酸氫鈉 0.06～0.1％環(huán)氧氯丙烷 0.1～0.3％合成工藝首先在反應(yīng)容器中加入適量的水與丙烯酸鈉，用磁攪拌攪拌均勻。用乙酸乙脂、甲苯、環(huán)己烷組成的混合溶劑(體積比約15∶19∶5)溶解洗滌干凈聚苯乙烯泡沫塑料。將以上兩種溶液混合在一起，加入引發(fā)劑、分散劑、偶聯(lián)劑、交聯(lián)劑，在30℃的水浴中高速剪切半小時(shí)。然后在通氮保護(hù)下70℃反應(yīng)約三小時(shí)。最后120℃固化成高吸水性樹(shù)脂。
吸水性測(cè)定稱取一定量的干樹(shù)脂，浸泡在去離子水中至體積基本上沒(méi)有變化。用100目篩網(wǎng)濾去多余的水份，再稱吸水后的樹(shù)脂重，按下式計(jì)算吸水率(g/g)＝(吸水后的樹(shù)脂重(g)-干樹(shù)脂重(g))/干樹(shù)脂重(g)本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比有如下特點(diǎn)1、配方上是以廢舊聚苯乙烯泡沫塑料與丙烯酸鈉為主要原料。吸去離子水率為100～1000g/g，吸去離子水的能力與其它純物質(zhì)合成的吸水性樹(shù)脂的吸水能力相當(dāng)，有些可能超過(guò)其吸水量。
2、合成的工藝采用反相乳液聚合法。產(chǎn)品為二元共聚物，工藝簡(jiǎn)單，便于控制。聚合反應(yīng)的時(shí)間短，效率高。
3、本發(fā)明中的主要合成材料之一一廢舊聚苯乙烯泡沫塑料為白色污染的主要物，而且聚苯乙烯極易燃料?？珊铣沙龅漠a(chǎn)品則不具有燃料性，反應(yīng)過(guò)程也安全無(wú)害。這樣就使得這些具有火災(zāi)危險(xiǎn)的廢舊物的棄物得到了妥善的再利用，因此可產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
實(shí)施例1原料配方(WT％)丙烯酸鈉90.0％聚苯乙烯6.17％司班-60 3％偶氮二異丁腈0.40％過(guò)硫酸胺0.3％亞硫酸氫鈉 0.1％環(huán)氧氯丙烷 0.3％將聚苯乙烯泡沫塑料用乙酸乙酯、甲苯、環(huán)己烷混合溶劑溶解，加入司班-60，在40℃水浴中恒溫?cái)嚢杓s半小時(shí)。稱取氫氧化鈉，用10mL去離子水溶解，將丙烯酸中和到pH≈7，制成丙烯酸鈉溶液。將中和液用剪切乳化機(jī)以1.6萬(wàn)轉(zhuǎn)/min的速度下高速攪拌，邊攪拌邊與前述的聚苯乙烯乳液混合，并加入偶氮二異丁腈(用去離子水溶解)，(NH4)2S2O8(用去離子水溶解)，NaHSO30.024g(用去離子水溶解)，再加入用乙醇溶解的環(huán)氧氯丙烷，攪拌約30分鐘后，通氮保護(hù)，在70℃條件下反應(yīng)3小時(shí)后出料，在120℃烘干得到高吸水性樹(shù)脂。經(jīng)測(cè)定產(chǎn)品的吸水率為172g/g。
實(shí)施例2原料配方(WT％)丙烯酸鈉88.2％聚苯乙烯7.94％司班-60 2.9％
偶氮二異丁腈 0.3％過(guò)硫酸胺 0.3％亞硫酸氫鈉 0.2％環(huán)氧氯丙烷 0.16％將聚苯乙烯泡沫塑料用乙酸乙酯、甲苯、環(huán)己烷混合溶劑溶解，加入司班-60，在40℃水浴中恒溫?cái)嚢杓s半小時(shí)。稱取氫氧化鈉，用10mL去離子水溶解，將丙烯酸中和到pH≈7，制成丙烯酸鈉溶液。將中和液用剪切乳化機(jī)以1.6萬(wàn)轉(zhuǎn)/min的速度下高速攪拌，邊攪拌邊與前述的聚苯乙烯乳液混合，并加入偶氮二異丁腈(用去離子水溶解)，(NH4)2S2O8(用去離子水溶解)，NaHSO30.024g(用去離子水溶解)，再加入用乙醇溶解的環(huán)氧氯丙烷，攪拌約30分鐘后，通氮保護(hù)，在70℃條件下反應(yīng)3小時(shí)后出料，在120℃烘干得到高吸水性樹(shù)脂。經(jīng)測(cè)定產(chǎn)品的吸水率為230.9g/g。
實(shí)施例3原料配方(WT％)丙烯酸鈉 81.3％聚苯乙烯 15.62％司班-601.5％偶氮二異丁腈 0.48％過(guò)硫酸胺 0.36％亞硫酸氫鈉 0.14％環(huán)氧氯丙烷 0.60％將聚苯乙烯泡沫塑料用乙酸乙酯、甲苯、環(huán)己烷混合溶劑溶解，加入司班-60，在40℃水浴中恒溫?cái)嚢杓s半小時(shí)。稱取氫氧化鈉，用10mL去離子水溶解，將丙烯酸中和到pH≈7，制成丙烯酸鈉溶液。將中和液用剪切乳化機(jī)以1.6萬(wàn)轉(zhuǎn)/min的速度下高速攪拌，邊攪拌邊與前述的聚苯乙烯乳液混合，并加入偶氮二異丁腈(用去離子水溶解)，(NH4)2S2O8(用去離子水溶解)，NaHSO30.024g(用去離子水溶解)，再加入用乙醇溶解的環(huán)氧氯丙烷，攪拌約30分鐘后，通氮保護(hù)，在70℃條件下反應(yīng)3小時(shí)后出料，在120℃烘干得到高吸水性樹(shù)脂。經(jīng)測(cè)定產(chǎn)品的吸水率1000g/g以上。
實(shí)施例4原料配方(WT％)丙烯酸鈉 76.64％聚苯乙烯 19.8％司班-60 2.18％偶氮二異丁腈 0.40％過(guò)硫酸胺 0.40％亞硫酸氫鈉 0.1％環(huán)氧氯丙烷 0.48％將聚苯乙烯泡沫塑料用乙酸乙酯、甲苯、環(huán)己烷混合溶劑溶解，加入司班-60，在40℃水浴中恒溫?cái)嚢杓s半小時(shí)。稱取氫氧化鈉，用10mL去離子水溶解，將丙烯酸中和到pH≈7，制成丙烯酸鈉溶液。將中和液用剪切乳化機(jī)以1.6萬(wàn)轉(zhuǎn)/min的速度下高速攪拌，邊攪拌邊與前述的聚苯乙烯乳液混合，并加入偶氮二異丁腈(用去離子水溶解)，(NH4)2S2O8(用去離子水溶解)，NaHSO30.024g(用去離子水溶解)，再加入用乙醇溶解的環(huán)氧氯丙烷，攪拌約30分鐘后，通氮保護(hù)，在70℃條件下反應(yīng)3小時(shí)后出料，在120℃烘干得到高吸水性樹(shù)脂。經(jīng)測(cè)定產(chǎn)品的吸水率為217g/g。
實(shí)施例5原料配方(WT％)丙烯酸鈉 67.6％聚苯乙烯 28.21％司班-60 3.0％偶氮二異丁腈 0.36％過(guò)硫酸胺 0.35％亞硫酸氫鈉0.15％環(huán)氧氯丙烷0.33％將聚苯乙烯泡沫塑料用乙酸乙酯、甲苯、環(huán)己烷混合溶劑溶解，加入司班-60，在40℃水浴中恒溫?cái)嚢杓s半小時(shí)。稱取氫氧化鈉，用10mL去離子水溶解，將丙烯酸中和到pH≈7，制成丙烯酸鈉溶液。將中和液用剪切乳化機(jī)以1.6萬(wàn)轉(zhuǎn)/min的速度下高速攪拌，邊攪拌邊與前述的聚苯乙烯乳液混合，并加入偶氮二異丁腈(用去離子水溶解)，(NH4)2S2O8(用去離子水溶解)，NaHSO30.024g(用去離子水溶解)，再加入用乙醇溶解的環(huán)氧氯丙烷，攪拌約30分鐘后，通氮保護(hù)，在70℃條件下反應(yīng)3小時(shí)后出料，在120℃烘干得到高吸水性樹(shù)脂。經(jīng)測(cè)定產(chǎn)品的吸水率為184.3g/g。
實(shí)施例6，與實(shí)施例1基本相同，但比例如下丙烯酸鈉 50.0％聚苯乙烯 47％
司班-60 2.18％偶氮二異丁腈 0.07％過(guò)硫酸胺 0.09％亞硫酸氫鈉 0.15％環(huán)氧氯丙烷 0.1％實(shí)施例7，與實(shí)施例1基本相同，但比例如下丙烯酸鈉 95.09％聚苯乙烯 2.5％司班-60 2.18％偶氮二異丁腈 0.03％過(guò)硫酸胺 0.09％亞硫酸氫鈉 0.06％環(huán)氧氯丙烷 0.05％實(shí)施例8，與實(shí)施例1基本相同，但比例如下丙烯酸鈉 95.5％聚苯乙烯 2.5％司班-60 1.77％偶氮二異丁腈 0.03％過(guò)硫酸胺 0.09％亞硫酸氫鈉 0.06％環(huán)氧氯丙烷 0.05％
權(quán)利要求
1.一種利用聚苯乙烯合成高吸水性樹(shù)脂的方法，工藝步驟如下將丙烯酸鈉溶解在適量的水中，用混合溶劑溶解聚苯乙烯，將以上兩種溶液混合在一起，加入引發(fā)劑、分散劑、偶聯(lián)劑、交聯(lián)劑，在水浴中剪切，在保護(hù)氣氛下60～80℃充分反應(yīng)，在110～130℃固化成高吸水性樹(shù)脂。以上工藝中所用原料比例為(WT％)丙烯酸鈉 50～95.5％聚苯乙烯 2.5～47％分散劑 1.5～3％偶聯(lián)劑 0.07～0.4％引發(fā)劑 0.1～0.5％交聯(lián)劑 0.05～0.6％。
2.按照權(quán)利要求1所述的利用聚苯乙烯合成高吸水性樹(shù)脂的方法，其特征在于所說(shuō)的引發(fā)劑是過(guò)硫酸胺與亞硫酸氫鈉的組合，或雙氧水與亞硫酸氫鈉的組合；分散劑是司班-60或十二烷基苯磺酸鈉；偶聯(lián)劑是偶氮二異丁腈或聚乙二醇600；交聯(lián)劑是環(huán)氧氯丙烷的乙醇溶液或甘油。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的利用聚苯乙烯合成高吸水性樹(shù)脂的方法，其特征在于，具體配方和工藝如下原料(WT％)丙烯酸鈉 94.1～50.9％聚苯乙烯 3.4～45.2％司班-60 2.18～2.90％偶氮二異丁腈0.03～0.3％過(guò)硫酸胺0.09～0.3％亞硫酸氫鈉 0.06～0.1％環(huán)氧氯丙烷 0.1～0.3％，合成工藝首先在反應(yīng)容器中加入適量的水與丙烯酸鈉，用磁攪拌攪拌均勻，用乙酸乙脂、甲苯、環(huán)己烷組成的混合溶劑溶解洗滌干凈聚苯乙烯泡沫塑料，將以上兩種溶液混合在一起，加入引發(fā)劑、分散劑、偶聯(lián)劑、交聯(lián)劑，在30℃的水浴中高速剪切半小時(shí)，然后在通氮保護(hù)下70℃反應(yīng)約三小時(shí)，最后120℃固化成高吸水性樹(shù)脂。
全文摘要
利用聚苯乙烯合成高吸水性樹(shù)脂的方法，工藝步驟如下將丙烯酸鈉溶解在適量的水中，用混合溶劑溶解聚苯乙烯，將以上兩種溶液混合在一起，加入引發(fā)劑、分散劑、偶聯(lián)劑、交聯(lián)劑，在水浴中剪切，在保護(hù)氣氛下60～80℃充分反應(yīng)，在110～130℃固化成高吸水性樹(shù)脂。以上工藝中所用原料比例為(WT％)丙烯酸鈉50～95.5％，聚苯乙烯2.5～47％，分散劑1.5～3％，偶聯(lián)劑0.07～0.4％，引發(fā)劑0.1～0.5％，交聯(lián)劑0.05～0.6％。本發(fā)明一方面使廢棄的泡沫塑料得到妥善的回收和再利用，變廢為寶；另一方面可降低高吸水性樹(shù)脂的制造成本，增強(qiáng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。
文檔編號(hào)C08F257/00GK1462758SQ03131639
公開(kāi)日2003年12月24日 申請(qǐng)日期2003年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月3日
發(fā)明者徐斌, 李利, 沈健, 魏少華, 周寧琳 申請(qǐng)人:南京師范大學(xué)