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聚苯乙烯泡沫塑料回收制水包油多彩涂料, 利用回收的聚苯乙烯( PS) 泡沫塑料制备了一种价格低廉并具有优良的装饰效果和耐水性的水包油型多彩涂料,中国橡胶网,zimite.com
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聚苯乙烯泡沫塑料回收制水包油多彩涂料, 利用回收的聚苯乙烯( PS) 泡沫塑料制备了一种价格低廉并具有优良的装饰效果和耐水性的水包油型多彩涂料
2019年12月01日    阅读量:     新闻来源:中国橡胶网 zimite.com  |  投稿

1  前 言
国外多彩涂料的研制、生产始于50 年代。我国江苏省建材所于1984 年开始研制硝酸纤维素类O/ W 型多彩涂料[1 ] 。90 年代初, 以上海江丽集团为代表生产的O/ W 型多彩涂料曾成为市场上流行的新型高档内墙装饰材料中国橡胶网zimite.com


然而, 此种O/ W 型多彩涂料中分散相含固量低, 有机溶剂含量大, 在使用过程中气味大, 污染环境、危害健康。国家环保部门对其提出了某些限制措施。另外,O/ W 型多彩涂料的价格远高于其它涂料品种, 也限制了它的推广应用。


因此, 研制和生产不含或少含有机溶剂, 价格低廉的多彩涂料是化工科技工作者的研究课题之一[2 ] 。同时, 高分子材料废弃物所造成的“白色污染”也已成为环保部门关注的重点之一。


据调查我国每年约有70 万t 废塑料, 其中有相当部分(约1/ 3) 为聚苯乙烯( PS) 泡沫塑料。回收利用此“白色污染”物已成为高分子科技工作者的又一紧迫任务[3 ] 。笔者用回收的PS 泡沫塑料制造出一种低成本、低有机溶剂含量的O/ W 多彩涂料。小试研究结果表明该涂料具有优良的装饰效果和优良的耐水性。

2  实验部分
211  原材料
回收PS 泡沫塑料: 使用前洗涤干净并使其干燥。
松香、422 号树脂、E - 44 环氧树脂: 均为工业级, 湖南造漆厂提供。
二甲苯: 工业级、岳阳化工总厂生产。
甲基纤维素(MC) : 工业品, 湘潭市化学助剂厂生产。
稳定剂A : 工业品, 外购。
工业75 号防霉剂: 工业品, 外购。
080 水性消泡剂: 工业品, 德谦贸易股
份有限公司提供。
甲基硅油: 工业品, 外购。
颜料、填料等: 外购。

212  制备方法
21211  预备物制备
①将MC 配制成2 %的水溶液。
②将稳定剂A 配制成10 %的水溶液。
③回收PS 泡沫塑料溶于二甲苯中成40 %PS 二甲苯溶液, 高压过滤。
④松香于80 ℃下溶于二甲苯中制成40 %的溶液。

21212  色漆的制备
(1) 配方
组分名称质量百分数( %)
40 %的PS 溶液30~50
40 %的松香溶液10~30
颜料10~20
填料10~20
甲基硅油适量
  (2) 制备工艺
按配方将各组分投入配料罐, 搅拌均匀; 用砂磨机或三辊机分散至细度≤20μm ,用适量二甲苯调整粘度合格, 备用。

21213  分散介质的配制
(1) 配方
组分名称质量分数( %)
2 %MC ( 规格: 3500 ~
4000 MPa·s) 水溶液
50~60
2 %MC ( 规格: 15 ~19
MPa·s) 水溶液
20~40
10 %稳定剂A 水溶液10~20
080 水性消泡剂适量
75 号工业防霉剂适量
  (2) 制备工艺
按配方将各组分混合搅拌均匀。

21214  多彩涂料的制备
将500g 分散介质加入到1000ml 的烧杯中, 加热升温至45~50 ℃(加热过程中要连续搅拌) 。在控制搅拌速度下将慢慢加入的色漆造粒。然后, 将各色造粒料液依色泽要求按比例混合搅拌均匀, 即成多彩涂料。

213  性能测试
(1) 颗粒大小: 目测。
(2 ) 产品性能测定: 按照日本J ISK5667 对多彩涂料的标准规定, 对所研制的多彩涂料进行测试。结果如表1 、表2 所示。
聚苯乙烯泡沫塑料回收制水包油多彩涂料, 利用回收的聚苯乙烯( PS) 泡沫塑料制备了一种价格低廉并具有优良的装饰效果和耐水性的水包油型多彩涂料 中国橡胶网,zimite.com
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表1 、表2 结果表明各项性能均达到日本标准要求。

3  结果与讨论
311  原材料的选择
31111  树脂
能用于制备多彩涂料的树脂很多, 如硝化纤维素等[1 ] 。本文从环保和成本两方面考虑选用回收PS 泡沫塑料作为该多彩涂料的树脂。由于PS 为非极性聚合物, 与墙体附着力较差, 光泽也不够。故笔者在选用PS作主要成膜物的同时, 考虑在PS 溶液中加入松香、422 号树脂、蓖麻油改性醇酸树脂(自制) 、E - 44 环氧树脂等以改善彩粒的附着力和光泽。研究发现, E - 44 环氧树脂不溶于PS 的二甲苯溶液; 而422 号树脂及蓖麻油改性醇酸树脂虽然与PS 的二甲苯溶液混合均匀成为透明溶液, 但成膜后显乳白色, 无光泽(即发生了两相分离) ; 只有松香能同时满足改善彩粒附着力和增强光泽的要求。松香和PS 的比例对产品性能影响大,松香太少, 附着力和光泽都较差, 松香太多, 涂膜脆性太大, 较合适的比例(m∶m) 为PS∶松香= 4∶1 。

31112  颜料
为了获得色彩协调而又性能稳定的涂料, 颜料的选用也很重要[4 ] 。其中最主要的一点就是所选颜料中可溶性盐含量不能过高, 否则彩粒之间会串色, 不稳定。

31113  溶剂
多彩涂料的固化是靠溶剂挥发后树脂成膜实现的。溶剂应难与水互溶, 笔者在本实验中选用二甲苯。

31114  含稳定剂的分散介质
在多彩涂料中, 稳定剂的选择是一个关键。常用的稳定剂可以是可溶于水的高分子化合物, 也可以是无机小分子化合物。实验发现, 为满足分散介质粘度及稳定效果的要求, 将有机高分子稳定剂及无机小分子稳定剂复合使用效果较好。本实验中稳定剂A 即为无机物。

312  配比及工艺参数的控制
31211  色漆及分散介质粘度的影响
色漆的粘度是影响体系稳定性的关键因素之一, 它可决定彩粒的大小和形状。若色漆的粘度过低, 则不能赋于彩粒较好的机械稳定性, 搅拌时彩粒易破坏。若色漆粘度过高, 则导致涂层附着力降低, 且不利喷涂。
本实验中色漆粘度控制在20 ±5Pa·s。另外,分散介质的粘度也必须控制在一定的范围内。若粘度过低则体系的悬浮稳定性差, 造粒困难, 若粘度过高则彩粒粒度小不利喷涂。本实验中分散介质的粘度选为10 ±2Pa·s。

31212  色漆和分散介质的相对质量比的影响
在多彩涂料的生产过程中, 色漆和分散介质之比不能相差太大, 其相对质量比是影响体系稳定性的关键因素之一。相对质量比主要通过颜料、填料的种类和百分比加以控制。

31213  色漆和分散介质配比的影响
色漆和分散介质的配比一方面影响体系的稳定性, 另一方面也影响彩粒的大小。实验表明, 色漆所占比例越大, 体系稳定性越差, 所得多彩涂料中的彩粒越小。

31214  搅拌器形状和搅拌速度的影响
搅拌器的形状不同, 所得彩粒的大小和形状也有所不同。一般采用锯齿形盘式搅拌或桨式搅拌。在同样搅拌速度下, 盘式搅拌的剪切力较大, 形成的颗粒一般较小, 而且颗粒呈细长条状。桨式搅拌形成的颗粒粗大, 颗粒以薄片形为主。本实验采用桨式搅拌。搅拌速度的大小对彩粒的形状和大小影响十分明显, 搅拌越快, 彩粒越小。当造粒温度为45~50 ℃时, 实验结果见下表:
搅拌速度(r/ min) 粒子平均大小(mm)
100 0140 ×0. 25
150 0. 32 ×0. 20
200 0. 26 ×0. 14
250 0. 20 ×0. 10
300 0. 10 ×0. 04

31215  温度的影响
造粒温度对彩粒的大小、形状及体系稳定性的影响也较大, 控制搅拌速度为150r/min , 改变造粒温度, 结果如表3 所示。
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由表3 可以看出, 提高造粒温度, 彩粒明显增大, 体系中易发生串色现象。综合考虑彩粒形状、大小及体系稳定性, 本实验选定造粒温度为45~50 ℃。

313  技术经济分析
与市场上用硝化棉制作的多彩涂料(A)相比, 本实验制作的多彩涂料(B) 具有有机溶剂少、原材料成本低的优点; 而制作过程与A 的一致, 生产成本不变, 具体比较见下(PS 泡沫塑料回收价1500 元/ t) :
产品多彩涂料A 多彩涂料B
有机溶剂含量( %) 30 20
原材料成本(元/ t) 5500~7500 2500~3500
可见多彩涂料B 在技术经济上占有优势。

参考文献
1  耿耀宗, 尚清, 郑和堂·多彩花纹饰面涂料的研究述评·化学建材, 1993 (增刊) : 73~79
2  赵石林, 顾宝生·新型多彩涂料的研制与生产·新型建筑材料, 1994 (3) : 12~14
3  国家自然科学基金委员会·高分子材料科学·北京: 科学出版社, 1994·192
4  徐 峰·多彩花纹涂料配色·化学建材, 1993 (增刊) :84~88

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