¿Qué tipo de agente espumante se puede utilizar para los tableros extruidos?

Bao Chunyang

(Instituto de Investigación Petroquímica de Heilongjiang, Harbin, Heilongjiang 150040)

Resumen: Espuma de poliestireno Los plásticos son ampliamente Se utilizan en embalaje, aislamiento térmico, impermeabilización, aislamiento térmico, absorción de impactos y otros campos debido a su peso ligero, solidez, baja higroscopicidad, fácil moldeo, resistencia al agua, buen aislamiento térmico y bajo precio. Los PS son en su mayoría desechables. El PS desperdiciado no se pudre ni se degrada por sí solo en la naturaleza, lo que no sólo desperdicia valiosos recursos no renovables sino que también causa una grave contaminación ambiental. Con el fin de ahorrar recursos, proteger el medio ambiente y convertir los residuos en tesoros, este artículo utiliza poliestireno residual como materia prima principal y lo modifica con un modificador para estudiar la preparación de dos productos poco tóxicos, de bajo costo y de buen rendimiento. adhesivos. Uno de ellos es un adhesivo multifuncional de base solvente con resina epoxi y diisocianato de tolueno como modificadores, que puede usarse para unir metal, cerámica, vidrio, madera, etc. , su resistencia al corte por tracción es superior a 4,7 MPa. El otro es un adhesivo en emulsión de injerto que utiliza monómeros mixtos de acrilato de butilo y acetato de vinilo como modificadores. Su rendimiento es mejor que el del látex blanco, su resistencia al corte por compresión llega a 10,4 MPa y su precio es solo el 70% del del látex blanco.

Palabras clave: residuos de espuma de poliestireno; modificador; adhesivo

1 Cotización

1.1 Situación actual en el país y en el extranjero

Espuma de poliestireno (EPS) ) es un material nuevo en el desarrollo de la industria plástica moderna. Desde que la empresa BASF de Alemania Occidental inventó el método de moldeo por espuma de perlas de poliestireno volátiles en 1951, y los Estados Unidos inventaron el método de moldeo en un solo paso en la década de 1970, su producción se ha desarrollado rápidamente. Desde 65438 hasta 0985, mi país introdujo cinco juegos de equipos de producción de espuma de poliestireno procedentes de Estados Unidos y Japón, promoviendo el desarrollo de la industria del plástico de nuestro país. La espuma de poliestireno es uno de los plásticos más utilizados en el mundo. Debido a su buena resistencia al agua, aislamiento térmico, aislamiento, baja absorción de humedad y fuerte resistencia sísmica, así como a sus características de peso ligero, solidez, fácil moldeo y bajo precio, se usa ampliamente en embalaje, aislamiento térmico, impermeabilización, aislamiento. y así sucesivamente. Según las estadísticas, en los últimos diez años

En los últimos años, el consumo medio anual de plástico de poliestireno en mi país ha aumentado un 10%. En 1990 había alcanzado las 217.000 toneladas. Con el rápido desarrollo de las industrias de instrumentos electrónicos y electrodomésticos y el avance del desarrollo occidental, el consumo de EPS será cada vez mayor [1]. Se estima que en 2005 China necesitará 120.000 toneladas de espuma de poliestireno. La mayoría de los plásticos de poliestireno son desechables. Millones de toneladas de basura blanca se encuentran esparcidas en la naturaleza. No se pudren ni se degradan por sí solas. Por un lado, causan una grave contaminación ambiental y, por otro, también son un desperdicio. recursos no renovables. Cómo reciclar residuos de espuma de poliestireno de manera razonable y eficaz ha atraído la atención de investigadores de todo el mundo, incluida China. Desde la década de 1970, Japón, Europa occidental y Estados Unidos han industrializado sucesivamente los residuos plásticos. En la década de 1990, la tecnología de utilización integral de los desechos plásticos había madurado y la industrialización alcanzó el 80%. A finales de 1999, la tasa de reciclaje de residuos plásticos en Estados Unidos alcanzó el 50%, el Reino Unido alcanzó el 80% y Japón alcanzó el 49%. Italia no sólo recicla sus propios residuos plásticos, sino que también importa residuos plásticos de otros países europeos para reciclarlos. China comenzó a estudiar la tecnología de reciclaje de residuos plásticos a finales de los años 1980. La investigación se volvió activa después de la década de 1990, pero la tasa de industrialización de la tecnología aún era muy baja. Sólo alrededor del 65.438+05 % de los residuos de plástico se recicla cada año [2], y la mayor parte del resto se entierra. La densidad del poliestireno expandido es muy pequeña, sólo 0,02-0,04 g/cm3. Es muy grande y ocupa mucho terreno. Además, una vez que la espuma plástica ingresa al suelo, no será degradada por microorganismos, lo que impedirá el intercambio normal de aire, agua y nutrientes en el suelo. Además, paulatinamente se irán liberando algunas sustancias nocivas, afectando el ciclo normal del ecosistema y deteriorando la calidad del suelo de la zona enterrada y sus alrededores.

1.2 Reciclaje de espuma de poliestireno

Existen muchas patentes e informes de investigación sobre el reciclaje de espuma de poliestireno, y su tecnología de aplicación se centra principalmente en los siguientes aspectos [4-9]:

1. Se utiliza para fabricar materiales de construcción livianos. Se fabrican diversos materiales de construcción livianos utilizando partículas preexpandidas de poliestireno expandible o desechos de espuma de poliestireno triturados en pedazos pequeños como cuerpo principal, agregando diferentes rellenos y usando diferentes aglutinantes. Por ejemplo, use madera rota como relleno, cemento como aglutinante, agregue agua para mezclar y luego moldee en tabiques de cemento livianos de varias formas, o haga que tableros de espuma livianos hechos con soportes de alambre se puedan usar como paneles de pared. Encimeras o tableros decorativos; la perlita expandida se puede usar como relleno para hacer tableros aislantes para techos, se puede usar tierra como aglutinante y relleno, se mezcla uniformemente con una cantidad igual de partículas de espuma de poliestireno, se prensa para darle forma, se seca y se calcina, y se puede fabricar. en materiales livianos para edificios de gran altura. Se puede usar como bloques de construcción de gran calidad o tuberías permeables para drenaje de aguas residuales subterráneas. El alambre de nailon residual se puede usar como relleno para fabricar moldes curvos livianos, etc. Este método de reciclaje tiene un proceso simple, una gran cantidad de materiales reciclables y una baja inversión. Es un buen método de reciclaje, pero su única desventaja es que el valor agregado técnico del producto es pequeño.

2. Utilizado en la fabricación de poliestireno de uso general. Después de la desgasificación y el enfriamiento a alta temperatura, los desechos de espuma de poliestireno se trituran mecánicamente, se extruyen en tiras y luego se granulan para producir poliestireno de uso general.

El principal problema de este método es que debido a que la espuma residual no se limpia antes de triturarla y la temperatura local es demasiado alta durante los procesos de horneado y extrusión, la apariencia del material reciclado puede ser marrón, perdiendo las características incoloras y transparentes del nuevo. poliestireno. Su resistencia al impacto también es pobre y solo puede usarse como algunas piezas de plástico de bajo valor, lo que es difícil de comparar con plásticos comunes como productos de polietileno, polipropileno y cloruro de polivinilo.

3. Se utiliza para regenerar poliestireno expandible. Se debe decir que el reciclaje de espuma de PS de desecho para producir ePS o remodelar productos de espuma es la dirección de utilización más razonable de la espuma de PS de desecho. Dado que la superficie de los materiales de espuma de poliestireno de desecho se ha deteriorado ligeramente debido a la contaminación ambiental, las propiedades internas de la espuma de poliestireno original se han mantenido, creando las condiciones para su reutilización. Sólo de esta manera se puede remodelar o fabricar el EPS para aprovechar al máximo las excelentes propiedades de la espuma de poliestireno. Hay varias formas de fabricar EPS o remodelarlo a partir de residuos de espuma de poliestireno: una es la polimerización en solución. Disuelva el material de espuma carbonizado residual en monómero de estireno, agregue un dispersante para suspender la solución de estireno de poliestireno en agua, caliente y polimerice, y luego agregue un agente de soplado para continuar la polimerización para preparar material de espuma en forma de cuentas. La ventaja de este método es que se utiliza PS residual para reemplazar parte del estireno, lo que puede reducir los costos. La desventaja es que se consume monómero de estireno y es difícil preparar un producto uniforme debido a la limpieza superficial inestable del PS que afecta la actividad del iniciador. En segundo lugar, métodos de esferoidización y espumación. Generalmente, el poliestireno se corta en partículas cilíndricas, se suspende en una solución acuosa dispersante, se calienta para fundir y formar un cilindro esferoidal, luego se enfría, se presuriza con un agente espumante, se enfría, se filtra, se lava y se seca a baja temperatura para hacer perlas de EPS [10 ]. La clave de este método radica en la calidad de las materias primas; de lo contrario, será difícil garantizar la calidad del nuevo EPS. En tercer lugar, el método de trituración y transformación de cuentas. Seleccione suavizantes, tensioactivos y agentes antiespumantes apropiados en el medio líquido, triture selectivamente grandes trozos de espuma de PS de desecho en perlas esféricas con un diámetro de 4-8 mm, agregue agentes espumantes y forme productos de espuma. Este método tiene un proceso simple y consume menos materiales adicionales. Las propiedades físicas de los productos moldeados son similares a las de los residuos originales. Tiene una pequeña inversión y grandes beneficios, y es digno de promoción.

4. Preparación de retardantes de llama mediante modificación por bromación. La molécula de poliestireno contiene una estructura de anillo de benceno y los átomos de hidrógeno del anillo de benceno pueden ser reemplazados por electrófilos. Alguien limpió y secó la espuma de poliestireno reciclado, la disolvió en una solución de cloruro de metileno y la sustituyó electrofílicamente con bromo líquido bajo catálisis de tricloruro de aluminio para preparar poliestireno bromado retardante de llama. El contenido de bromo puede llegar al 6%. Puede utilizarse como retardante de llama para PVC, ABS, polipropileno y otros productos plásticos. En comparación con otros retardantes de llama orgánicos, el poliestireno bromado tiene una dosis baja y un buen efecto retardante de llama. Cuando se quema, no libera carcinógenos tóxicos como las dioxinas, especialmente cuando se usa junto con trióxido de antimonio, tiene un efecto retardante de llama sinérgico. , es un retardante de llama con buen rendimiento. El rendimiento del poliestireno bromado preparado mediante este proceso es comparable al de los retardantes de llama de poliestireno bromado comerciales y el costo es bajo [11]. Sin embargo, dado que la cantidad de retardante de llama en sí no es muy grande, este método no puede cumplir los requisitos para reciclar una gran cantidad de residuos de PS.

5. Tecnología de descomposición térmica. Por un lado, el monómero de estireno se puede producir mediante pirólisis, es decir, mediante pirólisis de espuma de poliestireno residual en condiciones de calentamiento mediante la selección de catalizadores adecuados para formar monómero de estireno. En el caso de un suministro limitado de estireno, es una forma razonable de utilizar la despolimerización de residuos de espuma de poliestireno para producir estireno y satisfacer la demanda del mercado. Estados Unidos, Francia y Japón también han llevado a cabo una gran cantidad de experimentos, pero no hay informes de industrialización. El principal problema de la despolimerización para producir estireno es que la tasa de conversión de estireno es relativamente baja, solo alrededor del 70% en buenas condiciones y, en general, solo alrededor del 40%, lo que no solo afecta el costo de producción, sino que también dificulta la limpieza y la operación continua. del equipo de craqueo difícil [12] . Por otro lado, se puede descomponer hasta convertirlo en aceite. Se puede obtener una mezcla de hidrocarburos de bajo peso molecular calentando espumas plásticas en ausencia de aire o descomponiéndolas bajo vapor de agua. La mezcla luego se puede descomponer y reformar sobre un catalizador para obtener fracciones de gasolina, fracciones de queroseno y algunos gases libres de azufre. . En 11 kg de plástico se puede obtener 1 aceite y el resto son principalmente residuos de carbón [13]. Japón ha realizado muchas investigaciones en esta área y China también ha logrado ciertos resultados en esta área y ahora está atravesando un proceso de industrialización.

6. Quemar para recuperar energía. Dado que los componentes principales de la espuma de poliestireno son el carbono y el hidrógeno, puede arder y su poder calorífico total (aproximadamente 4600 kJ/kg) es mayor que el del carbón estándar (aproximadamente 2600 kJ/kg) y el fueloil (aproximadamente 4400 kJ/kg). . Por lo tanto, utilizar su calor de combustión mediante incineración también es un método eficaz. Este método ha sido adoptado por muchos países desarrollados con abundantes fondos y equipos avanzados. Por ejemplo, una empresa japonesa de tubos de acero utiliza residuos de plástico en lugar de coque como combustible y agente reductor para la fabricación de hierro; una empresa francesa de aire acondicionado ha desarrollado un nuevo proceso que utiliza el calor generado por la incineración de residuos de plástico para producir vapor. El vapor se puede utilizar para la producción, ahorrando energía. Pero en lo que respecta a nuestro país, el método de incineración todavía está por detrás de otros métodos. Los plásticos generan mucho calor cuando se queman y las estufas comunes son fáciles de quemar y difíciles de quemar por completo. Por lo tanto, es necesario diseñar un horno de combustión especial. El costo de mantenimiento del equipo es muy alto. El gas generado por la combustión puede causar fácilmente contaminación secundaria y debe tratarse.

7. Modificación del injerto para preparar el recubrimiento. Las pinturas se elaboran agregando pigmentos a los materiales base, revolviendolos y moliéndolos. Los aglutinantes son sustancias formadoras de película y la espuma de poliestireno está compuesta de polímeros orgánicos. Después de disolverse en un solvente, puede usarse como material base para recubrimientos y tiene buena resistencia al agua y aislamiento.

Sin embargo, los recubrimientos preparados con PS como material base tienen malas propiedades de adhesión y formación de película. Modificándolos y añadiendo cantidades apropiadas de agentes reticulantes y plastificantes, se pueden mejorar sus propiedades de formación de película y la calidad de la película, y se pueden obtener varios recubrimientos. hecho. . Por ejemplo, Li et al. trituraron espuma de poliestireno residual y la disolvieron en xileno, agregaron un iniciador y dejaron caer ácido acrílico a una temperatura determinada para la modificación del injerto para obtener el componente A; disolvieron asfalto de petróleo en xileno para obtener el componente A. Parte B; ; mezcle agua, emulsionante y aditivos de manera uniforme para obtener la parte C; emulsione los tres ingredientes anteriores en una caldera emulsionadora para hacer un recubrimiento impermeable. Injertar moléculas acrílicas en la cadena molecular de poliestireno no sólo mejora la adhesión de la pintura, sino que también mejora la estabilidad de la emulsión. El recubrimiento preparado tiene buena resistencia al calor, flexibilidad a bajas temperaturas y fuerza de unión. Además, el injerto de acrilato de butilo flexible en cadenas moleculares rígidas de poliestireno puede mejorar la flexibilidad y la adhesión del poliestireno, y agregar aditivos apropiados puede producir recubrimientos anticorrosivos con buen rendimiento [14].

1.3 Avances de los adhesivos modificados con espuma de poliestireno

Los adhesivos juegan un papel importante en diversos sectores de la economía nacional. La industria aeroespacial, la aviación, la construcción y la decoración son inseparables de los adhesivos. A mediados de la década de 1970, la producción total de adhesivos en todo el mundo se acercaba a los 5 millones de toneladas. En los últimos años, ha seguido creciendo a un ritmo de unas 300.000 toneladas por año. Entre todos los productos adhesivos, los adhesivos para la construcción representan aproximadamente entre el 25% y el 35%. Con el rápido desarrollo de la economía nacional de mi país, existe una enorme brecha en los adhesivos para la construcción. El uso de residuos de PS para preparar adhesivos puede satisfacer la demanda del mercado de adhesivos de alta calidad y bajo costo, que se puede decir que matan dos pájaros de un tiro. Los investigadores chinos comenzaron a participar en esta investigación a finales de los años 1980 y lograron algunos resultados a finales de los años 1990. Pero todavía queda mucho margen para la investigación. Así que esta es una buena dirección de investigación y la mejor dirección para reciclar residuos de PS.

El poliestireno es una sustancia amorfa lineal no polar. Contiene anillos de benceno en la molécula, por lo que es rígido y flexible, y su adhesión a la superficie de sustancias polares es débil. Los adhesivos fabricados directamente con poliestireno no son lo suficientemente fuertes y la capa adhesiva es dura y quebradiza. Por lo tanto, es necesario introducir grupos polares y flexibles en la cadena de estireno para aumentar la flexibilidad y mejorar la fuerza de unión, obteniendo así un adhesivo con buenas propiedades de adhesión y unión. La tecnología clave para preparar adhesivos a partir de residuos de espuma de poliestireno es la selección de modificadores. Según informes de la literatura [15-35], existen los siguientes modificadores:

1. Espuma de poliestireno modificado con plastificante ftalato de dibutilo. El disolvente fue acetona y se utilizó óxido de magnesio como carga. El adhesivo se puede utilizar para unir circuitos de altavoces, lo que reduce los costos de unión en aproximadamente un 70 %. Wang Xiuyan trituró espuma de poliestireno residual, la disolvió en el solvente Innovación No. 1 y luego agregó ftalato de dioctilo y fragancia para hacer un agente autoadhesivo. Tiene un buen efecto de adhesión, se puede reutilizar y se puede usar para adherir varias etiquetas. , marcas y productos de papel.

2. Modificación con isocianato. Lei et al. estudiaron la preparación de adhesivo de PS modificado con isocianato: disuelva el PS en un disolvente mixto de tolueno, acetona y acetato de etilo, luego agregue isocianato para que reaccione durante un período de tiempo y luego agregue óxido de zinc como relleno para obtener. un contenido sólido de aproximadamente el 30 % del adhesivo. La viscosidad del adhesivo es de 0,5-65438 ± 0 pa·s, la resistencia al corte es de 3,4 MPa y la resistencia al pelado desigual es de 65438 ± 0,2 kn/m. Modificación de resina fenólica. La resina fenólica contiene grupos hidroxilo en su estructura molecular y es un excelente modificador de la espuma de poliestireno. Lu Youling y otros derritieron espuma de poliestireno en un disolvente mixto de tolueno, acetato de etilo, acetona y cloroformo, la agitaron bien y luego agregaron resina fenólica para que reaccionara y obtuviera un adhesivo modificado con PS de color blanco lechoso. El adhesivo tiene una resistencia al corte de 3,47 MPa y una resistencia al pelado desigual de 14,8 kn/m. Puede usarse para unir madera y artículos de uso diario. La investigación de Shang muestra que cuando las cantidades de resina fenólica y espuma de poliestireno son iguales, la fuerza de unión es cercana a la del pegamento de resina fenólica. Para mejorar la tenacidad del adhesivo después del curado y la fuerza de unión al adherente, se puede agregar una pequeña cantidad de agente reticulante polimérico como modificador para formar una capa molecular de red en la superficie del adherente después de que el adhesivo se haya endurecido. curado. Li Bondand et al. utilizaron isocianato y resina fenólica como modificadores con grupos polares fuertes para modificar la espuma de poliestireno residual y lograron buenos resultados. Disuelva la espuma de poliestireno residual en un disolvente mixto de tolueno, acetona, cloroformo y acetato de etilo y separe las impurezas mecánicas después de la disolución completa. Agregue diisocianato de tolueno y resina fenólica en proporciones adecuadas y luego agregue rellenos para producir un adhesivo rojo pegajoso. La resistencia al corte de este adhesivo puede alcanzar los 3,72 MPa y la resistencia al desgarro desigual es de 17,10 kn/m. Este adhesivo puede reemplazar al látex blanco para unir madera con buen efecto. También tiene buenas propiedades de unión para plásticos y materiales porosos.

4. Modificación de la resina rosin. Qu et al. estudiaron la preparación de adhesivos modificando espuma de poliestireno residual con resina de colofonia. Este pegamento utiliza xileno como solvente y puede usarse para unir placas de porcelana, mosaicos y pisos de plástico. Marco et al. estudiaron el efecto del contenido de colofonia sobre el rendimiento del adhesivo modificado con PS y también examinaron el efecto de varios disolventes sobre la fuerza de unión del adhesivo modificado con PS. Los resultados muestran que agregar una pequeña cantidad de colofonia es beneficioso para mejorar la fuerza de unión, pero debido a que el anillo de fenantreno en la colofonia es fácil de disociar, la fuerza de unión disminuye a medida que aumenta la cantidad de colofonia. El poliestireno mezclado con acetato de etilo produjo la mayor fuerza de unión de todos los solventes.

5. Modificación del polímero en bloque de estireno-butadieno-estireno-etileno (SBS). La estructura del bloque de estireno en el copolímero de bloques de estireno-butadieno-estireno es similar a la del poliestireno y tiene buena compatibilidad. Por lo tanto, el uso de copolímero de bloque SBS como modificador de PS puede mejorar la resistencia al pelado del adhesivo y reducir la dureza y fragilidad de la capa adhesiva. Bao Qifu eligió acetato de etilo, gasolina 120, tolueno y trementina como disolvente mixto, polímero de bloque SBS como modificador y resina de colofonia como adherente. La resistencia al corte del adhesivo es de 4,43 MPa y la resistencia al pelado desigual es de 1,4 kn/m. El adhesivo se puede utilizar para unir madera, baldosas de cerámica y otros materiales, y puede reemplazar el látex blanco de acetato de polivinilo para unir muebles y juguetes. También se puede utilizar como alternativa al neopreno para sellar bordes de madera.

6. Modificado con anhídrido maleico. Meng disolvió espuma de poliestireno residual en un solvente orgánico, agregó un iniciador y anhídrido maleico para realizar una reacción de injerto y luego la emulsionó con una solución acuosa de alcohol polivinílico en un dispositivo de emulsificación para preparar pegamento blanco modificado con PS. La resistencia al corte es superior a 3,92 MPa y el costo es solo un tercio del de la emulsión de acetato de polivinilo. Además, el proceso de producción es sencillo y el ciclo de producción es corto.

7. Modificación del polivinil acetal. Shi Shengxun usó tolueno y gasolina 70# como solvente mixto para disolver la espuma de poliestireno residual, y luego agregó polivinil acetal para modificarlo y obtener un adhesivo viscoso blanco. La característica más importante de este tipo de pegamento es que se puede utilizar a -40-40 ℃ y la resistencia al corte siempre se ha mantenido en 8,7 MPa, mientras que el látex blanco del mercado solo puede mantener una resistencia de 9,0 MPa a 0 -40 ℃.

8. Modificación del alcohol polivinílico. Chen Ende usó xileno para disolver completamente la espuma de poliestireno y luego añadió alcohol polivinílico para modificarlo y hacer un sellador médico, que no reacciona con la formalina, es resistente al calor, al frío y al agua.

9. Modificación por injerto de monómeros activos. El poliestireno de desecho injertado con monómeros reactivos se puede injertar con grupos reactivos en la cadena de estireno, utilizando así espuma de poliestireno de desecho para preparar adhesivos con buen rendimiento. La patente informa que se disuelven 100 partes de ps en un disolvente mixto de hidrocarburos aromáticos e hidrocarburos clorados para formar una solución de pegamento, luego se añaden el activador cloruro cuproso y el iniciador peróxido de butilo, la temperatura se eleva a 90-120°C, y luego 20-30 Se lleva a cabo una reacción de injerto de monómeros de acrilonitrilo y alcohol acrílico durante 2 horas para injertar grupos polares en poliestireno para cambiar las propiedades del PS, y luego agregar polvo de amianto o silicato de calcio. Su resistencia al agua y resistencia al corte son 10 veces y más de 3 veces mayores que las del látex blanco de acetato de polivinilo, respectivamente. El pegamento PS se puede usar como pegamento para madera, muebles y la vida diaria, y también se puede usar para unir productos de cemento, pisos, papel tapiz y diversas telas. El injerto de acrilonitrilo y alcohol acrílico en macromoléculas de poliestireno puede mejorar significativamente su adhesión, pero la proporción de monómeros agregados es muy alta, por lo que el costo es alto. La toxicidad del monómero de acrilonitrilo también es muy alta, lo que plantea ciertos problemas a la producción. Por tanto, es difícil promocionar la aplicación. Chen Kailai y otros estudiaron el injerto de monómeros de carboxilato en cadenas de estireno y prepararon con éxito un adhesivo resistente al agua para la decoración de interiores de edificios. Disuelva los residuos de espuma de poliestireno en dos solventes orgánicos A y B para hacer pegamento. Bajo la acción del iniciador, el pegamento se injerta con monómeros insaturados y se injertan grupos polares en la cadena macromolecular de poliestireno. Agregue resina adhesiva para obtener pegamento marrón. La resistencia al corte es de 4,4 a 4,7 MPa y el rendimiento retardante de llama es muy superior al de productos similares. El pegamento impermeable preparado con este método puede alcanzar los 4,5 MPa después de remojarlo. Cuando se agrega 1:1 al cemento, tiene un buen desempeño de construcción y no afecta el desempeño de la unión de pisos y baldosas cerámicas. Entre estos modificadores, no hay informes que utilicen resina epoxi como modificador. La resina epoxi a menudo se denomina "pegamento universal" y tiene buenas propiedades de unión a diversos metales y a la mayoría de los materiales no metálicos. Se usa ampliamente en campos industriales como aviones, misiles, automóviles, construcción, aparatos electrónicos y procesamiento de madera. Además, el pegamento de resina epoxi tiene las ventajas de un buen rendimiento del proceso, alta fuerza de unión, pequeña contracción, excelente resistencia dieléctrica y buen aislamiento eléctrico [43]. Si se puede utilizar para modificar el pegamento PS, se debe obtener un pegamento PS modificado con un rendimiento excelente. Por otro lado, los adhesivos de resina epoxi son generalmente quebradizos y agregar un endurecedor que pueda mejorar tanto la fragilidad del PS como la fragilidad de la resina epoxi puede resolver este problema. Finalmente se eligió el Isocianato y se obtuvieron resultados satisfactorios. No solo mejora la fuerza de unión y acorta el tiempo de curado, sino que también ahorra solventes y reduce costos. Además, basándome en la fórmula del látex blanco, intenté hacer un adhesivo para madera con mejor rendimiento que el látex blanco reduciendo en gran medida la cantidad de monómeros en la fórmula, usando PS en lugar de monómeros polimerizados y agregando plastificantes. Reduce en gran medida el costo del látex blanco en el mercado y logra el propósito de utilización de residuos.

2 Desarrollo de adhesivo modificado con PS

2.1 Desarrollo de adhesivo modificado con PS en base solvente

2.1.1 Instrumentos e instrumental farmacéutico: baño maría a temperatura constante; instrumento de agitación; viscosímetro rotacional NDJ-1; máquina de prueba de materiales universal Instron 4467; horno de explosión SC-7 (discriminador de llama de hidrógeno). Fármacos: espuma de poliestireno; resina epoxi (E-51); agente endurecedor de azobisisobutironitrilo;

2.1.2 Principio experimental

El poliestireno es una sustancia amorfa lineal no polar. Contiene anillos de benceno en la molécula, por lo que es rígido y flexible.

La adhesión a la superficie de sustancias polares es muy débil, el adhesivo elaborado directamente con poliestireno no es lo suficientemente fuerte y la capa adhesiva es quebradiza y dura. Por lo tanto, es necesario agregar un modificador a la solución de pegamento PS para realizar modificaciones e introducir grupos polares en la cadena de estireno para aumentar la flexibilidad y mejorar la fuerza de unión. Elegí resina epoxi (E-51) y diisocianato de tolueno como modificadores. Bajo la acción del iniciador azobisisobutiramida, el diisocianato de tolueno reacciona primero con poliestireno. La fórmula de reacción es la siguiente:

(2) Los radicales libres de cadena están entrecruzados con 2,4-diisocianato de tolueno.

(R representa bencilo)

Luego, añade resina epoxi. La estructura de la resina epoxi contiene -OH y el isocianato puede reaccionar con -OH en la resina epoxi. La fórmula de reacción general es la siguiente:

De esta manera, el isocianato ha modificado el PS y la resina epoxi sucesivamente y los ha reticulado parcialmente.

2.1.3 Preparación del adhesivo

Colocar el recipiente de reacción en un baño de agua a temperatura constante, instalar una varilla agitadora y añadir 100 partes de disolvente mixto (acetato de etilo:tolueno = 4 :1), agregue 50 partes de virutas de espuma de poliestireno de desecho lavadas y secas en tandas y ábralas mientras agrega.

Agitar dinámicamente. Después de la disolución completa, aumentar gradualmente la temperatura hasta 70°C. Añadir 0,5 partes de iniciador azobisisobutironitrilo y 3 partes de 2,4-diisocianato de tolueno. Agitar a velocidad media y reaccionar durante aproximadamente 1-. 1,5 horas, añadir otra 0,5 parte.

1 parte de 2,4-diisocianato de tolueno, enfriar a 50 ℃, agregar 10 partes de resina epoxi (6101), continuar la reacción durante 1 hora, agregar 10 partes de relleno después de enfriar, se puede convertido en un producto pegajoso de color amarillo claro. Para pegamento espeso, es necesario agregar un agente de curado.

2.1.4 Métodos de prueba para diversos indicadores de adhesivos

El contenido no volátil, la viscosidad, la resistencia al corte por tracción y las sustancias nocivas en el adhesivo están de acuerdo con GB/T 2793- 95 y medido según GB7124 y GB 18583-2001.

2.2 Desarrollo de adhesivo modificado con PS tipo emulsión

2.2.1 Instrumentos y fármacos

Instrumentos: batidora eléctrica; matraz calefactor eléctrico de cuatro bocas; condensador de reflujo esférico; embudo de caída; máquina universal de ensayo de materiales Instron 4467; horno de chorro de aire SC-7;

Droga: espuma de poliestireno; acrilato de butilo; acetato de vinilo; acetato de etilo; tolueno; iniciador persulfato de amonio (dodecilsulfato de sodio): 2)

2.2.2 Preparación de adhesivo modificado PS soluble en agua

Poner 50 partes de disolvente mixto (éster etílico del ácido acético: tolueno: 4:1) Añadir a un cuádruple matraz con cuello, agregue 40 porciones de espuma de poliestireno residual lavada, seca y triturada en tandas mientras revuelve, caliente gradualmente hasta 40 ° C y disuelva completamente hasta obtener una consistencia transparente y viscosa. Después de que el líquido se vuelva líquido, agregue 1 parte de emulsionante compuesto. y revuelva para emulsionar durante 30 minutos. Añadir 40 partes de agua (agua destilada o desionizada) y 4 partes de monómero mixto (acrilato de butilo:acrilato de vinilo = 1:1), elevar la temperatura a 60°C, aumentar la velocidad de agitación, emulsionar durante 30-40 minutos y dejar caer parte del agente iniciador (solución de persulfato de amonio al 10%) durante el proceso de reacción, se libera calor y la temperatura aumenta automáticamente. En este momento, la temperatura se calienta a 75°C y se añade gota a gota una solución que consta de 65.438+02 partes de monómeros mixtos y 80 partes de agua. Durante el proceso de adición de la solución acuosa de monómeros mixtos, agregue una porción del iniciador de forma intermitente (la cantidad total de iniciador es 65,438+0 partes) y la temperatura de reacción debe controlarse entre 75 y 85 °C. Una vez completadas todas las adiciones, agregue todos los iniciadores restantes, aumente la temperatura a 90 °C y manténgala caliente. Deje de calentar cuando el disolvente recuperado alcance el 80-85 % de la cantidad agregada, luego enfríe a 50 °C y agregue dos. partes del ftalato plastificante, formiato de dioctilo, se agita uniformemente, se ajusta el valor del pH a aproximadamente 7, se enfría a temperatura ambiente y se obtiene un líquido viscoso de color blanco.

2. 2. 3 Métodos de prueba para diversos indicadores de rendimiento del adhesivo de emulsión modificado con PS

El contenido no volátil del adhesivo se mide de acuerdo con GB/T 2793-95, y la viscosidad rotacional del adhesivo se mide según GB/T 2794-95, la resistencia al corte por compresión se mide según Hg/T 2727 Apéndice B, el contenido de cenizas y el valor de PH se miden según GB11175, y el límite de Las sustancias nocivas en el adhesivo se miden según GB65438.

3 Resultados y discusión

3.1 Resultados y discusión del adhesivo modificado con PS a base de solvente

3.1.1 Las propiedades técnicas del adhesivo modificado con PS se muestran en la Tabla 1.

3.1.2 Selección de disolventes

El poliestireno espumado es soluble en hidrocarburos aromáticos (como benceno, tolueno, xileno, etc.), hidrocarburos clorados (como cloroformo, tricloroetileno, etc.) .) ), ésteres de ácidos carboxílicos (tales como acetato de etilo, acetato de butilo), cetonas (tales como acetona, butanona).

Dividido en disolventes orgánicos. La elección de un solvente adecuado para disolver espumas plásticas considera principalmente los siguientes aspectos: en primer lugar, el solvente seleccionado debe tener buena solubilidad para el poliestireno y los modificadores recién agregados, y una buena dispersión para los aditivos; en segundo lugar, las propiedades del solvente deben mejorar preferiblemente el rendimiento del; adhesivo. En tercer lugar, el disolvente seleccionado debe ser poco tóxico, barato, fácilmente disponible y seguro. En base a los factores anteriores, el acetato de etilo o el tolueno son más adecuados como disolvente.

Sin embargo, considerando que la solubilidad de los solventes mixtos es mejor que la de un solo solvente y que el punto de ebullición, la volatilidad y la polaridad son diferentes, el adhesivo se puede ajustar cambiando la proporción de mezcla.

El tiempo de secado puede satisfacer las necesidades de diferentes ocasiones. Por lo tanto, se eligió una mezcla de acetato de etilo y tolueno como disolvente para la espuma de poliestireno. Los parámetros físicos y químicos de estos dos solventes se muestran en la Tabla 2.

El parámetro de solubilidad del poliestireno es de 9,11.

Elija una proporción de disolvente de 3,1.3

Utilice acetato de etilo y tolueno ya que el disolvente mixto contiene grupos polares, lo que ayuda a mejorar el rendimiento del adhesivo. Tiene un punto de ebullición bajo y se evapora rápidamente. El tolueno es una sustancia no polar con un alto punto de ebullición y relativamente volátil.

Lento. Las diferentes proporciones entre los dos definitivamente afectarán la velocidad de secado y la adhesión del pegamento PS modificado, por lo que se debe seleccionar una proporción de solvente más adecuada.

Se puede ver en la figura que a medida que aumenta la proporción de disolvente, es decir, la proporción de acetato de etilo, aumenta la resistencia al corte de la solución modificada. Después de que la proporción de disolvente es 4:1, la proporción de disolvente aumenta. la resistencia al corte disminuye nuevamente. La razón puede ser que el acetato de etilo es altamente polar, por un lado puede modificarse y, por otro, puede formar interacciones intermoleculares con la superficie del material adherido, por lo que se produce el cizallamiento. La fuerza aumenta; es muy volátil.

Esto cumple con el requisito de mejorar la resistencia al corte con menos disolvente residual después de curar la resina epoxi. Por tanto, su proporción aumenta y aumenta la fuerza de unión. Sin embargo, cuando la proporción de acetato de etilo es demasiado grande, debido a su bajo punto de ebullición y rápida volatilización, cuando el borde unido se solidifica, el disolvente interno puede permanecer en estado líquido o semisólido durante mucho tiempo, afectando la unión. Efecto y corte. La intensidad se reduce ligeramente.

3.1.4 Efecto de la cantidad de modificador diisocianato de tolueno sobre la resistencia al corte del adhesivo

El diisocianato de tolueno (TDI) es una sustancia altamente polar y su efecto de modificación es muy evidente . Sólo una cantidad muy pequeña puede mejorar significativamente el rendimiento del adhesivo. No sólo tiene un buen efecto de modificación del poliestireno, sino también de la resina epoxi. En la reacción de modificación del poliestireno residual, el modificador TDI tiene dos funciones: una es introducir grupos polares en macromoléculas de poliestireno para reticular las macromoléculas de poliestireno y la otra es reaccionar con resina epoxi. Resina epoxi modificada para reticular parcialmente las resina epoxi con poliestireno. La cantidad de modificador TDI afecta directamente el rendimiento del adhesivo PS modificado. Si la cantidad de modificador es pequeña, la cadena molecular de poliestireno contiene pocos grupos polares, el grado de reticulación es insuficiente, la tenacidad es insuficiente, la resina epoxi no se puede modificar bien y la capa adhesiva es quebradiza. Una dosis excesiva provocará que el material se entrecruce excesivamente e incluso forme una estructura de red, lo que reducirá la resistencia al corte. Los experimentos muestran que cuando la dosis de modificador es del 2,0%, el efecto de modificación es mejor. Como se muestra en la Figura 2

3.1.5 El impacto de la selección y dosificación de resina epoxi en el rendimiento del adhesivo modificado con PS.

La resina epoxi a menudo se denomina "pegamento universal" y tiene buena adhesión a diversos metales y a la mayoría de los materiales no metálicos. Se usa ampliamente en aviones, misiles, automóviles, construcción, aparatos electrónicos y campos de procesamiento de madera. Además, el adhesivo de resina epoxi tiene las ventajas de un buen rendimiento del proceso, alta fuerza de unión, pequeña contracción, excelente resistencia dieléctrica y buen aislamiento eléctrico. Los modificadores del pegamento PS incluyen resina fenólica, resina de colofonia, éster de ftalato, etc. Nadie ha probado todavía el PS modificado con resina epoxi. Debido a que hay grupos polares en la resina epoxi, debería tener un buen efecto de modificación en el PS. Entonces intenté modificar PS con resina epoxi. Sin embargo, el efecto de usar PS modificado con epoxi solo no es bueno. La capa adhesiva se despega fácilmente, la fuerza de unión no es muy fuerte y la capa adhesiva es frágil. Esto puede deberse a la alta rigidez de los dos factores. . Agregué un tercer modificador a ambos y elegí isocianato con éxito. La cantidad de resina epoxi también afecta las propiedades de la solución adhesiva. Si la dosis es demasiado pequeña, la resistencia no será alta, pero si la dosis es ligeramente mayor, la resistencia al corte disminuirá. Esto puede deberse a que el adhesivo modificado con PS es un adhesivo a base de solvente. Una vez curada la resina epoxi, parte del solvente permanece en la capa adhesiva, lo que afecta el rendimiento del adhesivo. Este efecto se vuelve más evidente a medida que aumenta la cantidad de resina epoxi. Además, la cantidad añadida es demasiado grande y el coste elevado. La relación entre la cantidad de resina epoxi y las propiedades adhesivas se muestra en la Tabla 3.