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随着经济和人们生活水平的快速发展,我国年均消耗的膨胀聚苯乙烯(EPS)泡沫呈直线上升趋势,而大多使用的EPS泡沫均为一次性制品,如用于包装、运输、一次性餐具和建筑保温等。而EPS泡沫塑料属于有机高分子材料,在自然的条件下很难降解,导致一段时间里,河道、湖泊、陆地上随处浮现白色的EPS泡沫塑料,对环境造成“白色污染”,而焚烧又会产生有毒气体(如CO、二恶英等),污染大气,威胁人类的身体健康。因此,如何回收PS泡沫,实现资源循环再利用是当今重要课题之一。
本文主要研究含废弃EPS泡沫的苯丙乳液合成方法。首先将废弃EPS泡沫溶于有机溶剂(苯乙烯、丙烯酸正丁酯)中,采用超声波分散仪分散后,制备出混合单体溶液。然后将混合单体、乳化剂、引发剂、缓冲剂等加入四口烧瓶,采用预乳化聚合工艺,制备出苯丙乳液。研究聚合条件、外加物质掺量、单体配比对乳液性能的影响,确定出最佳合成方案。最后将制备出的苯丙乳液加入到EPS板材增韧砂浆中,并与可再分散乳胶粉进行对比,探讨其对砂浆的性能影响,其研究结果如下:
(1)制备苯丙乳液聚合条件的确定。结果表明:最佳反应时间为180min,最佳反应温度为80℃,控制搅拌速度为300r/min,超声波分散时间为30min。
(2)制备苯丙乳液各物质的配合比确定。结果表明:当废弃EPS泡沫掺量小于30%,St/BA为1∶1,乳化剂掺量为3%,引发剂掺量为0.3%时,制备出的苯丙乳液性能相对优异。
(3)含有废弃EPS泡沫的苯丙乳液的IR分析和TEM分析。TEM结果表明:随着废弃EPS泡沫掺量的增加,制备的苯丙乳液粒径增大,而IR分析得出乳液中没有C=C的存在,说明废弃EPS泡沫溶解成苯乙烯溶液,St、BA、AA都参与了聚合反应,生成了苯丙乳液。
(4)将制备的苯丙乳液加入到砂浆中,并与可再分散乳胶粉进行对比,研究其对砂浆性能的影响。结果表明:在固定砂浆稠度的条件下,随SAE掺量增大,砂浆的凝结延长,加水量减少,减水效果明显,砂浆与EPS板材的粘结强度明显增大。并且在一定掺量下可以到达可再分散乳胶粉在砂浆中效果。
(5)掺入苯丙乳液的砂浆块XRD分析和TEM分析。分析得出:随着SAE掺量的增加砂浆中Ca(OH)2的含量减少,而Ca(OH)2是由水泥熟料水化生成的,所以随着SAE掺量的增加,水泥水化减慢,SAE抑制了水泥的水化。因为伴随着水泥的水化SAE逐渐形成了乳胶膜,乳胶膜包裹着水泥颗粒,阻碍水泥颗粒与水的接触,延缓了水泥的水化。