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废旧聚苯乙烯泡沫(WPSF)在日常生活中广泛应用于包装材料、建筑材料,家用电器、冷藏绝热材料、塑料用具和一次性餐具等,然而由于WPSF自然条件下很难降解,所以引起了很严重的环境污染问题。本文利用废旧聚苯乙烯泡沫在超声波辐照下制备了聚苯乙烯与丙烯酸丁酯共聚乳液P(WPSF-co-BA),该乳液可以广泛应用于涂料和胶粘剂的制各中。该方法拓宽了废旧聚合物塑料固体回收中的技术领域,具有重要的理论和实际意义。
本文研究了各种影响因素对乳液单体转化率和流变性的影响,实验研究表明,利用超声波引发能大大提高聚合反应速率,超声波强度和反应温度的增大,都会促进单体转化率提高,聚合速率增大。但反应过程中,超声强度太高,会促使体系凝胶。反应器体积越大,单体转化率越低。综合各种影响因素,最佳反应条件为:反应温度以65℃,在滴加引发剂前超声功率为1000W,而开始滴加引发剂时超声功率改为以600W~800W为宜。粘度测试表明,反应器体积越小,丙烯酸的量越高,固含量增加,都会导致体系粘度升高。十六烷的加入对体系粘度影响不大,对体系的粒径分布也影响不大,但加入十六烷能明显提高体系稳定性。流变性研究表明该乳液体系有剪切变稀的现象,为假塑性流体。
综合1H-NMR、13C-NMR分析表明,产物为两者的共聚物,而非PBA和PSt的混合物。透射电镜照片和粒径分析PCS表明,聚合后的乳胶粒子部分具有核壳结构,核层为聚苯乙烯,壳层为聚丙烯酸丁酯包裹层,粒径分布在.50~500nm,呈多分散型。聚合速率研究表明该反应只有增速期和降速期,没有恒速期。对超声乳液聚合制备P(WPSF-co-PBA)复合乳液的粒子形成和成核机理进行了探讨。实验结果表明,反应前后粒子的形态和粒径分布变化不大,且没有明显的粒子增长形态,粒子呈多分散分布,但提高超声强度和超声时间有助于使粒子分布更均一,降低粒子的分散度,也能促进粒子成核,从而提高聚合反应速率。通过计算表明该乳液体系的成核机理为液滴成核。热重分析表明,超声辐照乳液聚合制备的P(WPSF-co-BA)复合乳液的具有较高的热稳定性。