一種利用廢棄聚苯乙烯泡沫塑料制備高效減水劑的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用廢棄聚苯乙烯泡沫塑料制備高效減水劑的方法，將重均分子量在90000-100000的廢棄聚苯乙烯泡沫塑料固體顆粒，放入裝有攪拌器、溫度計(jì)、滴液漏斗和回流冷凝管的反應(yīng)釜中,加入磺化劑和催化劑,在20-30℃下攪拌24小時(shí)，加入水混合,濾去溶液中的不溶物,調(diào)節(jié)溶液的pH值至10～11，熟化后得到產(chǎn)物，此種制備方法避免了生產(chǎn)過程中有機(jī)溶劑的排放而對(duì)環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)物的常溫生產(chǎn)，簡(jiǎn)化了磺化廢棄聚苯乙烯泡沫塑料塑料高效減水劑生產(chǎn)過程，節(jié)約了生產(chǎn)成本，且產(chǎn)品摻量小、減水性能好。
【專利說明】一種利用廢棄聚苯乙烯泡沬塑料制備高效減水劑的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高效減水劑生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種利用廢棄聚苯乙烯泡沫塑料 制備高效減水劑的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 聚苯乙烯泡沫塑料由于其質(zhì)輕、堅(jiān)固、吸震、低吸潮、易成型及良好的耐水性、絕熱 性、價(jià)格低等特點(diǎn)，已成為當(dāng)今四大通用塑料之一。現(xiàn)在聚苯乙烯泡沫塑料塑料被廣泛地應(yīng) 用于包裝、保溫、防水、隔熱、減震等領(lǐng)域，生產(chǎn)量和消費(fèi)量呈逐年上升趨勢(shì)。目前我國(guó)廣泛 使用的快餐具大部分為聚苯乙烯泡沫塑料塑料，這些廢棄聚苯乙烯泡沫塑料塑料快餐具 散落在城市的各個(gè)角落，形成了可怕的白色污染。傳統(tǒng)的處理廢棄聚苯乙烯泡沫塑料塑料 的方法為掩埋與焚燒兩種方法。但由于廢棄聚苯乙烯泡沫塑料塑料具有重量輕，體積大，耐 老化、抗腐蝕，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的特點(diǎn)，不易被微生物降解，進(jìn)入土壤后，會(huì)使土質(zhì)變壞。而采 用燃燒的方法處理則又會(huì)嚴(yán)重污染空氣及大氣環(huán)境。因此如何對(duì)廢棄聚苯乙烯泡沫塑料塑 料的回收利用，既減少環(huán)境污染又能變廢為寶已成為世界各國(guó)普遍關(guān)注的問題。
[0003] 本世紀(jì)初，國(guó)內(nèi)外的一些研究人員嘗試著以廢棄聚苯乙烯塑料為原料，通過對(duì)廢 棄聚苯乙烯泡沫塑料塑料進(jìn)行磺化改性處理，將極性的硫酸根離子基團(tuán)引入到廢棄聚苯 乙烯分子的苯環(huán)上，使改性后的廢棄聚苯乙烯分子具有水溶性表面活性劑性質(zhì)，能夠作為 混凝土材料中的高效減水劑使用。使用廢棄聚苯乙烯泡沫塑料塑料制備高效減水劑具有原 材料來源廣泛、成本低、制備出的高效減水劑減水率高的特點(diǎn)，具有經(jīng)濟(jì)和環(huán)保雙重效益。 傳統(tǒng)的制備廢棄聚苯乙烯泡沫塑料塑料高效減水劑的方法是以廢棄聚苯乙烯泡沫塑料塑 料、甲醛、磺化劑作為主要原材料，首先將廢棄聚苯乙烯泡沫塑料塑料溶解在有機(jī)溶劑中， 通過磺化作用在高分子鏈中引入磺酸鹽。然后高溫蒸餾回收溶劑，將磺化廢棄聚苯乙烯泡 沫塑料塑料溶于水中。最后使用氫氧化鈉、氫氧化鈣或石灰調(diào)整水溶液pH值為10-11，濾除 水溶液中不溶物，形成水溶性良好的磺化廢棄聚苯乙烯泡沫塑料塑料高效減水劑?；腔瘡U 棄聚苯乙烯泡沫塑料塑料被摻加到水泥漿體時(shí)，磺化聚苯乙烯泡沫塑料塑料分子吸附在水 泥顆粒的表面而增加了水泥顆粒的ξ-電位，使水泥顆粒帶同種電荷互相排斥，使水泥顆 粒分散。中國(guó)專利CN103011664A公開了一種利用廢舊聚苯乙烯泡沫塑料生產(chǎn)高效減水劑 及其生產(chǎn)方法，主要采用對(duì)廢舊聚苯乙烯塑料進(jìn)行高溫裂解、大量使用有機(jī)溶劑，但是考慮 到生產(chǎn)條件苛刻、成本高昂、生產(chǎn)過程中人力物力投入大且存在一定風(fēng)險(xiǎn)等方面，現(xiàn)有技術(shù) 就顯得略有不足。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 解決的技術(shù)問題： 本申請(qǐng)針對(duì)傳統(tǒng)方法制備高效減水劑過程中需要對(duì)原材料進(jìn)行高溫裂解、大量使用有 機(jī)溶劑和反應(yīng)溫度較高的缺點(diǎn)，制備一種摻量小、減水性能好的磺化廢棄聚苯乙烯泡沫塑 料1?效減水劑。
[0005] 技術(shù)方案： 一種利用廢棄聚苯乙烯泡沫塑料制備高效減水劑的方法，按以下步驟依次實(shí)施： 第一步：按重量份數(shù)配比稱取10-11重量份重均分子量在90000-100000的廢棄聚苯乙 烯泡沫塑料、289. 5重量份的磺化劑、0. 2-0. 22重量份的催化劑和650-700重量份的水； 第二步：將廢棄聚苯乙烯泡沫塑料粉碎成粒徑l-5mm的固體顆粒； 第三步：將廢棄聚苯乙烯泡沫塑料固體顆粒，放入裝有攪拌器、溫度計(jì)、滴液漏斗和回 流冷凝管的反應(yīng)釜中，加入磺化劑和催化劑，在20-30°C下攪拌24小時(shí)，得到褐色的磺化 廢棄聚苯乙烯泡沫塑料膠體； 第四步：將水和磺化廢棄聚苯乙烯泡沫塑料膠體混合，濾去溶液中的不溶物，得到 褐色完全水溶的磺化廢棄聚苯乙烯泡沫塑料溶液； 第五步：加入質(zhì)量比為20%的氫氧化鈉，調(diào)節(jié)溶液的pH值至10?11，自然冷卻到室溫， 在反應(yīng)釜中熟化5-6小時(shí)，即得到深紅色的磺化廢棄聚苯乙烯泡沫塑料高效減水劑。
[0006] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述重均分子量在90000-100000的廢棄聚苯 乙烯泡沫塑料通過凝膠滲透色譜儀控制。
[0007] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述磺化劑采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸、氯 磺酸或發(fā)煙硫酸。
[0008] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述催化劑采用硫酸銀。
[0009] 本發(fā)明使用的所有原料均為共知的已有。
[0010] 有益效果： 本發(fā)明所述利用廢棄聚苯乙烯泡沫塑料制備高效減水劑的方法采用以上技術(shù)方案與 現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：1、省去了傳統(tǒng)的制備此類減水劑事先需要對(duì)廢棄聚苯 乙烯泡沫塑料塑料進(jìn)行高溫降解的步驟，避免了廢棄聚苯乙烯泡沫塑料塑料在高溫降解中 損失和對(duì)環(huán)境的二次污染；2、不使用溶劑，降低了磺化劑倍數(shù)，減少了產(chǎn)品中的副產(chǎn)物， 提高產(chǎn)品有效含量，與溶劑法相比，避免了溶劑帶來的二次污染；3、使用了硫酸銀作為催 化劑，避免了生產(chǎn)過程中需高溫生產(chǎn)的問題，簡(jiǎn)化了此種生產(chǎn)過程和改善了生產(chǎn)環(huán)境；4、 省略了高溫降解的步驟，節(jié)約了電熱式降解爐、導(dǎo)熱油爐、不銹鋼夾層等生產(chǎn)設(shè)備投資500 萬(wàn)元，節(jié)約有機(jī)溶劑和生產(chǎn)過程簡(jiǎn)化所產(chǎn)生的費(fèi)用，每噸可節(jié)約費(fèi)用200元，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)過 程，每生產(chǎn)一噸產(chǎn)品可節(jié)約人力成本200元，以每年生產(chǎn)4000噸此種高效減水劑計(jì)算， 每年將產(chǎn)生近180萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益；5、產(chǎn)品摻量小、減水性能好。

【具體實(shí)施方式】
[0011] 以下實(shí)施例進(jìn)一步說明本申請(qǐng)的內(nèi)容，但不應(yīng)理解為對(duì)本申請(qǐng)的限制。在不背離 本申請(qǐng)精神和實(shí)質(zhì)的情況下，對(duì)本申請(qǐng)方法、步驟或條件所作的修改和替換，均屬于本申請(qǐng) 的范圍。
[0012] 若未特別指明，實(shí)施例中所用的技術(shù)手段為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)手段。
[0013] 實(shí)施例1: 將廢棄聚苯乙烯泡沫塑料粉碎成粒徑l_5mm的固體顆粒，使用凝膠滲透色譜儀分析 廢棄聚苯乙烯泡沫塑料固體顆粒的分子量及分子量分布，控制廢棄聚苯乙烯泡沫塑料固體 顆粒的重均分子量在90000-100000，稱取IOkg重均分子量90000-100000的廢棄聚苯乙烯 泡沫塑料固體顆粒、289. 5kg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸和0. 2kg固體硫酸銀放入裝有攪 拌器、溫度計(jì)、滴液漏斗和回流冷凝管反應(yīng)釜中，在20°C下攪拌24小時(shí)，得到褐色的、有彈 性、多孔的磺化廢棄聚苯乙烯泡沫塑料膠體；然后將650kg水和磺化廢棄聚苯乙烯泡沫塑 料膠體混合，濾去溶液中不溶物，得到褐色、均一的磺化廢棄聚苯乙烯泡沫塑料溶液；加入 質(zhì)量比20 %氫氧化鈉調(diào)至溶液的pH值至10,自然冷卻到室溫，在反應(yīng)釜中熟化5小時(shí)， 得到磺化廢棄聚苯乙烯泡沫塑料高效減水劑。
[0014] 實(shí)施例2 : 將廢棄聚苯乙烯泡沫塑料粉碎成粒徑I- 5mm的固體顆粒，使用凝膠滲透色譜儀分析 廢棄聚苯乙烯泡沫塑料固體顆粒的分子量及分子量分布，控制廢棄聚苯乙烯泡沫塑料固體 顆粒的重均分子量在90000-100000，稱取11kg重均分子量90000-100000的廢棄聚苯乙 烯泡沫塑料固體顆粒、289. 5kg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸、0. 22kg固體硫酸銀放入裝有 攪拌器、溫度計(jì)、滴液漏斗和回流冷凝管反應(yīng)釜中，在30°C下攪拌24小時(shí)，得到褐色的、有 彈性、多孔的磺化廢棄聚苯乙烯泡沫塑料膠體；然后將700kg水和磺化廢棄聚苯乙烯泡沫 塑料膠體混合，濾去溶液中不溶物，得到褐色、均一的磺化廢棄聚苯乙烯泡沫塑料溶液；力口 入質(zhì)量比20 %氫氧化鈉調(diào)至溶液的pH值至11，自然冷卻到室溫，在反應(yīng)釜中熟化6小 時(shí)，得到磺化廢棄聚苯乙烯泡沫塑料高效減水劑。
[0015] 實(shí)施例3: 將廢棄聚苯乙烯泡沫塑料粉碎成粒徑l_5mm的固體顆粒，使用凝膠滲透色譜儀分析 廢棄聚苯乙烯泡沫塑料固體顆粒的分子量及分子量分布，控制廢棄聚苯乙烯泡沫塑料固體 顆粒的重均分子量在90000-100000，稱取10. 5kg重均分子量90000-100000的廢棄聚 苯乙烯泡沫塑料固體顆粒、289. 5kg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸和0. 21kg固體硫酸銀放 入裝有攪拌器、溫度計(jì)、滴液漏斗和回流冷凝管反應(yīng)釜中，在25°C下攪拌24小時(shí)，得到褐 色的、有彈性、多孔的磺化廢棄聚苯乙烯泡沫塑料膠體；然后將675kg水和磺化廢棄聚苯乙 烯泡沫塑料膠體混合，濾去溶液中不溶物，得到褐色、均一的磺化廢棄聚苯乙烯泡沫塑料溶 液；加入質(zhì)量比20 %氫氧化鈉調(diào)至溶液的pH值至10. 5,自然冷卻到室溫，在反應(yīng)釜中熟 化5. 5小時(shí)，得到深紅色、固含量為20-25%的磺化廢棄聚苯乙烯泡沫塑料高效減水劑。 [0016] 以上實(shí)施例和對(duì)比例中的組合物所有組分均可以商業(yè)購(gòu)買。
[0017] 測(cè)試性能： 實(shí)施例3為優(yōu)選實(shí)施例，對(duì)實(shí)施例3得到的磺化廢棄聚苯乙烯泡沫塑料高效減水劑的 減水率和混凝土性能。
[0018] 測(cè)定摻量從0-0. 6 %的磺化廢棄聚苯乙烯泡沫塑料高效減水劑NaEPSS的減水率 和混凝土性能，并與同摻量下?lián)郊虞粱撬猁}高效減水劑NF混凝土的性能進(jìn)行比較。本 試驗(yàn)中使用的水泥是江南-小野田PII級(jí)52. 5硅酸鹽水泥，砂率39%，碎石為二級(jí)配， 5-20mm碎石占40 %，20-40mm碎石占60 %，控制混凝土枬落度在7-9cm，實(shí)驗(yàn)所用混凝土 配合比如表1 :

【權(quán)利要求】
1. 一種利用廢棄聚苯乙烯泡沫塑料制備高效減水劑的方法，其特征在于，按以下步驟 依次實(shí)施： 第一步：按重量份數(shù)配比稱取10-11重量份重均分子量在90000-100000的廢棄聚苯乙 烯泡沫塑料、289. 5重量份的磺化劑、0. 2-0. 22重量份的催化劑和650-700重量份的水； 第二步：將廢棄聚苯乙烯泡沫塑料粉碎成粒徑l-5mm的固體顆粒； 第三步：將廢棄聚苯乙烯泡沫塑料固體顆粒，放入裝有攪拌器、溫度計(jì)、滴液漏斗和回 流冷凝管的反應(yīng)釜中，加入磺化劑和催化劑，在20-30°C下攪拌24小時(shí)，得到褐色的磺化 廢棄聚苯乙烯泡沫塑料膠體； 第四步：將水和磺化廢棄聚苯乙烯泡沫塑料膠體混合，濾去溶液中的不溶物，得到 褐色完全水溶的磺化廢棄聚苯乙烯泡沫塑料溶液； 第五步：加入質(zhì)量比為20%的氫氧化鈉，調(diào)節(jié)溶液的pH值至10?11，自然冷卻到室溫， 在反應(yīng)釜中熟化5-6小時(shí)，即得到深紅色的磺化廢棄聚苯乙烯泡沫塑料高效減水劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用廢棄聚苯乙烯泡沫塑料制備高效減水劑的方法，其 特征在于：所述重均分子量在90000-100000的廢棄聚苯乙烯泡沫塑料通過凝膠滲透色譜 儀控制。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用廢棄聚苯乙烯泡沫塑料制備高效減水劑的方法，其 特征在于：所述磺化劑采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸、氯磺酸或發(fā)煙硫酸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用廢棄聚苯乙烯泡沫塑料制備高效減水劑的方法，其 特征在于：所述催化劑采用硫酸銀。
【文檔編號(hào)】C08F12/08GK104341541SQ201410554772
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】趙暉, 鄧敏, 宣衛(wèi)紅, 楊忠, 韓穎 申請(qǐng)人:金陵科技學(xué)院