本發(fā)明涉及一種基于廢棄聚苯乙烯泡沫的無溶劑快固化涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著合成樹脂和塑料加工工業(yè)的迅速發(fā)展，塑料制品已經(jīng)深入到生活的每個角落，極大地方便了人們的生活。其中，聚苯乙烯泡沫具有質(zhì)輕、緩沖性好、吸濕性低、耐酸堿、耐侯、絕熱電、容易成型及價格低廉等特點，廣泛應(yīng)用于建筑材料、食品包裝、儀器儀表等領(lǐng)域。但由于此類材料自身特點而不易被降解，對環(huán)境造成了嚴重的“白色污染”，因此廢棄聚苯乙烯泡沫的各種回收和利用方式得到了社會各界的廣泛關(guān)注。
聚苯乙烯泡沫的回收主要有以下幾種方法：裂解制備苯乙烯單體、破碎作為各類填充材料、制備乳液粘合劑、涂料和各類多功能材料等。當(dāng)前，利用聚苯乙烯泡沫塑料制備涂料和粘合劑的方法有：（1）將其溶于芳香烴、烷烴、鹵代烴、甲苯和酮類等有機溶劑中，通過乳液聚合制備乳膠漆和乳液粘合劑或者直接用于生產(chǎn)各種涂料和粘合劑，李萬海等（廢聚苯乙烯泡沫塑料制取涂料及膠粘劑[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2003，4（9）：81-84.）將廢棄的聚苯乙烯泡沫塑料溶于二甲苯、乙酸乙酯、丁醇的混合溶劑中，加入乳化劑、改性劑和填料等制備聚合物乳液。劉運學(xué)等（利用廢棄聚苯乙烯泡沫塑料制備溶劑型膠粘劑[J].中國膠粘劑，2014，23（2）：27-31.）將廢棄聚苯乙烯泡沫溶于甲苯、乙酸乙酯和丙酮的混合溶液中，加入SBS和改性劑制備膠粘劑。此方法溶劑使用量大，導(dǎo)致生產(chǎn)成本偏高而不便工業(yè)推廣，而且雖減少了“白色污染”，卻帶來了有機溶劑所導(dǎo)致的二次污染。（2）將其溶于苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙酸丁酯和醋酸乙烯等單體中，通過乳液聚合制備成聚合物乳液，用于生產(chǎn)水性涂料和粘合劑。樊曉東等（用廢聚苯乙烯泡沫制備無溶劑型聚合物乳液的研究[J].化學(xué)世界，2006，（6）：345-347.）將廢棄聚苯乙烯泡沫溶解丙烯酸丁酯、苯乙烯和醋酸乙烯中，以十二烷基硫酸鈉為乳化劑，制備高粘結(jié)強度的聚合物乳液，用于膠粘劑和涂料。嚴義芳等（利用廢聚苯乙烯泡沫塑料制備無溶劑型乳液的研究[J].新型建筑材料，2010，（12）：88-90.）將廢棄的聚苯乙烯泡沫塑料溶于苯乙烯和丙烯酸丁酯、丙烯酸中，加入助劑和引發(fā)劑對聚苯乙烯泡沫塑料進行共聚改性，制備聚合物乳液。張光華等（用廢聚苯乙烯制備無溶劑型紙張表面施膠劑的研究[J].中國膠粘劑，2009，18（7）：22-25.）將廢棄聚苯乙烯泡沫溶于乙烯基類單體，制備出一種乳液型紙張表面施膠劑。此方法既解決了“白色污染”，但該方法需先進行乳液聚合，制備乳膠漆時，要加入多種助劑，且成膜時，要先將水揮發(fā)，工藝較復(fù)雜。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的之一在于提供一種基于廢棄聚苯乙烯泡沫的無溶劑快固化涂料。
本發(fā)明的目的之二在于提供該涂料的制備方法，該方法是將廢棄聚苯乙烯泡沫溶解于含有可自由基聚合基團的單體組合物中，加入芳香叔胺、石蠟、顏填料和其它助劑，使用前加入適量的過氧化物，采用噴涂或刷涂等方法施工后，過氧化物與芳香叔胺構(gòu)成的氧化-還原體系在室溫下產(chǎn)生自由基，快速引發(fā)可聚合單體的聚合并同時與聚苯乙烯發(fā)生接枝反應(yīng)形成漆膜。該方法操作簡便，不使用揮發(fā)性有機溶劑，漆膜性能可調(diào)節(jié)性強，可用于木材、水泥、鋼鐵等基材。
根據(jù)上述機理，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種基于廢棄聚苯乙烯泡沫的無溶劑快固化涂料，其特征在于該涂料的組成及質(zhì)量份數(shù)為：
廢棄聚苯乙烯泡沫 10～50份，
（甲基）丙烯酸酯類單體 50～90份，
交聯(lián)單體 3～8份，
芳香叔胺 0.1～2份，
固體石蠟 1～5份，
助劑 0～60份，
過氧化物 0.5～3份。
上述的（甲基）丙烯酸酯類為：（甲基）丙烯酸的C1-C12的烷基、環(huán)烷基、芳香烷基酯或帶有功能性基團的（甲基）丙烯酸酯類。
上述的帶有功能性基團的（甲基）丙烯酸酯類為：甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異冰片酯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸羥乙酯或丙烯酸。
上述的交聯(lián)單體是指含有二個及以上（甲基）丙烯?；幕衔铩?/p>
上述的含有二個及以上（甲基）丙烯?；幕衔餅椋杭疚焖拇妓模谆┍┧狨ァ⑷u甲基丙烷三（甲基）丙烯酸酯、己二醇二（甲基）丙烯酸酯和乙二醇二（甲基）丙烯酸酯中的至少一種。
上述的芳香叔胺是N，N-二甲基苯胺、N，N-二甲基甲苯胺、N，N-二羥基苯胺和N，N-二羥基甲苯胺中的至少一種。
上述的固體石蠟的熔點為48～54℃。
上述的助劑包括顏料、骨質(zhì)填料、必要的流平劑和消泡劑中至少一種。
上述的過氧化物是異丙苯過氧化氫、過氧化二烷基或過氧化二苯甲酰。
一種制備上述的基于廢棄聚苯乙烯泡沫的無溶劑快固化涂料的方法，其特征在于該方法的具體步驟為：將廢棄聚苯乙烯泡沫、（甲基）丙烯酸酯類單體、交聯(lián)單體混合均勻后，升溫至50～55℃，再加入固體石蠟，攪拌15～20min，冷卻至室溫，再加入助劑，分散均勻后經(jīng)60目濾網(wǎng)過濾后均分為A、B二份，A份中加入芳香叔胺，攪拌均勻，B份中加入過氧化物攪拌均勻，即得到基于廢棄聚苯乙烯泡沫的無溶劑快固化涂料。
本發(fā)明為廢棄聚苯乙烯泡沫的綜合利用提供了一條新的出路，聚苯乙烯能很好溶于（甲基）丙烯酸酯類單體，在成膜的自由基聚合過程中，聚苯乙烯α位芐氫易被自由基奪取而形成接枝聚合物，使涂膜具有良好的綜合性能。
本發(fā)明所述的含有可自由基聚合基團的單體包括單官能團和含二個及二個以上（甲基）丙烯酰基化合物的交聯(lián)單體，單官能團單體可以是（甲基）丙烯酸的C1-C12的烷基、環(huán)烷基、芳香烷基酯等，也可以是帶有功能性基團如羧基、羰基等的（甲基）丙烯酸酯類。不同的（甲基）丙烯酸酯的配合可以調(diào)節(jié)最終成膜物的硬度及與基材的附著特征。交聯(lián)單體可以是含多個（甲基）丙烯?；幕衔?，如季戊四醇四（甲基）丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三（甲基）丙烯酸酯、己二醇二（甲基）丙烯酸酯、乙二醇二（甲基）丙烯酸酯，這些單體的存在能使最終成膜物形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，提高漆膜的抗性和硬度，但使用量過多時會導(dǎo)致施工期縮短，漆膜脆化，一般用量在3-8份，優(yōu)選5份。
本發(fā)明所述的過氧化物與芳香叔胺配合構(gòu)成了氧化-還原引發(fā)體系可以在室溫下發(fā)生反應(yīng)生成自由基引發(fā)涂料體系的聚合，最終形成體型結(jié)構(gòu)的聚合物膜。過氧化物可以是異丙苯過氧化氫、過氧化二烷基、過氧化二苯甲酰等，優(yōu)選過氧化二苯甲酰，其用量為0.5-3份。使用量過多時，會導(dǎo)致施工期縮短；過少時，漆膜固化速度太慢或無法完全固化，優(yōu)選1-1.5份。芳香叔胺可以是N，N-二甲基苯胺、N，N-二甲基甲苯胺、N，N-二羥基苯胺、N，N-二羥基甲苯胺等，可以單獨使用，也可以幾種混合使用，其用量為0.1-2份，優(yōu)選0.5-1.0份。
空氣中的氧對室溫下的自由基聚合有阻聚作用，施工后涂層表面暴露在空氣中不能順利聚合；當(dāng)組分中含有蠟時，蠟?zāi)軓耐繉又羞w移至表面隔離空氣中的氧，從而消除氧的阻聚效應(yīng)。蠟在體系中的溶入量與其熔點相關(guān)，熔點過高，，施工后遷移至表面的蠟，不足以隔離空氣中的氧；熔點過低，體系中溶入的蠟量增加，遷移速度減慢，需要更多的量才能起到效果。因此，較合適的是熔點為48-54℃的固體石蠟，合適的用量為1-5份，優(yōu)選2.5-3.5份；用量過少不足以覆蓋涂層表面，用量過多又會使涂層表面光澤降低，再涂性變差。
本發(fā)明所涉及的體系可以采用傳統(tǒng)油性涂料的制造工藝，加入合適的顏料、填料以及必要的助劑如潤濕分散劑、流平劑、消泡劑等，生產(chǎn)清漆或色漆。
本發(fā)明所涉及的利用廢棄聚苯乙烯泡沫制備涂料的方法與現(xiàn)有方法相比，操作簡便，固化速度快，無揮發(fā)性溶劑，漆膜性能可調(diào)節(jié)性強，可用于木材、水泥、鋼鐵等基材的表面涂裝。
具體實施方式
以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，是對本發(fā)明的進一步說明，而不是限制本發(fā)明的范圍。
實施例1：將25份廢棄的聚苯乙烯泡沫溶于50份甲基丙烯酸甲酯和25丙烯酸丁酯混合單體中， 加入5份己二醇二甲基丙烯酸酯和0.5份三羥甲基丙烷三丙烯酸酯混合均勻，升溫至55℃，加入3份固體石蠟，攪拌15min，冷卻至室溫，加入20份顏填料和其它助劑，高速分散均勻后經(jīng)60目濾網(wǎng)過濾后均分為A、B二份，A份中加入0.5份N，N-二甲基對甲苯胺和0.3份N，N-二羥乙基對甲苯胺攪拌均勻，B份中加入1.5份BPO攪拌均勻，分別將其裝入雙組份噴槍的兩個料桶中進行噴涂施工。該漆膜附著力0級，硬度H級，抗沖擊性50kg·cm合格。
實施例2：將20份廢棄的聚苯乙烯泡沫溶于40份甲基丙烯酸甲酯和40丙烯酸丁酯混合單體中， 加入4份己二醇二甲基丙烯酸酯和1份三羥甲基丙烷三丙烯酸酯混合均勻，升溫至55℃，加入3份固體石蠟，攪拌15min，冷卻至室溫，加入0.5份N,N-二甲基苯胺和0.1份消泡劑攪拌均勻，最后加入1份BPO攪拌均勻后，刷涂于木材表面。該漆膜附著力0級，硬度HB級，抗沖擊性50kg·cm合格。