非溶劑型熱介質(zhì)法消泡回收聚苯乙烯泡沫塑料

張頌培，劉英俊

（北京工商大學(xué)化工學(xué)院，北京100048）

非溶劑型熱介質(zhì)法消泡回收聚苯乙烯泡沫塑料

張頌培，劉英俊

（北京工商大學(xué)化工學(xué)院，北京100048）

回收利用聚苯乙烯泡沫塑料可用不同的消泡減容方法。非溶劑型熱介質(zhì)法分別采用20%氯化鈣水溶液作水性介質(zhì)，液體石蠟和固體石蠟混合物作油性介質(zhì)，消泡操作溫度110℃～130℃，可減容30倍，回收物料密度達(dá)到0.9 g/cm3，適于下游產(chǎn)品加工應(yīng)用。

聚苯乙烯泡沫塑料；消泡減容；非溶劑型熱介質(zhì)法

目前，我國(guó)聚苯乙烯（PS）泡沫塑料制品的產(chǎn)量已近30萬(wàn)t，其中大部分用于工業(yè)儀器儀表、冰箱、彩電、摩托車(chē)等減震包裝襯墊物，使用過(guò)程非常短暫。這類(lèi)泡沫塑料作為商品的使用性能已完成，但作為材料從生產(chǎn)到使用相對(duì)時(shí)間短，也未受到強(qiáng)烈的光、熱、機(jī)械力的作用，因此除表面受到一定程度的污染外，其材料性能保持良好，完全可以作為再生資源加以回收利用。從文獻(xiàn)資料來(lái)看，利用消泡減容方式對(duì)聚苯乙烯泡沫塑料回收利用技術(shù)得到了應(yīng)有的重視。文獻(xiàn)［1］把PS泡沫塑料溶于芳烴或鹵代烴，將其制成涂料或改性防水材料、熱熔型粘合劑[2]；成都有機(jī)硅研究中心采用可發(fā)性凝膠縮孔劑使PS泡沫凝膠化，經(jīng)擠出造粒風(fēng)干制成再生可發(fā)性PS顆粒；河北工學(xué)院采用振動(dòng)加熱爐收縮法研究廢舊PS泡沫塑料再生；還有其他這方面的應(yīng)用研究[3]；王海濤等則利用天然有機(jī)溶劑、沉淀劑等3種試劑使泡沫塑料減容[4,5]。鑒于PS泡沫塑料回收技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用還存在著不同的問(wèn)題[6]，針對(duì)消泡減容工藝進(jìn)行了進(jìn)一步研究，并在利用非溶劑型熱介質(zhì)法對(duì)聚苯乙烯泡沫塑料消泡減容工藝方面獲得突破，該法所得消泡物料密度為原發(fā)泡料的30倍，消泡效果突出，能耗少，消泡物料可直接用作塑料加工再生原料[7]使用，其對(duì)更好地利用PS泡沫塑料具有重要意義。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 非溶劑型熱介質(zhì)消泡能力實(shí)驗(yàn)

將裁成3×3 cm大小的聚苯乙烯泡沫片材投入到水性或油性介質(zhì)中，片材先膨脹，然后冒氣泡收縮，直至收縮到一定程度并不再冒氣泡。記錄不同溫度下的消泡時(shí)間。

1.2 介質(zhì)殘留量測(cè)定

稱取一定量的聚苯乙烯泡沫塑料，在120℃的油性介質(zhì)中消泡減容后，取出用玻璃棒擠壓，冷卻后稱重，所得數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 消泡減容物料中油性介質(zhì)的含量

1.3 消泡減容物料的密度測(cè)定

油性介質(zhì)消泡所得物料的密度可采用懸浮在已知體積的水中測(cè)量其體積的辦法得到，見(jiàn)表2。

表2 油性介質(zhì)消泡減容物料的密度

2 結(jié)果與分析

在比較已有消泡處理PS泡沫塑料研究成果和技術(shù)路線優(yōu)劣的基礎(chǔ)上，提出使用不能溶解聚苯乙烯的非溶劑型物質(zhì)作為消泡介質(zhì)。與溶劑法相反，這是全新的思路和方法；和熱熔法不同，僅需加熱到聚苯乙烯的軟化溫度而不需使其熔融，避免熱氧降解反應(yīng)發(fā)生，從而使消泡回收的物料仍保持良好的材料性能。

2.1 水性介質(zhì)消泡法

所用水性介質(zhì)，實(shí)質(zhì)上是添加有5%～30%氯化鈣等無(wú)機(jī)鹽的水溶液。以水性介質(zhì)為熱消泡載體，在不同溫度下對(duì)泡沫塑料片的消泡效果見(jiàn)表3，結(jié)果表明只要水性介質(zhì)的溫度達(dá)到120℃以上，就可以看到明顯的消泡作用?？紤]到高溫對(duì)聚苯乙烯大分子的破壞，認(rèn)為120～130℃是比較適宜的消泡工藝操作溫度。

表3 泡沫塑料片在不同溫度水性介質(zhì)中的消泡時(shí)間

由于回收的聚苯乙烯泡沫塑料表面有可能受到不同程度的污染，而且有的經(jīng)清洗后還會(huì)帶有水分，對(duì)帶水、帶油污的發(fā)泡片材進(jìn)行消泡試驗(yàn)，結(jié)果表明少量水分和油污不影響消泡效果。

水性介質(zhì)消泡法所使用的水溶液，其溶質(zhì)氯化鈣等要有部分殘留在已消泡的物料中，如果該溶質(zhì)對(duì)下游產(chǎn)品使用無(wú)害，因其價(jià)格不高，可不必去除，共同作為減容回收物料使用，消泡時(shí)只需補(bǔ)充一定濃度的溶質(zhì)即可連續(xù)進(jìn)行操作。如需去除溶質(zhì)，用清水洗滌消泡后的物料即可，該洗滌液仍可用于配制消泡介質(zhì)。

2.2 油性介質(zhì)消泡法

實(shí)驗(yàn)所用油性介質(zhì)為液體石蠟和固體石蠟按一定比例的混合物，表4為PS泡沫塑料在油性介質(zhì)中的消泡試驗(yàn)結(jié)果?？梢钥闯?，聚苯乙烯泡沫塑料在油性介質(zhì)中只要達(dá)到100℃以上的溫度就可消泡減容，而達(dá)到120℃以上溫度時(shí)，其消泡快慢已可與溶劑法的良溶劑相比擬，甚至更快?？紤]到聚苯乙烯大分子的熱降解問(wèn)題，認(rèn)為操作溫度以110～120℃為宜。

表4 泡沫塑料片在不同溫度油性介質(zhì)中的消泡時(shí)間

同樣PS泡沫塑料表面的水及油污不影響消泡的效果，但因水分揮發(fā)會(huì)帶走部分熱量，消泡容器上方有水汽，因此要消泡的聚苯乙烯泡沫塑料應(yīng)盡可能干燥。

2.3 消泡減容物料的性質(zhì)

由表1可知，在實(shí)驗(yàn)室條件下所得消泡物料中大約含有原泡沫塑料質(zhì)量20%左右的油性介質(zhì)。由于石蠟類(lèi)介質(zhì)在塑料加工中常作為助劑使用，故可作為回收物料的一部分加以利用，而在工業(yè)化裝置中可通過(guò)擠壓的辦法將油性介質(zhì)盡可能多地回收并循環(huán)使用。

由表2可知，用油性介質(zhì)對(duì)聚苯乙烯泡沫塑料消泡所得的物料其密度在0.9 g/cm3左右，雖然仍低于透明聚苯乙烯（1.1 g/cm3）和高抗沖聚苯乙烯（1.0 g/cm3）的密度，考慮到回收物料中還殘存有20%左右的密度低于0.9 g/cm3的油性介質(zhì)，而且從泡沫塑料0.03 g/cm3左右的密度已消泡減容回復(fù)到30倍以上的密度，已完全達(dá)到預(yù)期的消泡減容目的，不影響下游產(chǎn)品加工使用。

為了驗(yàn)證消泡效果，將消泡減容回收料樣品送國(guó)家塑料產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心檢測(cè)，采用GB1033-1986標(biāo)準(zhǔn)中的D法——密度梯度柱法，其結(jié)果為0.905 g/cm3，與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。

3 結(jié)論

回收利用聚苯乙烯泡沫塑料可用不同的消泡減容方法。非溶劑型熱介質(zhì)法消泡減容有水性和油性介質(zhì)兩種方式?？紤]到高溫對(duì)聚苯乙烯大分子的破壞，以水性介質(zhì)或油性介質(zhì)為熱載體，110～130℃是比較適宜的消泡操作溫度。消泡物料含有20%油性介質(zhì)，可減容30倍，物料密度約0.9 g/cm3，完全適于下游產(chǎn)品加工使用。

非溶劑型熱介質(zhì)法消泡減容采用對(duì)聚苯乙烯不溶解的非溶劑型物質(zhì)作為消泡介質(zhì)，僅需加熱到聚苯乙烯的軟化溫度而不需使其熔融，避免了熱熔法中熱氧降解反應(yīng)的發(fā)生，從而使消泡回收的物料仍保持良好的材料性能，這對(duì)PS消泡物料的進(jìn)一步加工利用具有重要的意義。

[1] 王 娟.利用廢聚苯乙烯泡沫塑料制取涂料的研究[J]，城市環(huán)境與城市生態(tài)，2003(2)：48-49.

[2] 李春生，張 瑾，解竹柏，等.廢PS泡沫塑料作為熱熔粘合劑的應(yīng)用研究[J].中國(guó)塑料，2002(12)：87-89.

[3] 梅允福.廢舊聚苯乙烯和發(fā)泡聚苯乙烯的回收利用[J].中國(guó)資源綜合利用，2003(03).16-20.

[4] 王海濤，張?zhí)靹?，王華山.天然有機(jī)溶劑回收聚苯乙烯泡沫塑料的研究[J].中國(guó)塑料，2001(8)：79-82.

[5] 葉先運(yùn).溶劑法回收利用聚苯乙烯泡沫塑料技術(shù)研究[J].湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，1999，13(4)：89-91.

[6] 劉英俊，張頌培.聚苯乙烯泡沫塑料回收利用技術(shù)研究進(jìn)展[J].塑料，1998，27(3)：7-10，29.

[7] 周聲濤.建立再生資源回收利用體系，促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展[J].再生資源研究，2006(03)：2，9.

Defoaming methods of polystyrene foamed plastics by insoluble thermal mediums

ZHANG Songpei，LIU Yingjun
（College of Chemical Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China）

Recycling and reusing polystyrene foamed plastic was used by different defoaming or reducing volume method.Defoaming methods of insoluble thermal mediums by 20%calcium chloride solution for water-based medium,mixtures of liquid paraffin and solid wax for oily medium were studyed,and defoamed materials volume was redused to 30 times compared with polystyrene foamed plastics in defoaming operation temperature 110℃～130℃.Density of defoamed polystyrene plastics was 0.9 g/cm3.The characteristics of defoamed polystyrene plastics was suitable for application in downstream products process.

polystyrene foamed plastics；defoaming；insoluble thermal mediums

X783.2

A

1674-0912（2010）02-0035-03

2009-12-10）

張頌培（1962-），男，副教授，主要從事教學(xué)與應(yīng)用化學(xué)基礎(chǔ)研究，發(fā)表論文20余篇。