聚苯乙烯在室內(nèi)設(shè)計(jì)專用涂料制備中的應(yīng)用

何方園

（鄭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南省鄭州市 450121）

聚苯乙烯具有流動(dòng)性好、易于成型的優(yōu)點(diǎn)［1］，可以分為四類，分別是普通聚苯乙烯、發(fā)泡聚苯乙烯、高抗沖聚苯乙烯以及間規(guī)聚苯乙烯。其中，普通聚苯乙烯使用率最高，具有透明度高、絕緣性好、剛性強(qiáng)、耐化學(xué)藥品腐蝕性好，但也存在性脆、抗沖擊性能差的缺點(diǎn)［2］。聚苯乙烯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高于100 ℃，被廣泛應(yīng)用在耐高溫容器以及各種塑料容器的生產(chǎn)中［3］。塑料很難降解，具有耐老化、抗腐蝕的特點(diǎn)，在水中或泥土中堆積，難以降解，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，給人們的生活造成極大的負(fù)面影響，無論是焚燒、深埋、光解還是生物降解都難以從根本上解決聚苯乙烯塑料污染的問題［4］。將聚苯乙烯應(yīng)用到室內(nèi)設(shè)計(jì)專用涂料中可以提高涂料的性能，聚苯乙烯中的成膜物質(zhì)是涂料的基本組成部分，可以幫助涂料形成良好的漆膜，但由于聚苯乙烯是一種高分子材料，內(nèi)部的極性基團(tuán)剛性大、柔韌性差，即使制備成涂料，也不具備黏結(jié)性，如果選用聚苯乙烯作室內(nèi)設(shè)計(jì)專用涂料的基本材料，需要對(duì)其進(jìn)行改性［5］。本文針對(duì)聚苯乙烯在室內(nèi)設(shè)計(jì)專用涂料制備中的應(yīng)用進(jìn)行綜述，分別探討了聚苯乙烯在室內(nèi)設(shè)計(jì)專用防水涂料、防銹涂料、防腐涂料和防火涂料中的應(yīng)用。

1 聚苯乙烯的改性

由于聚苯乙烯是一種非晶態(tài)的線型聚合物，可以用芳香烴、氯代烴、酮類和酯類組成的溶劑對(duì)其進(jìn)行改性，當(dāng)聚苯乙烯融入含有上述成分的溶液中，會(huì)形成具有黏性的膠液，這種膠液呈透明狀態(tài)，可以涂抹在金屬或木材表面，生成一層質(zhì)地堅(jiān)硬、光滑耐熱的保護(hù)膜，雖然保護(hù)膜對(duì)金屬和木材有著保護(hù)作用，但由于聚苯乙烯內(nèi)部結(jié)構(gòu)中并不含有極性基團(tuán)，所以膠膜的附著力很差，只能短時(shí)間附著在金屬或木材上，如果時(shí)間過長(zhǎng)或者受到外界刺激，膜層就有可能脫落［6］。因此，在使用聚苯乙烯制備專用涂料時(shí)，必須對(duì)聚苯乙烯進(jìn)行改性，強(qiáng)化膜層的附著能力。目前，常用的聚苯乙烯改性方法有兩種：第一種是物理共混改性法，在聚苯乙烯溶液中引入新的極性基團(tuán)，使涂料不再是非極性，而是部分極性，附著力能夠有效提高；第二種是化學(xué)接枝改性法，利用自由基增加涂層的附著力［7］。

物理共混改性加入的極性物質(zhì)通常有羥基、羧基、酰胺基、羰基，這些極性物質(zhì)會(huì)改變聚苯乙烯的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，聚苯乙烯不再是完全的非極性物質(zhì)，而是部分極性物質(zhì)，用聚苯乙烯膠液制備的涂料涂抹在金屬或木材上形成的涂層具有較好的附著力。

化學(xué)接枝改性主要是利用聚苯乙烯的化學(xué)特性實(shí)現(xiàn)的，在聚苯乙烯鏈上引入—OH，—CONH2，—COOCH3等極性基團(tuán)，有利于聚苯乙烯大分子鏈與其他物質(zhì)互相作用，進(jìn)而生成具有內(nèi)增塑效應(yīng)和柔性性能的側(cè)鏈鍵，使涂料的低溫柔韌性更好，防水效果更優(yōu)。化學(xué)接枝改性同時(shí)會(huì)引入酚醛樹脂等化學(xué)試劑作為改性添加劑，在提高專用涂料附著力的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)緩蝕作用。聚苯乙烯鏈節(jié)中的芐基位化學(xué)性質(zhì)十分活潑，在引發(fā)劑的作用下，芐基位上含有的α—H會(huì)自動(dòng)分解出初級(jí)自由基，再通過脫氫處理生成大分子自由基，大分子自由基能夠與溶劑中具有極性基團(tuán)的活潑單體進(jìn)行聚合，形成含有極性基團(tuán)的聚苯乙烯分子鏈，該聚苯乙烯具有很強(qiáng)的涂層附著力。

采用化學(xué)接枝改性得到的專用涂料安全性很高，不會(huì)產(chǎn)生污染。物理共混改性操作過程比較簡(jiǎn)單，成本低。與物理共混改性相比，化學(xué)接枝改性操作更加復(fù)雜，但改性后聚苯乙烯的附著性能更好、柔性更強(qiáng)。在不同情況下選擇的改性方法也不同［8］。

2 聚苯乙烯在室內(nèi)設(shè)計(jì)專用防水涂料中的應(yīng)用

在防水涂料領(lǐng)域，聚苯乙烯可以展示出良好的特性。由于聚苯乙烯自身不具備親水基團(tuán)，所以它的吸水率不高。聚苯乙烯分子的吸水率僅為0.002%，即使在潮濕的環(huán)境下，聚苯乙烯制品也不會(huì)出現(xiàn)變形，更不會(huì)出現(xiàn)膨脹起泡等現(xiàn)象，因此，借助聚苯乙烯這一特性可以制備防水涂料。目前，對(duì)防水涂料的性能有很高的要求，不僅要求強(qiáng)度高、耐侯性好、低溫柔韌性強(qiáng)，同時(shí)斷裂伸長(zhǎng)率也要很高。由于聚苯乙烯玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高，所以如果制備防水涂料，在柔韌性方面無法滿足要求，因此，必須要降低聚苯乙烯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。鄰苯二甲酸二丁酯的增塑作用明顯，將其與聚苯乙烯混合，可以降低聚苯乙烯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度［9］。

室內(nèi)設(shè)計(jì)防水涂料的制備方式為：（1）以丙酮、乙酸乙酯、甲苯為溶劑，鄰苯二甲酸二丁酯和十二烷基苯磺酸鈉為催化劑，制備防水涂料，將這種防水涂料涂抹在瓦愣紙箱或纖維板上能夠起到很好的防水防潮作用；（2）以丙酮、乙酸乙酯、甲苯為溶劑，聚氧乙烯辛基苯酚醚-10為乳化劑，制備的防水涂料為油水型防水涂料，涂抹在紙箱上可防止紙箱受潮；（3）聚乙烯醇水溶液在經(jīng)過一段時(shí)間的充分溶解沉淀后，會(huì)形成膠膜，這種膠膜的柔韌性和附著力都很好，所以利用乳化劑將聚乙烯醇水溶液膠膜與聚苯乙烯融合到一起，制備的涂料既具備柔韌性，也具備耐水性；（4）在聚苯乙烯泡沫塑料中同時(shí)加入三種改性劑（熟松香、環(huán)氧樹脂、甲苯二異氰酸酯），會(huì)生成一種具有降噪能力的防水涂料，這種防水涂料可以代替調(diào)和漆，在粉刷室內(nèi)墻壁中發(fā)揮與調(diào)和漆一樣的作用，同時(shí)起到降噪作用，使用這種防水涂料可以降低3 dB左右噪聲；（5）通過丙烯酸接枝對(duì)聚苯乙烯溶液進(jìn)行改性，改性后的溶液與石油瀝青混合到一起，是一種建筑防水涂料；（6）在聚苯乙烯水溶液中加入30.0～42.0 g二甲苯，5.0～8.0 g乙酸乙酯作增溶劑，1.0～1.2 g烷基酚聚氧乙烯醚和l.0～2.0 g十二烷基苯磺酸鈉作乳化劑，2.0～2.5 g的苯二甲酸二丁酯作增塑劑，在溶液中再注入80.0～100.0 g自來水，l.0～2.0 g乙二醇作改性劑或改良劑，0.4～0.7 g陶瓷基復(fù)合材料作增稠劑，0.3 g硬脂酸鋁作防沉淀劑，制備一種新型防水涂料，需要在60～70 ℃的恒溫條件下放置1.0～1.5 h，才能提高涂料的抗壓強(qiáng)度，起到真正的防水防潮作用。水油型防水涂料涂抹在室內(nèi)建筑上干燥十分迅速，表面光亮，與帶有顏色的色漿混合，可以提升室內(nèi)裝飾美感。

3 聚苯乙烯在室內(nèi)設(shè)計(jì)專用防腐涂料中的應(yīng)用

聚苯乙烯為惰性結(jié)構(gòu)，所以耐化學(xué)藥品腐蝕性很好，利用其制備防腐涂料可以取得很好的效果。但聚苯乙烯展現(xiàn)的成膜性能不好，需要加入具有內(nèi)增塑效果的軟單體，目前選用的最好的軟單體試劑為丙烯酸丁酯，通過化學(xué)接枝改性與聚苯乙烯融合到一起，提高聚苯乙烯膠膜的柔韌性，增加附著能力，使涂料具有抗腐蝕能力［10］。

利用松香和樹脂A催化聚苯乙烯膠體與乙酸乙酯融合到一起，形成的涂料不僅耐水性好，同時(shí)也能防止酸堿鹽的腐蝕，便于擦洗，干燥快速。以樹脂和適當(dāng)助劑作原料，與聚苯乙烯膠體相互作用，可以生成一種應(yīng)用在室內(nèi)地板上的涂料，防止稀酸、純堿等化學(xué)物質(zhì)腐蝕地面，延長(zhǎng)地板的使用壽命。選用二甲苯、乙酸乙酯和汽油作為溶劑，加入聚苯乙烯膠體，再利用鄰苯二甲酸二丁酯和聚氨酯的改性作用，生成一種新的防腐涂料，即使在濃酸堿的作用下，也很少會(huì)被腐蝕［11］。使用乙酸乙酯、氯仿、丙酮、乙酸異戊酯作為混合溶劑，加入聚苯乙烯制備的防腐涂料同樣能防止?jié)馑釢鈮A的腐蝕。

目前，還有一種新的制備防腐涂料的方法備受關(guān)注，配方為：30.00 g聚苯乙烯膠體，10.25 g改性樹脂，10.00 g乙酸乙酯，120 mL汽油，10.00 g乙烯-乙酸乙烯共聚物，100.00 g氯丁膠，在鄰苯二甲酸二丁酯的催化作用下充分溶解。生成的涂料抗腐蝕性極好，即使在水中浸泡10 d都不會(huì)出現(xiàn)起泡和脫落現(xiàn)象，在強(qiáng)酸強(qiáng)堿的環(huán)境下也可以浸泡10 h，無論是防銹性能、儲(chǔ)存穩(wěn)定性還是消泡能力都非常好［12］。

4 聚苯乙烯在室內(nèi)設(shè)計(jì)專用防銹涂料中的應(yīng)用

使用聚苯乙烯制備室內(nèi)防銹涂料時(shí)，可以選用具有良好耐水性的甲苯、乙酸乙酯和乙酸丁酯作為混合試劑，這樣可以縮短涂料的干燥時(shí)間，提高涂料的光澤性。在上述試劑中加入鐵紅防銹顏料，充分溶解后生成防銹涂料，這種防銹涂料制備成本低、生產(chǎn)過程簡(jiǎn)單、形成的涂膜硬度大。除了采用上述混合試劑制備防銹涂料外，也可以選用二甲苯、乙酸乙酯、2004溶劑汽油制備混合試劑，使用的改性劑為松香甘油酯，乳化劑為十二烷基苯磺酸鈉與聚乙烯醇復(fù)合乳化劑，通過低分子和高分子的同時(shí)乳化作用，將不具備水溶性的聚苯乙烯試劑調(diào)制成具備水溶性的聚苯乙烯膠液，使用這一膠液作為基礎(chǔ)材料制備防銹涂料。馬來酸酐、甲基丙烯酸和脂肪酸甘油酯同時(shí)作用，也可以用作改性劑，通過化學(xué)接枝使聚苯乙烯的分子上含有親水羧基，增強(qiáng)防銹涂料的親水性，甲基丙烯酸還能增強(qiáng)涂料的內(nèi)聚強(qiáng)度，脂肪酸甘油酯內(nèi)部分子中的不飽和鍵會(huì)與馬來酸酐發(fā)生共軛反應(yīng)，提高脂肪酸甘油酯分子的親水性羧基，將這一防銹涂料涂在建筑物上可以形成水性成膜物，性能好，防銹能力強(qiáng)。

5 聚苯乙烯在室內(nèi)設(shè)計(jì)專用防火涂料中的應(yīng)用

聚苯乙烯是一種易燃物質(zhì)，一旦燃燒就會(huì)產(chǎn)生大量煙霧，因此，使用聚苯乙烯作為基體材料制備防火涂料，需要加入阻燃劑，阻燃劑的類型有兩種，分別是反應(yīng)型和添加型。為了使防火涂料的防火性更強(qiáng)，要同時(shí)引入這兩種阻燃劑，以硫酸鉀為引發(fā)劑，將溶解在混合溶劑中的聚苯乙烯膠體分子鏈與三氯乙烯單體混合到一起，利用磷、氯、硼作為添加劑，進(jìn)一步增加防火涂料的防火能力。

使用聚苯乙烯制備防火涂料時(shí)，要對(duì)聚苯乙烯泡沫塑料進(jìn)行一系列的操作：洗滌、干燥、粉碎、溶解，使用增塑劑與聚苯乙烯反應(yīng)，通過攪勻、過濾生成黏稠的防火涂料基體材料，再利用阻燃劑增加涂料的防火性，通過研磨、過濾等一系列加工，最終生成防火涂料。在制備防火涂料時(shí)，可以在聚苯乙烯膠液中加入一些質(zhì)地輕柔、透明度高的白色硅酸鹽水泥，提高材料的耐磨性，使材料具有更長(zhǎng)的使用時(shí)間。

6 結(jié)語

目前，人們對(duì)室內(nèi)涂料的要求越來越高，聚苯乙烯為惰性結(jié)構(gòu)，且不具備親水基團(tuán)，將其應(yīng)用在室內(nèi)設(shè)計(jì)專用涂料的制備上可以提高涂料的綜合性能。改性后的聚苯乙烯涂料同時(shí)具備耐水性、耐化學(xué)藥品腐蝕性和耐磨性，各項(xiàng)性能優(yōu)越，成本較低，未來將有很好的發(fā)展前景。