聚苯乙烯（ＰＳ）是一種無定型的線型聚合物，ＰＳ產(chǎn)品有普通聚苯乙烯塑料和聚苯乙烯泡沫塑料（ＰＳＦ）之分，后者具有隔熱、隔音、防震、防水、耐酸堿等特性，兼具質(zhì)輕美觀等優(yōu)點(diǎn)，是世界上應(yīng)用**廣泛的塑料之一，并且多為一次性使用，用后即成為廢品［１］。 隨著我國城市化進(jìn)程的加快，城市垃圾的產(chǎn)生量急劇上升。我國目前僅電視機(jī)用ＰＳＦ包裝材料每年廢棄量就達(dá)１．５萬ｔ以上，而用于一次性快餐飯盒的ＰＳＦ廢棄量就更為驚人［２］。由于ＰＳ 的密度�。ǎ埃�０２～０．０４ｇ／ｃｍ３），因此，廢棄以后所占的空間體積很大，且易燃燒，存在安全隱患問題；另外ＰＳ 發(fā)泡塑料的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，具有抗腐蝕，耐老化等特點(diǎn)，在自然界中不易老化腐爛，難于自然降解和被微生物降解，不為自然環(huán)境所親和，而且廢ＰＳ 本身帶有各種有毒化學(xué)物質(zhì)。

填埋和焚燒是人們處理廢棄ＰＳ常用的兩種方法。然而這兩種方法會(huì)造成資源浪費(fèi)和嚴(yán)重的環(huán)境問題，由此產(chǎn)生的大量“白色垃圾”已成為當(dāng)今環(huán)境保護(hù)的一大難題。若通過再生利用技術(shù)不僅可以消除其對(duì)環(huán)境的污染，而且還可以使它變廢為寶［３］。如可以利用廢塑料和粉煤灰制做建筑用瓦、利用廢聚苯乙烯泡沫 塑料制做隔熱保溫材料、利用廢泡沫塑料制做防水涂料等［４］。本文就是選擇合適的改性劑，以廢ＰＳ發(fā)泡塑料為主的改性樹脂乳液制備防水涂料。

２ 實(shí)驗(yàn)部分

２．１ 原料及儀器

原料：乙酸乙酯、乙酸丁酯（工業(yè)級(jí)），　鄰苯二 甲酸二辛酯（化學(xué)純），�。危�羥甲基丙烯酰胺（化學(xué)純，上�；瘜W(xué)試劑公司），　丙烯酸（ＡＡ）、丙烯酸羥乙酯（工業(yè)級(jí)）、丙烯酸丁酯（ＢＡ，化學(xué)純，北京東方化工 廠），十二烷基苯磺酸鈉（ＤＢＳ，化學(xué)純，萊陽化工實(shí) 驗(yàn)廠），ＯＰ－１０非離子表面活性劑（乳化劑，工業(yè)級(jí)）， ＭＳ－１ 陽離子表面活性（乳化劑，工業(yè)級(jí)），Ｎ－ 甲基 丙烯酰氧基三甲氧基硅烷（ＫＨ －５７０，工業(yè)級(jí)�。�。
儀器：ＪＪ－１型　電動(dòng)攪拌機(jī)（常州國華電器有限 公司），ＮＤＪ－１ 型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)（上海天平儀器廠），ＱＨＱ 型涂膜鉛筆劃痕硬度儀（天津市森日達(dá)科技商 貿(mào)有限公司�。�，ＱＦＺ－ＩＩ型漆膜附著力測試儀（天津 市科聯(lián)材料試驗(yàn)廠）。

２．２ 乳液防水涂料的制備

將廢聚苯乙烯泡沫塑料用水洗凈、晾干、粉碎，按 一定比例加入到混合溶劑（無水乙醇、甲苯、汽油、乙 酸乙酯）中，邊加邊攪拌，使其完全溶解，待成粘稠 狀后，再加入一定量的增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯，充 分?jǐn)嚢柚瞥捎拖嘁�。將該油相液倒入裝有電動(dòng)攪拌器、回流冷凝管的５００ｍＬ四口燒瓶中（置于有控溫裝 置的水浴中），在一定溫度下（４０℃）恒溫充分溶解１ｈ 后　，升溫至５５℃加入一定量（３．３％）的乳化劑�。模拢�、 ＯＰ－１０ 或ＭＳ－１，快速攪拌均勻，然后在激烈攪拌下 慢慢加入一定量的水得到乳白色水包油（Ｏ／Ｗ）型乳狀 初級(jí)防水涂料。

２．２．１ 改性工藝

將上述乳液初級(jí)防水涂料溫度升至（７０～７５）℃，分
別滴加有機(jī)硅單體硅烷偶聯(lián)劑（ＫＨ－５７０）１％～２％和丙烯酸（ＡＡ）�。常�、丙烯酸羥乙酯４％、Ｎ－羥甲基丙烯酰胺４％，（１～１．５）ｈ滴完，然后保溫（１～２）ｈ，降溫至４０℃出料，得到成品涂料。

２．２．２ 涂料技術(shù)性能

（１）耐水性的測試

�。ǎ埃�３～０．４）ｇ的涂料均勻涂在（６×４）ｃｍ的玻璃片上，晾干后再在５０℃烘箱中烘２ｈ，將玻璃片邊緣用蠟封住放入水中，開始每１０ｍｉｎ 觀察一次，１ｈ 后每３０ｍｉｎ觀察一次，三次之后每１ｈ觀察一次，**后每天觀察一次，詳細(xì)記錄觀察結(jié)果，判斷其耐水性能。

（２）粘度的測試

根據(jù)ＧＢ１７２３－７９ 采用ＮＤＪ－１ 型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測試防水涂料乳液的粘度。

（３）吸水率的測試

取下玻璃片上已涂好的干燥涂膜，稱重，浸入蒸餾水中７２ｈ，取出后用濾紙吸干膜表面，稱重，計(jì)算吸水率。
吸水率＝ 所吸水的重量／ 干燥涂膜重量×１００％

（４）涂膜硬度的測試

根據(jù)ＧＢ６７３９－８６ 采用ＱＨＱ－ 型涂膜鉛筆劃痕硬度儀測試干燥的膜片硬度。

３ 結(jié)果與討論

３．１ 乳化溫度對(duì)涂料性能的影響

乳化是一個(gè)需要外界向體系輸送能量的過程，而保持一定的乳化反應(yīng)溫度是決定乳液穩(wěn)定性的一個(gè)重要因素。反應(yīng)溫度過高，由于分子熱運(yùn)動(dòng)的過分加劇，而引起“破乳”現(xiàn)象。
按２．２的合成工藝，每次將６．９ｇ�。校优菽�溶入１０ｇ混合溶劑中，溶解后加入增塑劑１．７２ｇ、乳化劑１．０ｇ、水７．６ｇ，在（２０～８０）℃的不同溫度下分別進(jìn)行試驗(yàn)，制備防水涂料，并對(duì)涂料表干時(shí)間和耐水性進(jìn)行測試，結(jié)果如表１所示。



從表１可以看出，隨著反應(yīng)溫度的升高，涂料耐水時(shí)間延長，當(dāng)反應(yīng)溫度為（５０～５５）℃時(shí)，耐水性**好；反應(yīng)溫度再升高，耐水性反而更差，說明反應(yīng)溫度過低或過高對(duì)防水涂料的耐水性都不利；另外，在(５０～５５）℃時(shí)，涂料表面干燥時(shí)間相對(duì)稍長一些，但 綜合考慮，選擇反應(yīng)溫度為（５０～５５）℃。

３．２ 混合溶劑用量對(duì)涂料性能的影響

按上述配比，反應(yīng)溫度為（５０～５５）℃，在（６～２５）ｇ僅 改變混合溶劑的用量，分別進(jìn)行試驗(yàn)，并對(duì)涂料表干時(shí)間和耐水性進(jìn)行測試，其結(jié)果如表２所示。從表２可以看出，隨著混合溶劑用量的增加，涂料干燥時(shí)間延長，而耐水時(shí)間先增加后縮短，而后又稍有延長；混合溶劑越少干燥時(shí)間越短，但此時(shí)涂膜的耐水性太差。綜合考慮，混合溶劑用量為１０ｇ，涂膜干燥時(shí)間短，耐水性能好。

３．３ 增塑劑用量對(duì)涂料性能的影響

增塑劑可以改變涂膜的韌性，它能降低玻璃化溫度，使高彈性在較低溫度下出現(xiàn)，改變涂膜的附著力、柔韌性等。　反應(yīng)溫度在（５０～５５）℃下，對(duì)加入（１．５～２．０）ｇ增塑劑分別進(jìn)行試驗(yàn)，其涂料的表干時(shí)間和耐水性結(jié)果如表３所示。

從表３可以看出，增塑劑用量為１．７ｇ時(shí)，耐水時(shí)間**長；增塑劑用量再增大時(shí)，涂料耐水時(shí)間反而縮短。說明增塑劑用量過多或過少對(duì)所得防水涂料的性能均不利，通過坐標(biāo)作圖選擇增塑劑用量為１．７２ｇ。

３．４ 乳化劑用量對(duì)涂料性能的影響

按前面所討論的**佳配比與條件制備防水涂料，在（０．５～２．５）ｇ僅改變?nèi)榛瘎┑挠昧�，分別進(jìn)行試驗(yàn)，并對(duì)涂料表干時(shí)間和耐水性進(jìn)行測試，其結(jié)果如表４所示。

從表４可以看出，當(dāng)乳化劑用量為１．０ｇ時(shí)，涂料的耐水時(shí)間**長。隨著乳化劑用量的增多，耐水時(shí)間先延長后縮短。雖然在乳化劑用量為１．０ｇ時(shí)干燥時(shí)間相對(duì)較長，但相對(duì)而言是可行的，于是綜合考慮選擇 乳化劑用量為１．０ｇ。

３．５ 有機(jī)硅用量對(duì)涂料性能的影響

聚苯乙烯是一種弱極性剛性鏈高分子［５］，耐水、耐 酸堿性強(qiáng)，但其硬度大、強(qiáng)度小，單獨(dú)作為成膜物時(shí) 附著力差，且膜脆［６］，與其它極性強(qiáng)的高分子或無機(jī) 填料相容性不好，因此，在廢聚苯乙烯泡沫塑料（ＰＳＦ）的回收利用中，必須對(duì)其進(jìn)行改性［５］，以提高 回收的利用價(jià)值。

聚苯乙烯改性是依賴接枝上去的單體化學(xué)性質(zhì)或 物理性質(zhì)來實(shí)現(xiàn)的［５，７，１１］，即在非極性或弱極性鏈上接 入極性官能團(tuán)。聚苯乙烯（ＰＳ）結(jié)構(gòu)中苯環(huán)所對(duì)應(yīng)碳 原子上的氫較活潑，因此可利用引發(fā)劑攻擊此氫產(chǎn)生 激活點(diǎn)形成自由基，高分子自由基引發(fā)活潑單體丙烯 酸、丙烯酸丁酯、Ｎ－ 羥甲基丙烯酰胺發(fā)生自由基共 聚反應(yīng)［１２］，在ＰＳ的分子鏈上形成一些含極性基團(tuán)如羧 基、酯基等側(cè)鏈［１０，　１１］，這樣可以提高ＰＳ涂料成膜物 的附著力和柔韌性。另外，在ＰＳ 表面接枝低表面能 硅烷偶聯(lián)劑，可改善該涂料的耐水性、耐沾污性等，使 其綜合性能大大提高。
為使涂膜在耐水性和穩(wěn)定性方面得到改善，以不 同用量有機(jī)硅偶聯(lián)劑（ＫＨ－５７０）對(duì)涂料進(jìn)行改性，其 試驗(yàn)結(jié)果如表５所示。



由表５可見，在一定配方下，隨著有機(jī)硅含量的增加，涂膜的耐水性提高，超過２％ 時(shí)，其耐水性提高不大，涂料穩(wěn)定性降低，而有機(jī)硅偶聯(lián)劑的用量２％時(shí)效果**佳。

３．６ 活性單體對(duì)涂料性能的影響

為使涂膜的附著力和強(qiáng)度得到相應(yīng)的改善，實(shí)驗(yàn)中加入丙烯酸、丙烯酸丁酯等活性單體進(jìn)行改性，活性單體對(duì)涂料附著力和強(qiáng)度的影響其結(jié)果如６所示。

由表６可見，加入混合活性單體后涂膜的附著力和強(qiáng)度均得到較大的提高，若只加入某一種活性單體時(shí)，改善的效果不明顯，這是因?yàn)榛钚詥误w與ＰＳ 發(fā)生的是自由基共聚反應(yīng)，單一活性單體所形成的自由 基參與自由基共聚反應(yīng)的效率不如混合單體自由基參與自由基共聚反應(yīng)效率高，因此實(shí)驗(yàn)中選擇混合活性 單體進(jìn)行改性。

４ 結(jié)　論

（１）　廢聚苯乙烯泡沫塑料可以制成水乳型防水涂料。制備防水涂料的**佳配方為泡沫塑料１００ｇ、混合 溶劑１４５ｇ、增塑劑（鄰苯二甲酸二辛酯）２５．５ｇ、乳 化劑１３ｇ、水１１０ｇ、有機(jī)硅單體１２％、ＫＨ－５７０　１％、 ＡＡ　３％、Ｎ－ 羥甲基丙烯酰胺　４％、羥乙酯４％，其反 應(yīng)溫度為（７０～７５）℃，反應(yīng)時(shí)間為（２～３）ｈ。按此配方 和條件制備的防水涂料是一種均勻的乳白色液體，無 結(jié)皮，粘度為６７ｍＰａ·ｓ；干燥時(shí)間為１５ｍｉｎ；耐水時(shí) 間＞３６０ｈ，是較理想的水乳型防水涂料。

（２）　涂料生產(chǎn)工藝簡單，施工前可根據(jù)實(shí)際需要用 水調(diào)節(jié)粘度，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，價(jià)格低廉；它可代替防潮 油用于瓦楞紙箱，還可用于纖維板的防水。