非溶劑型熱介質法消泡回收聚苯乙烯泡沫塑料

張頌培，劉英俊

（北京工商大學化工學院，北京100048）

非溶劑型熱介質法消泡回收聚苯乙烯泡沫塑料

張頌培，劉英俊

（北京工商大學化工學院，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。非溶劑型熱介質法分別采用20%氯化鈣水溶液作水性介質，液體石蠟和固體石蠟混合物作油性介質，消泡操作溫度110℃～130℃，可減容30倍，回收物料密度達到0.9 g/cm3，適于下游產品加工應用。

聚苯乙烯泡沫塑料；消泡減容；非溶劑型熱介質法

目前，我國聚苯乙烯（PS）泡沫塑料制品的產量已近30萬t，其中大部分用于工業儀器儀表、冰箱、彩電、摩托車等減震包裝襯墊物，使用過程非常短暫。這類泡沫塑料作為商品的使用性能已完成，但作為材料從生產到使用相對時間短，也未受到強烈的光、熱、機械力的作用，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。從文獻資料來看，利用消泡減容方式對聚苯乙烯泡沫塑料回收利用技術得到了應有的重視。文獻［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]；成都有機硅研究中心采用可發性凝膠縮孔劑使PS泡沫凝膠化，經擠出造粒風干制成再生可發性PS顆粒；河北工學院采用振動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用研究[3]；王海濤等則利用天然有機溶劑、沉淀劑等3種試劑使泡沫塑料減容[4,5]。鑒于PS泡沫塑料回收技術的實際應用還存在著不同的問題[6]，針對消泡減容工藝進行了進一步研究，并在利用非溶劑型熱介質法對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，其對更好地利用PS泡沫塑料具有重要意義。

1 實驗方法

1.1 非溶劑型熱介質消泡能力實驗

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間。

1.2 介質殘留量測定

稱取一定量的聚苯乙烯泡沫塑料，在120℃的油性介質中消泡減容后，取出用玻璃棒擠壓，冷卻后稱重，所得數據見表1。

表1 消泡減容物料中油性介質的含量

1.3 消泡減容物料的密度測定

油性介質消泡所得物料的密度可采用懸浮在已知體積的水中測量其體積的辦法得到，見表2。

表2 油性介質消泡減容物料的密度

2 結果與分析

在比較已有消泡處理PS泡沫塑料研究成果和技術路線優劣的基礎上，提出使用不能溶解聚苯乙烯的非溶劑型物質作為消泡介質。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，避免熱氧降解反應發生，從而使消泡回收的物料仍保持良好的材料性能。

2.1 水性介質消泡法

所用水性介質，實質上是添加有5%～30%氯化鈣等無機鹽的水溶液。以水性介質為熱消泡載體，在不同溫度下對泡沫塑料片的消泡效果見表3，結果表明只要水性介質的溫度達到120℃以上，就可以看到明顯的消泡作用?？紤]到高溫對聚苯乙烯大分子的破壞，認為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中的消泡時間

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，而且有的經清洗后還會帶有水分，對帶水、帶油污的發泡片材進行消泡試驗，結果表明少量水分和油污不影響消泡效果。

水性介質消泡法所使用的水溶液，其溶質氯化鈣等要有部分殘留在已消泡的物料中，如果該溶質對下游產品使用無害，因其價格不高，可不必去除，共同作為減容回收物料使用，消泡時只需補充一定濃度的溶質即可連續進行操作。如需去除溶質，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。

2.2 油性介質消泡法

實驗所用油性介質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中的消泡試驗結果。可以看出，聚苯乙烯泡沫塑料在油性介質中只要達到100℃以上的溫度就可消泡減容，而達到120℃以上溫度時，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題，認為操作溫度以110～120℃為宜。

表4 泡沫塑料片在不同溫度油性介質中的消泡時間

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

2.3 消泡減容物料的性質

由表1可知，在實驗室條件下所得消泡物料中大約含有原泡沫塑料質量20%左右的油性介質。由于石蠟類介質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，而在工業化裝置中可通過擠壓的辦法將油性介質盡可能多地回收并循環使用。

由表2可知，用油性介質對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，而且從泡沫塑料0.03 g/cm3左右的密度已消泡減容回復到30倍以上的密度，已完全達到預期的消泡減容目的，不影響下游產品加工使用。

為了驗證消泡效果，將消泡減容回收料樣品送國家塑料產品質量監督檢驗測試中心檢測，采用GB1033-1986標準中的D法——密度梯度柱法，其結果為0.905 g/cm3，與本實驗結果一致。

3 結論

回收利用聚苯乙烯泡沫塑料可用不同的消泡減容方法。非溶劑型熱介質法消泡減容有水性和油性介質兩種方式。考慮到高溫對聚苯乙烯大分子的破壞，以水性介質或油性介質為熱載體，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，可減容30倍，物料密度約0.9 g/cm3，完全適于下游產品加工使用。

非溶劑型熱介質法消泡減容采用對聚苯乙烯不溶解的非溶劑型物質作為消泡介質，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的發生，從而使消泡回收的物料仍保持良好的材料性能，這對PS消泡物料的進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]，城市環境與城市生態，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用研究[J].中國塑料，2002(12)：87-89.

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

[4] 王海濤，張天勝，王華山.天然有機溶劑回收聚苯乙烯泡沫塑料的研究[J].中國塑料，2001(8)：79-82.

[5] 葉先運.溶劑法回收利用聚苯乙烯泡沫塑料技術研究[J].湖北汽車工業學院學報，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研究進展[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，促進循環經濟發展[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，主要從事教學與應用化學基礎研究，發表論文20余篇。