[发明专利]一种废弃聚苯乙烯改性阳离子聚氨酯乳液的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种废弃聚苯乙烯改性阳离子聚氨酯乳液的制备方法，属于聚氨酯改性技术领域。

背景技术

水性聚氨酯现在广泛应用于皮革涂饰剂、木器漆、胶黏剂、涂料等行业，已经开始逐步取代溶剂型聚氨酯。在这些应用中，大多用的都是阴离子水性聚氨酯，在这方面的研报道很多，而阳离子水性聚氨酯方面的研究较少，这主要是因为阳离子水性聚氨酯在制备过程中使预聚体季铵盐化的工艺复杂，加之成本比较高，乳化产品稳定性也比阴离子水性聚氨酯差。与阴离子水性聚氨酯相比较，阳离子水性聚氨酯有其独特的性能，应用价值较大，幵发新型阳离子水性聚氨酯具有重要的研究意义。现在石油资源日益枯竭、石化产品价格不断走高，对可再生能源进行研究已经势在必行，用生物质多元醇代替石化原料来生产聚氨酯是可行的趋势，生物质多元醇主要有植物油、植物纤维素、木质素等，据报道，生物质多元醇相比于石油多元醇能耗降低达到左右，不可再生能源消耗降低了，使用生物质聚氨酯能够少向大气中排放二氧化碳。

现有阳离子聚氨酯通过有机硅进行改性，二氧化硅颗粒不易受到分子链牵制，导致运动困难，发生团聚，而通过丙烯酸进行改性，其硬度光泽较低，与此同时在市政固体垃圾、农业生产中存在大量废弃塑料，因其在自然界难以生物分解形成白色污染。塑料的主要成分是聚合烯烃，已经开展的废弃塑料热高温裂解或催化裂解制备不饱和烃的研究较多，很多情况下只侧重于制备可燃气体。聚合烯烃结构致密，其裂解属于随机的自由基反应，裂解油中含有大量烯烃、芳烃等不饱和烃，通过对其有效的裂解，通过烯烃和不饱和烃进行改性制备阳离子聚氨酯很有必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前阳离子聚氨酯通过有机硅进行改性，二氧化硅颗粒不易受到分子链牵制，导致运动困难，发生团聚，而通过丙烯酸进行改性，其硬度光泽较低的问题，提供了一种通过将聚苯乙烯废弃塑料回收裂解制备裂解油，随后在裂解油中烯烃和芳烃进行开环和改性，使其氧化交联，大大改善阳离子聚氨酯的力学性能和分散性能。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

（1）收集废弃聚苯乙烯，将其置于40～55℃质量浓度为10%的碳酸氢钠溶液中，浸泡处理25～30min，随后在20～30r/min下搅拌摩擦10～15min，去除表面污垢，取出并用清水洗涤3～5次，在20～30℃下自然风干3～5h；

（2）选取上述晾干的聚苯乙烯，将其气流粉碎制备得粒径大小为1cm的聚苯乙烯颗粒，随后按聚苯乙烯颗粒与二氧化钛粉末质量比5:1，将其置于高压反应釜中，打开排气阀，对其通氮气排除空气，在60～80r/min下，按10℃/min的速度缓慢升温加热至400～450℃，使其裂解反应35～40min；

（3）待裂解完成后，收集裂解液并对其抽滤，收集滤液，在60～80℃下干燥6～8h，制备得裂解油，随后在干燥氮气保护下，按裂解油与二乙醇胺质量比5:1，搅拌混合并置于四口烧瓶中，随后加热升温至40～50℃，使其开环反应25～30min，待反应完成后，使其自然冷却至20～30℃，制备得开环裂解油；

（4）按重量份数计，选取35～65份开环裂解油、5～10份二乙基甲苯二胺、5～10份异佛尔酮二异氰酸酯、3～5份聚丙二醇和22～40份丙酮，依次添加至四口烧瓶中，搅拌混合并置于80℃下反应1～2h，待反应完成后，使其自然冷却，降温至40～50℃，随后继续添加与开环裂解油质量相同的N-甲基二乙醇胺，缓慢升温至55～60℃，搅拌反应1～2h；

（5）待反应结束后，停止加热使其自然冷却至30～35℃，用冰醋酸溶液调节pH至7.0，在1200～1500r/min下搅拌混合10～15min，随后继续添加开环裂解油质量1/2的去离子水，使其乳化混合45～60min，即可制备得一种废弃聚苯乙烯改性阳离子聚氨酯乳液。

本发明的应用方法：按油墨连接料与上述制备的改性阳离子聚氨酯乳液质量比1:5～1:7，将油墨连接料加入聚氨酯乳液中，再向其中加入与油墨连接料质量比为1:8～1:10的大豆卵磷脂，搅拌混合均匀后，在三辊机中经粗磨、精磨和出料制得色浆，按质量比1:3～1:5，将聚氨酯乳液加入色浆中，磁力搅拌混合均匀后制得聚氨酯油墨。该油墨连接料分散性较好，不易团聚。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明制备的改性阳离子聚氨酯，分散性较好，储存稳定期可达6个月不发生沉降，且胶膜硬度增强，摆杆硬度可达0.8～0.9；