聚苯乙烯（ＰＳ）是一種無定型的線型聚合物，ＰＳ產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，兼具質輕美觀等優點，是世界上應用**廣泛的塑料之一，并且多為一次性使用，用后即成為廢品［１］。 隨著我國城市化進程的加快，城市垃圾的產生量急劇上升。我國目前僅電視機用ＰＳＦ包裝材料每年廢棄量就達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 的密度小（０．０２～０．０４ｇ／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 發泡塑料的化學性質比較穩定，具有抗腐蝕，耐老化等特點，在自然界中不易老化腐爛，難于自然降解和被微生物降解，不為自然環境所親和，而且廢ＰＳ 本身帶有各種有毒化學物質。

填埋和焚燒是人們處理廢棄ＰＳ常用的兩種方法。然而這兩種方法會造成資源浪費和嚴重的環境問題，由此產生的大量“白色垃圾”已成為當今環境保護的一大難題。若通過再生利用技術不僅可以消除其對環境的污染，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發泡塑料為主的改性樹脂乳液制備防水涂料。

２ 實驗部分

２．１ 原料及儀器

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

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 分攪拌制成油相液。將該油相液倒入裝有電動攪拌器、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　ＤＢＳ、 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 初級防水涂料。

２．２．１ 改性工藝

將上述乳液初級防水涂料溫度升至（７０～７５）℃，分
別滴加有機硅單體硅烷偶聯劑（ＫＨ－５７０）１％～２％和丙烯酸（ＡＡ）　３％、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 涂料技術性能

（１）耐水性的測試

取（０．３～０．４）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，詳細記錄觀察結果，判斷其耐水性能。

（２）粘度的測試

根據ＧＢ１７２３－７９ 采用ＮＤＪ－１ 型旋轉粘度計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 結果與討論

３．１ 乳化溫度對涂料性能的影響

乳化是一個需要外界向體系輸送能量的過程，而保持一定的乳化反應溫度是決定乳液穩定性的一個重要因素。反應溫度過高，由于分子熱運動的過分加劇，而引起“破乳”現象。
按２．２的合成工藝，每次將６．９ｇ　ＰＳ泡沫溶入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行試驗，制備防水涂料，并對涂料表干時間和耐水性進行測試，結果如表１所示。



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

３．２ 混合溶劑用量對涂料性能的影響

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

３．３ 增塑劑用量對涂料性能的影響

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，改變涂膜的附著力、柔韌性等。　反應溫度在（５０～５５）℃下，對加入（１．５～２．０）ｇ增塑劑分別進行試驗，其涂料的表干時間和耐水性結果如表３所示。

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

３．４ 乳化劑用量對涂料性能的影響

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僅改變乳化劑的用量，分別進行試驗，并對涂料表干時間和耐水性進行測試，其結果如表４所示。

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

３．５ 有機硅用量對涂料性能的影響

聚苯乙烯是一種弱極性剛性鏈高分子［５］，耐水、耐 酸堿性強，但其硬度大、強度小，單獨作為成膜物時 附著力差，且膜脆［６］，與其它極性強的高分子或無機 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，必須對其進行改性［５］，以提高 回收的利用價值。

聚苯乙烯改性是依賴接枝上去的單體化學性質或 物理性質來實現的［５，７，１１］，即在非極性或弱極性鏈上接 入極性官能團。聚苯乙烯（ＰＳ）結構中苯環所對應碳 原子上的氫較活潑，因此可利用引發劑攻擊此氫產生 激活點形成自由基，高分子自由基引發活潑單體丙烯 酸、丙烯酸丁酯、Ｎ－ 羥甲基丙烯酰胺發生自由基共 聚反應［１２］，在ＰＳ的分子鏈上形成一些含極性基團如羧 基、酯基等側鏈［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定性方面得到改善，以不 同用量有機硅偶聯劑（ＫＨ－５７０）對涂料進行改性，其 試驗結果如表５所示。



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

３．６ 活性單體對涂料性能的影響

為使涂膜的附著力和強度得到相應的改善，實驗中加入丙烯酸、丙烯酸丁酯等活性單體進行改性，活性單體對涂料附著力和強度的影響其結果如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度均得到較大的提高，若只加入某一種活性單體時，改善的效果不明顯，這是因為活性單體與ＰＳ 發生的是自由基共聚反應，單一活性單體所形成的自由 基參與自由基共聚反應的效率不如混合單體自由基參與自由基共聚反應效率高，因此實驗中選擇混合活性 單體進行改性。

４ 結　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 應溫度為（７０～７５）℃，反應時間為（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 結皮，粘度為６７ｍＰａ·ｓ；干燥時間為１５ｍｉｎ；耐水時 間＞３６０ｈ，是較理想的水乳型防水涂料。

（２）　涂料生產工藝簡單，施工前可根據實際需要用 水調節粘度，化學性質穩定，價格低廉；它可代替防潮 油用于瓦楞紙箱，還可用于纖維板的防水。