张颂培，刘英俊

（北京工商大学化工学院，北京100048）

非溶剂型热介质法消泡回收聚苯乙烯泡沫塑料

张颂培，刘英俊

（北京工商大学化工学院，北京100048）

回收利用聚苯乙烯泡沫塑料可用不同的消泡减容方法。非溶剂型热介质法分别采用20%氯化钙水溶液作水性介质，液体石蜡和固体石蜡混合物作油性介质，消泡操作温度110℃～130℃，可减容30倍，回收物料密度达到0.9 g/cm3，适于下游产品加工应用。

聚苯乙烯泡沫塑料；消泡减容；非溶剂型热介质法

目前，我国聚苯乙烯（PS）泡沫塑料制品的产量已近30万t，其中大部分用于工业仪器仪表、冰箱、彩电、摩托车等减震包装衬垫物，使用过程非常短暂。这类泡沫塑料作为商品的使用性能已完成，但作为材料从生产到使用相对时间短，也未受到强烈的光、热、机械力的作用，因此除表面受到一定程度的污染外，其材料性能保持良好，完全可以作为再生资源加以回收利用。从文献资料来看，利用消泡减容方式对聚苯乙烯泡沫塑料回收利用技术得到了应有的重视。文献［1］把PS泡沫塑料溶于芳烃或卤代烃，将其制成涂料或改性防水材料、热熔型粘合剂[2]；成都有机硅研究中心采用可发性凝胶缩孔剂使PS泡沫凝胶化，经挤出造粒风干制成再生可发性PS颗粒；河北工学院采用振动加热炉收缩法研究废旧PS泡沫塑料再生；还有其他这方面的应用研究[3]；王海涛等则利用天然有机溶剂、沉淀剂等3种试剂使泡沫塑料减容[4,5]。鉴于PS泡沫塑料回收技术的实际应用还存在着不同的问题[6]，针对消泡减容工艺进行了进一步研究，并在利用非溶剂型热介质法对聚苯乙烯泡沫塑料消泡减容工艺方面获得突破，该法所得消泡物料密度为原发泡料的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，其对更好地利用PS泡沫塑料具有重要意义。

1 实验方法

1.1 非溶剂型热介质消泡能力实验

将裁成3×3 cm大小的聚苯乙烯泡沫片材投入到水性或油性介质中，片材先膨胀，然后冒气泡收缩，直至收缩到一定程度并不再冒气泡。记录不同温度下的消泡时间。

1.2 介质残留量测定

称取一定量的聚苯乙烯泡沫塑料，在120℃的油性介质中消泡减容后，取出用玻璃棒挤压，冷却后称重，所得数据见表1。

表1 消泡减容物料中油性介质的含量

1.3 消泡减容物料的密度测定

油性介质消泡所得物料的密度可采用悬浮在已知体积的水中测量其体积的办法得到，见表2。

表2 油性介质消泡减容物料的密度

2 结果与分析

在比较已有消泡处理PS泡沫塑料研究成果和技术路线优劣的基础上，提出使用不能溶解聚苯乙烯的非溶剂型物质作为消泡介质。与溶剂法相反，这是全新的思路和方法；和热熔法不同，仅需加热到聚苯乙烯的软化温度而不需使其熔融，避免热氧降解反应发生，从而使消泡回收的物料仍保持良好的材料性能。

2.1 水性介质消泡法

所用水性介质，实质上是添加有5%～30%氯化钙等无机盐的水溶液。以水性介质为热消泡载体，在不同温度下对泡沫塑料片的消泡效果见表3，结果表明只要水性介质的温度达到120℃以上，就可以看到明显的消泡作用。考虑到高温对聚苯乙烯大分子的破坏，认为120～130℃是比较适宜的消泡工艺操作温度。

表3 泡沫塑料片在不同温度水性介质中的消泡时间

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，而且有的经清洗后还会带有水分，对带水、带油污的发泡片材进行消泡试验，结果表明少量水分和油污不影响消泡效果。

水性介质消泡法所使用的水溶液，其溶质氯化钙等要有部分残留在已消泡的物料中，如果该溶质对下游产品使用无害，因其价格不高，可不必去除，共同作为减容回收物料使用，消泡时只需补充一定浓度的溶质即可连续进行操作。如需去除溶质，用清水洗涤消泡后的物料即可，该洗涤液仍可用于配制消泡介质。

2.2 油性介质消泡法

实验所用油性介质为液体石蜡和固体石蜡按一定比例的混合物，表4为PS泡沫塑料在油性介质中的消泡试验结果。可以看出，聚苯乙烯泡沫塑料在油性介质中只要达到100℃以上的温度就可消泡减容，而达到120℃以上温度时，其消泡快慢已可与溶剂法的良溶剂相比拟，甚至更快。考虑到聚苯乙烯大分子的热降解问题，认为操作温度以110～120℃为宜。

表4 泡沫塑料片在不同温度油性介质中的消泡时间

同样PS泡沫塑料表面的水及油污不影响消泡的效果，但因水分挥发会带走部分热量，消泡容器上方有水汽，因此要消泡的聚苯乙烯泡沫塑料应尽可能干燥。

2.3 消泡减容物料的性质

由表1可知，在实验室条件下所得消泡物料中大约含有原泡沫塑料质量20%左右的油性介质。由于石蜡类介质在塑料加工中常作为助剂使用，故可作为回收物料的一部分加以利用，而在工业化装置中可通过挤压的办法将油性介质尽可能多地回收并循环使用。

由表2可知，用油性介质对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，虽然仍低于透明聚苯乙烯（1.1 g/cm3）和高抗冲聚苯乙烯（1.0 g/cm3）的密度，考虑到回收物料中还残存有20%左右的密度低于0.9 g/cm3的油性介质，而且从泡沫塑料0.03 g/cm3左右的密度已消泡减容回复到30倍以上的密度，已完全达到预期的消泡减容目的，不影响下游产品加工使用。

为了验证消泡效果，将消泡减容回收料样品送国家塑料产品质量监督检验测试中心检测，采用GB1033-1986标准中的D法——密度梯度柱法，其结果为0.905 g/cm3，与本实验结果一致。

3 结论

回收利用聚苯乙烯泡沫塑料可用不同的消泡减容方法。非溶剂型热介质法消泡减容有水性和油性介质两种方式。考虑到高温对聚苯乙烯大分子的破坏，以水性介质或油性介质为热载体，110～130℃是比较适宜的消泡操作温度。消泡物料含有20%油性介质，可减容30倍，物料密度约0.9 g/cm3，完全适于下游产品加工使用。

非溶剂型热介质法消泡减容采用对聚苯乙烯不溶解的非溶剂型物质作为消泡介质，仅需加热到聚苯乙烯的软化温度而不需使其熔融，避免了热熔法中热氧降解反应的发生，从而使消泡回收的物料仍保持良好的材料性能，这对PS消泡物料的进一步加工利用具有重要的意义。

[1] 王 娟.利用废聚苯乙烯泡沫塑料制取涂料的研究[J]，城市环境与城市生态，2003(2)：48-49.

[2] 李春生，张 瑾，解竹柏，等.废PS泡沫塑料作为热熔粘合剂的应用研究[J].中国塑料，2002(12)：87-89.

[3] 梅允福.废旧聚苯乙烯和发泡聚苯乙烯的回收利用[J].中国资源综合利用，2003(03).16-20.

[4] 王海涛，张天胜，王华山.天然有机溶剂回收聚苯乙烯泡沫塑料的研究[J].中国塑料，2001(8)：79-82.

[5] 叶先运.溶剂法回收利用聚苯乙烯泡沫塑料技术研究[J].湖北汽车工业学院学报，1999，13(4)：89-91.

[6] 刘英俊，张颂培.聚苯乙烯泡沫塑料回收利用技术研究进展[J].塑料，1998，27(3)：7-10，29.

[7] 周声涛.建立再生资源回收利用体系，促进循环经济发展[J].再生资源研究，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）

张颂培（1962-），男，副教授，主要从事教学与应用化学基础研究，发表论文20余篇。