專利名稱：利用廢舊聚苯乙烯塑料生產(chǎn)高效減水劑及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高效減水劑生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種利用廢舊高分子聚苯乙烯塑料廢棄物生產(chǎn)高效減水劑及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
塑料制品給人們的生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，但廢棄的塑料制品，特別是聚苯乙烯塑料泛濫成災(zāi)，給我們生存的環(huán)境造成的污染是觸目驚心的。作為包裝材料、快餐用的聚苯乙烯塑料年產(chǎn)量巨大，而廢棄不用后，在常溫下很難裂解和降解。對這種廢棄的聚苯乙烯塑料，進行回收，改性并加以利用既可變廢為寶，又可避免環(huán)境污染。
通過檢索專利，廢棄的聚苯乙烯塑料用于減水劑生產(chǎn)的文獻中有人在該方面作了一些工作，比如專利01103534. X早強型改性廢舊聚苯乙烯復(fù)合減水劑，沒有提到減水劑合成生產(chǎn)技術(shù)。專利200510018096. 5利用廢舊聚苯乙烯制備聚苯乙烯磺化物，專利提到了在有機溶劑中用硫Ife橫化，在實際生廣過程中還存在許多問題在橫化過程中各易出現(xiàn)粘聚、用磺化劑量大、有機溶劑不容易回收或者回收成本高等問題。專利95103865. 6用于廢舊聚苯乙烯塑料催化降解為苯乙烯的催化劑，而沒有應(yīng)用到減水劑生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的目的是研制一種采用一步法降解廢舊聚苯乙烯塑料，再通過磺化、縮合、中和而得到高效減水劑的生產(chǎn)工藝，可直接工業(yè)化生產(chǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
通常聚苯乙烯的分子量為5 20萬，由于聚苯乙烯的分子量過高，在磺化過程中容易出現(xiàn)粘聚、溶脹，不易融于水，而適宜溶于水且在水泥中起到減水作用的，其磺化物的分子量一般在1000 30000之間，所以要想使它具有一定的表面活性，首先必須降低其分子量，其次在磺化步驟中不使用溶劑，降低磺化劑倍數(shù)，減少產(chǎn)品中的副產(chǎn)物，提高有效含量，才能提高減水劑產(chǎn)品性能，所以以上兩點是本發(fā)明關(guān)鍵所在。本發(fā)明的目的是提供一種操作簡便的利用廢舊聚苯乙烯直接生產(chǎn)高效減水劑工藝，無二次污染排放，提高了資源利用率，效果明顯。為此本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的
(1)在金屬容器中將廢舊聚苯乙烯塑料加熱融化，添加催化劑在高溫下降解，催化劑質(zhì)量分數(shù)占廢舊聚苯乙烯塑料質(zhì)量的O. 1% 10%，溫度100 400°C，反應(yīng)時間I 10小時，得到分子量1000 30000的物料，然后冷卻、粉碎至50 300目的粉料，備用，反應(yīng)的尾氣通過冷凝器冷凝成液體收集起來用于步驟(2)；
(2)將上述(I)降解的物料與冷凝液體一起加入到反應(yīng)器中，再加入I 3倍質(zhì)量分數(shù)的硫酸磺化，升高溫度至100 300°C，反應(yīng)時間I 10小時，取少量液體置于冷水中能完全溶于水中時，終止反應(yīng)，降溫至50°C以下；
(3)將(2)得到的物料按摩爾比例1:0. 5 3加入甲醛縮合，溫度80 120°C，縮合時間2 10小時；(4)將(3)反應(yīng)料用堿中和至Ph=7 9，即得聚苯乙烯高效減水劑；
(5)將上述(I)降解的粉料加入到反應(yīng)器中，加入I 3倍質(zhì)量分數(shù)的硫酸磺化，升高溫度至100 300°C，反應(yīng)時間I 10小時，取少量液體置于冷水中能完全溶于水中時，終止反應(yīng)，降溫至80°C以下，用堿中和至Ph=7 9，即得聚苯乙烯高效減水劑。作為優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述步驟(I)將廢舊聚苯乙烯塑料在適量催化劑下降解，得到適合于高效減水劑要求的分子量，催化劑可以是堿性氧化物，比如氧化鈣、氧化鈉、氧化鉀、氧化鐵等，還可以是分子篩等。作為優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述步驟(I)將廢舊聚苯乙烯塑料在適量催化劑下降解，降解溫度100 400°C。作為優(yōu)選技術(shù)方案，其特征還在于所述步驟(2)將降解的物料加入I 3倍質(zhì)量 分數(shù)的硫酸磺化，這里所述的硫酸可以是98%濃硫酸、20%發(fā)煙硫酸、25%發(fā)煙硫酸、65%發(fā)煙
硫酸等。作為優(yōu)選技術(shù)方案，其特征還在于所述步驟(2)硫酸磺化溫度為100 300°C。作為優(yōu)選技術(shù)方案，其特征還在于所述步驟(3)甲醛是指液體甲醛，還可以是多聚甲醛。作為優(yōu)選技術(shù)方案，其特征還在于所述步驟(5)是指將上述(I)降解的粉料加入到反應(yīng)器中，不再加入所述(I)冷凝的液體，省去步驟(3)，即得高濃型聚苯乙烯高效減水劑。作為優(yōu)選技術(shù)方案，其特征還在于所述步驟(4) (5)中和使用的堿是堿性物質(zhì)和強堿弱酸鹽，包括液體或固體的氫氧化鈉、氫氧化鉀、生石灰、熟石灰、石粉等。作為優(yōu)選技術(shù)方案，其特征還在于所述步驟(4) (5)用生石灰、熟石灰、石粉中和時，即得聞濃型聚苯乙稀聞效減水劑。本發(fā)明制造的聚苯乙烯高效減水劑具有如下優(yōu)點
O通過高溫降解，使聚苯乙烯分子量降低到適宜大小，再通過磺化，使其具有高表面活性，與溶劑法相比，減水率高，活性高。2)聚苯乙烯高溫降解物完全回收參與磺化反應(yīng)，不會帶來二次污染。3)在磺化步驟中不使用溶劑，降低磺化劑倍數(shù)，減少產(chǎn)品中的副產(chǎn)物，提高有效含量，與溶劑法相比，避免了溶劑帶來的二次污染。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行進一步描述，但本發(fā)明的保護范圍并不僅限于此。實施例一
(I)在金屬容器中將500g廢舊聚苯乙烯塑料融化、加入2克氧化鈣，升溫至230°C，反應(yīng)時間5小時，得到降解的物料，然后冷卻、粉碎，至100目備用。反應(yīng)的尾氣通過冷凝器冷凝收集50克。(2)將上述(I)降解的物料200克與冷凝液體20克一起加入到IOOOml燒瓶中，力口入296克20%發(fā)煙硫酸，升高溫度至180°C，反應(yīng)時間4 6小時，取少量液體置于冷水中能完全了溶于水中時，終止反應(yīng)，降溫至50°C，加水100克。
(3)將(2)得到的物料在溫度95 105°C時，滴加171克甲醛(37%)，在溫度100 110°C時縮合8小時。(4)將(3)反應(yīng)料用氫氧化鈉中和至Ph=7 9，即得聚苯乙烯高效減水劑。本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對該發(fā)明進行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。實施例二
(I)在金屬容器中將500g廢舊聚苯乙烯塑料融化、加入2克氧化鈉，升溫至260°C，反應(yīng)時間5小時，得到降解的物料，然后冷卻、粉碎，至100目備用。反應(yīng)的尾氣通過冷凝器冷凝收集50克。
(2)將上述(I)降解的物料200克與冷凝液體20克一起加入到IOOOml燒瓶中，力口入200克65%發(fā)煙硫酸，升高溫度至150°C，反應(yīng)時間4 6小時，取少量液體置于冷水中能完全了溶于水中時，終止反應(yīng)，降溫至50°C，加水100克。(3)將(2)得到的物料在溫度95 105°C時，滴加200克甲醛(37%)，在溫度100 110°C時縮合8小時。(4)將(3)反應(yīng)料用氫氧化鈉中和至Ph=7 9，即得聚苯乙烯高效減水劑。本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對該發(fā)明進行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.利用廢舊聚苯乙烯塑料生產(chǎn)高效減水劑及其生產(chǎn)方法，所述方法步驟如下(1)在金屬容器中將廢舊聚苯乙烯塑料加熱融化，添加催化劑在高溫下降解，催化劑質(zhì)量分數(shù)占廢舊聚苯乙烯塑料質(zhì)量的O. 1% 10%，溫度100 400°C，反應(yīng)時間I 10小時， 得到分子量1000 30000的物料，然后冷卻、粉碎至50 300目的粉料，備用，反應(yīng)的尾氣通過冷凝器冷凝成液體收集起來用于步驟(2)；(2)將上述(I)降解的物料與冷凝液體一起加入到反應(yīng)器中，再加入I 3倍質(zhì)量分數(shù)的硫酸磺化，升高溫度至100 300°C，反應(yīng)時間I 10小時，取少量液體置于冷水中能完全溶于水中時，終止反應(yīng)，降溫至50°C以下；(3)將(2)得到的物料按摩爾比例1:0. 5 3加入甲醛縮合，溫度80 120°C，縮合時間2 10小時；(4)將(3)反應(yīng)料用堿中和至Ph=7 9，即得聚苯乙烯高效減水劑；(5)將上述(I)降解的粉料加入到反應(yīng)器中，加入I 3倍質(zhì)量分數(shù)的硫酸磺化，升高溫度至100 300°C，反應(yīng)時間I 10小時，取少量液體置于冷水中能完全溶于水中時，終止反應(yīng)，降溫至80°C以下，用堿中和至Ph=7 9，即得聚苯乙烯高效減水劑。
2.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于所述步驟(I)將廢舊聚苯乙烯塑料在適量催化劑下降解，得到適合于高效減水劑要求的分子量，催化劑可以是堿性氧化物，比如氧化鈣、 氧化鈉、氧化鉀、氧化鐵等，還可以是分子篩等。
3.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于所述步驟(I)將廢舊聚苯乙烯塑料在適量催化劑下降解，降解溫度100 400°C。
4.如權(quán)利要求1所述方法，其特征還在于所述步驟(2)將降解的物料加入I 3倍質(zhì)量分數(shù)的硫酸磺化，這里所述的硫酸可以是98%濃硫酸、20%發(fā)煙硫酸、25%發(fā)煙硫酸、65%發(fā)煙硫酸等。
5.如權(quán)利要求1所述方法，其特征還在于所述步驟(2)硫酸磺化溫度為100 300°C。
6.如權(quán)利要求1所述方法，其特征還在于所述步驟(3)甲醛是指液體甲醛，還可以是多聚甲醛。
7.如權(quán)利要求1所述方法，其特征還在于所述步驟(5)是指將上述(I)降解的粉料加入到反應(yīng)器中，不再加入所述(I)冷凝的液體，省去步驟(3)，即得高濃型聚苯乙烯高效減水劑。
8.如權(quán)利要求1所述方法，其特征還在于所述步驟(4)(5)中和使用的堿是堿性物質(zhì)和強堿弱酸鹽，包括液體或固體的氫氧化鈉、氫氧化鉀、生石灰、熟石灰、石粉等。
9.如權(quán)利要求1所述方法，其特征還在于所述步驟(4)(5)用生石灰、熟石灰、石粉中和時，得1 濃型聚苯乙稀1 效減水劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及高效減水劑生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種利用廢舊高分子聚苯乙烯塑料廢棄物生產(chǎn)高效減水劑及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的將廢舊聚苯乙烯塑料加熱融化，添加催化劑在高溫下降解，降解的物料與冷凝液體一起加入到反應(yīng)器中，再加入硫酸磺化，加入甲醛縮合，用堿中和至Ph=7～9，即得聚苯乙烯高效減水劑。本發(fā)明制造的聚苯乙烯高效減水劑具有如下優(yōu)點1)通過高溫降解，使聚苯乙烯分子量降低到適宜大小，再通過磺化，使其具有高表面活性，與溶劑法相比，減水率高，活性高。2)聚苯乙烯高溫降解物完全回收參與磺化反應(yīng)，不會帶來二次污染。3)在磺化步驟中不使用溶劑，降低磺化劑倍數(shù)，減少產(chǎn)品中的副產(chǎn)物，提高有效含量，與溶劑法相比，避免了溶劑帶來的二次污染。
文檔編號C04B103/30GK103011664SQ20121056960
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者亓建設(shè), 吳振華, 楊翠萍, 李宏石, 吳修萍, 孫燕杰 申請人:山東省萊蕪市汶河化工有限公司