废旧聚苯乙烯基复合材料的制备与性能研究

作     者：杨家琪 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李俊锋

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：溶液共混 废旧聚苯乙烯 复合材料 绢云母 循环利用 

摘      要：聚苯乙烯(PS)作为一种通用塑料,其制品已广泛应用于生产生活中。其发泡材料(EPS)作为常见的一次性塑料,使用后大都直接被废弃,由于占据空间大、降解周期长,简单的填埋和焚烧处理容易对环境造成二次污染。因此,开发一种简单、环保的工艺来有效利用聚苯乙烯一次性制品具有重要意义。本文以废旧聚苯乙烯为基体,分别以绢云母、聚碳酸酯等为填料,通过溶液法共混制备了聚苯乙烯基复合材料。出于对环保和成本等因素的考虑,在制备过程中,对所用表面活性剂水溶液和溶剂都实现了循环利用,并对使用后表面活性剂水溶液的循环次数进行了分析,在制备复合材料的同时实现了对废旧聚苯乙烯的无害化再利用。主要开展工作如下:1.绢云母预处理,用硅烷偶联剂KH-550对绢云母表面进行改性,对比了绢云母改性前后结构和性能的变化。结果表明:利用偶联剂KH-550干法改性绢云母,偶联剂用量为绢云母用量的2.5 wt%时,改性绢云母有较好的亲油性。2.以废旧聚苯乙烯为基体,改性绢云母为无机填料,制备了绢云母/PS复合珠粒和绢云母/EPS复合泡沫板,研究了绢云母的加入对聚苯乙烯珠粒及发泡材料的影响,对其进行了FT-IR、XRD、TGA、DSC、SEM、粘度、导热系数、表观密度等测试。结果发现:绢云母与聚苯乙烯结合时没有发生化学变化,聚苯乙烯结构没有被破坏。绢云母含量为5 wt%时,复合珠粒的热稳定性较好,玻璃化温度较高。并且此时通过预发、熟化和模压成型制备的绢云母/EPS泡沫板导热系数最低,相比EPS泡沫板导热系数下降了21.1%。泡沫板的泡孔排列均匀,紧密,且都为闭孔结构,尺寸在50～100μm范围内,绢云母的加入能显著提高EPS的保温隔热性能。3.以废旧聚苯乙烯为基体,通过添加聚碳酸酯(PC),制备了聚碳酸酯/聚苯乙烯(PC/PS)复合材料。并对其FT-IR、粘度、力学性能、XRD、SEM和热稳定性等进行了研究。结果表明:随着PC含量的增加,复合材料的力学性能、热稳定性等都有明显提高,这有利于拓宽废旧聚苯乙烯的应用范围。