遇水崩解型環境友好高分子共混材料及其制取方法技術

一種遇水崩解型環境友好高分子共混材料，其特征在于它由聚苯乙烯等硬質塑料、含水或不含水的吸水性聚合物微粒以及共混分散劑共混而成，其中吸水性聚合物微粒的粒度≤５μｍ，其質量占共混材料總質量的７．５～２５％，共混分散劑占共混材料總質量的０．５～１５％。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術屬于高分子材料
，更明確地說涉及一種在聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚乙烯等剛性，特別是發泡型高分子材料中混入吸水性樹脂微粒，使之變為遇水后能以一定的速率、在一定的時間內崩解為粉末或失去強度的環境友好高分子材料及其制取方法。
技術介紹
隨著人們對環境污染問題認識程度的提高，對構成環境污染的高分子材料進行環境友好化改性已是大勢所趨。目前用于各種家用電器產品的包裝襯墊、一次性飯盒等發泡聚苯乙烯材料由于比重小、容易被風吹走、被水漂走、難以回收、難以降解等原因，是構成城市、水源等白色環境污染的主要品種之一。已報道的對此類材料進行環境無害化改性的主要方法有在材料中加入光降解劑，使之在光照下逐漸降解；在材料中混入淀粉、纖維素等，使之可以在微生物的作用下逐漸降解或失去強度等等。這些方法都有降解時間長、降解速率無法控制、加工難度大、成本高等致命缺點，難以推廣應用。因此發泡聚苯乙烯等對環境的污染問題至今未能解決。本專利技術的目的，就在于克服上述缺點和不足，提供一種新型的遇水崩解型環境友好高分子材料及其制取方法，其崩解粉化及失去強度的速率可以由吸水樹脂的含量、分散狀態以及吸水膨脹能力決定；其制取方法簡單、成本低、遇水崩解速率可控，特別適用于替代目前對環境污染嚴重，降解、回收困難的發泡聚苯乙烯包裝、一次性飯盒等一次性使用的包裝材料。
技術實現思路
為了達到上述目的，本專利技術由油溶性的、聚合后可以成為硬質塑料的單體、吸水性聚合物微粒以及共混分散劑聚合而成。其中吸水性聚合物微粒的粒度≤5μm，其質量占共混材料總質量的7.5～25％；共混分散劑占共混材料總質量的0.5～15％，其余為聚合后可以成為硬質塑料的單體及少量引發劑。聚合后可以成為硬質塑料的單體可以是乙烯、苯乙烯、氯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯中之一種，也可以是這些單體中之二種或多種的不含交聯結構的共聚物。吸水聚合物微粒是指甲基丙烯酸鹽、甲基丙烯酰胺、丙烯磺酸鈉等水溶性單體中之一種或多種與亞甲基雙丙烯酰胺、衣康酸鹽等交聯單體中之一種的均聚或共聚交聯聚合物微粒。共混分散劑是指由SPAN-80、SPAN-60、SPAN-85等低HLB值的失水山梨醇酯類中之一種或多種，也可以為它們與TX系列或OP系列的高HLB值聚氧乙烯醚類表面活性劑的復配物。聚合后可以成為硬質塑料的高分子材料單體也可以是乙烯、苯乙烯、氯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯中之一種或多種與少量丙烯酸乙脂、丙烯酸丁脂、丙烯酸-2-乙基己酯、丁二烯、異戊二烯中之一種或多種的不含交聯結構的增韌共聚物。吸水聚合物微粒也可以為淀粉或纖維素等天然高分子材料與水溶性單體的接枝改性交聯共聚物，或與丙烯腈的接枝共聚、水解、皂化產物微粒。引發劑可以選取BPO類過氧化合物、AIBN類偶氮化合物、過硫酸鹽類無機過氧化物以及過氧化合物與烷基金屬化合物等形成的氧化還原體系中之一種。本專利技術的意義首先是專利技術了將高吸水樹脂微粉或含有少量水分的高吸水樹脂微?；烊刖郾揭蚁┑扔残运芰现幸院?，塑料會因高吸水樹脂的吸水膨脹作用而崩解為粉末或失去強度，并且其崩解粉化及失去強度的速率可以由吸水樹脂的含量、分散狀態以及吸水膨脹能力決定。從而專利技術了一種完全新型的遇水崩解型環境友好高分子材料。本專利技術的另一種意義是專利技術了上述新型遇水崩解型環境友好高分子材料的制取方法。第一種遇水崩解型環境友好高分子共混材料的制取方法為單體-聚合物共混聚合法，包括以下步驟①先將共混分散劑及BPO等引發劑加入聚合后可以成為硬質塑料的高分子材料單體中，加熱到60℃使共混分散劑溶化；②再加入粒度≤1μm的吸水性聚合物微粒及引發劑，攪拌均勻；③再通入高純氮氣排氧聚合2小時；④最后升溫至70℃再聚合2小時。第二種制取方法是反乳液雙相聚合法。它包括先將W/O型乳化劑加入聚合后可以成為硬質塑料的高分子材料單體中，加熱到60℃使共混分散劑溶化、再加入水、(甲基)丙烯酸鈉、丙烯酰胺、丙烯換算鈉等水溶性單體、少量甲撐雙丙烯酰胺、以康酸鈉等交聯型單體以及分別溶解于油相及水相的兩種引發劑，劇烈攪拌乳化后、再通入高純氮氣排氧使乳化體系兩相中的單體同時或分布聚合、最后升溫再聚合四個步驟。具體步驟為 ①在將共混分散劑加入聚合后可以成為硬質塑料的高分子材料單體中，加熱到60℃使共混分散劑溶化后，再加入微量(重量為油溶性單體的0.1％～1％)油溶性引發劑；②加入占上述聚合后可以形成硬質塑料的油溶性單體的7％～25％(質量比，下同)的水溶性單體、質量比為水溶性單體的0.05％～0.5％微量水溶性交聯單體及質量比為水溶性單體的0.1％～1％的微量水溶性引發劑以及水溶性單體的2.5～3.5倍的去離子水；③通入高純氮氣排氧0.5小時；④升溫聚合，步驟為，先升溫至60℃聚合2小時，再升溫至80℃聚合2小時。上述用于制取本專利技術材料的兩種方法中。第一種用于制取本專利技術材料的方法是本申請專利技術的單體-聚合物微粒共混聚合法。即將吸水性聚合物微粒及共混分散劑加入油溶性的、聚合后可以成為硬質塑料的苯乙烯等單體中進行聚合，得到吸水性聚合物微粒均勻分散于聚苯乙烯等中的方法。用該方法制取本專利技術材料的主要影響因素有高吸水聚合物微粒的粒度、吸水能力、加入量、分散劑的用量及性質以及苯乙烯等的聚合條件等。該方法較之一般的機械共混法省略了共混工藝，克服了強極性的吸水聚合物微粒難以均勻地混入非水溶性高分子材料以及混入后會對聚合物的物理機械性能產生較大影響的問題，并且此時所需的聚苯乙烯等的性能可以根據需要選擇聚合條件決定。第一種方法中，所謂的聚合后可以成為硬質塑料的單體包括乙烯、苯乙烯、氯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯等，也可以用這些單體進行共聚，還可以用這些單體與少量其它諸如丙烯酸乙脂、丙烯酸丁脂、丙烯酸-2-乙基己酯、丁二烯、異戊二烯等聚合后形成柔性聚合物的單體共聚，以增加聚合物的韌性，但最終的聚合物應不含交聯結構，也不會象橡膠等彈性體中混入吸水聚合時那樣因吸水而膨脹而不粉碎。所說的吸水聚合物微粒是指(甲基)丙烯酸鹽、(甲基)丙烯酰胺、丙烯磺酸鈉等水溶性單體與亞甲基雙丙烯酰胺、衣康酸(鹽)等交聯單體的均聚或共聚交聯聚合物微粒。也可以為淀粉、纖維素等天然高分子材料與上述水溶性單體的接枝改性交聯共聚物，或與丙烯腈的接枝共聚、水解、皂化產物微粒。其中含天然高分子材料組分的吸水聚合物微粒將進一步使本專利技術材料具有生物降解性，可以在制取本專利技術產物時先少混入吸水性聚合物制成暫時無遇水崩解性的高分子材料，但在微生物的作用下可以很快降解，縮短材料降解的時間。根據吸水性聚合物微粒的吸水能力、共混條件、分散劑的量及性能的不同，使共混材料具有遇水崩解性的吸水性聚合物微粒在硬性塑料中的最低質量分數也不同，一般在8％左右。低于此加入量時材料將不具有遇水崩解性，高于此加入量時材料將具有不同的遇水崩解速率，加入量越多，遇水崩解速率越快。吸水聚合物微粒的粒度越小越好，一般不應超過5μm。粒度小不但可以減少加入的吸水聚合物微粒對專利技術產物物理機械性能的影響，還可以減少相同的遇水崩解速率時吸水聚合物微粒的用量。所說的共混分散劑一般是低HLB值的表面活性劑，如SPAN-80、SPAN-60、SPAN-85等。為了得到最佳效果，有時還需加入TX-10等高HLB值表面活性物質。其本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】

【專利技術屬性】
技術研發人員：于善普，徐富貴，劉玉勇，黃兆閣，史顯宗，
申請(專利權)人：青島科技大學高分子科學與工程學院，
類型：發明
國別省市：