遇水崩解型环境友好高分子共混材料及其制取方法技术

一种遇水崩解型环境友好高分子共混材料，其特征在于它由聚苯乙烯等硬质塑料、含水或不含水的吸水性聚合物微粒以及共混分散剂共混而成，其中吸水性聚合物微粒的粒度≤５μｍ，其质量占共混材料总质量的７．５～２５％，共混分散剂占共混材料总质量的０．５～１５％。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于高分子材料
，更明确地说涉及一种在聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚乙烯等刚性，特别是发泡型高分子材料中混入吸水性树脂微粒，使之变为遇水后能以一定的速率、在一定的时间内崩解为粉末或失去强度的环境友好高分子材料及其制取方法。
技术介绍
随着人们对环境污染问题认识程度的提高，对构成环境污染的高分子材料进行环境友好化改性已是大势所趋。目前用于各种家用电器产品的包装衬垫、一次性饭盒等发泡聚苯乙烯材料由于比重小、容易被风吹走、被水漂走、难以回收、难以降解等原因，是构成城市、水源等白色环境污染的主要品种之一。已报道的对此类材料进行环境无害化改性的主要方法有在材料中加入光降解剂，使之在光照下逐渐降解；在材料中混入淀粉、纤维素等，使之可以在微生物的作用下逐渐降解或失去强度等等。这些方法都有降解时间长、降解速率无法控制、加工难度大、成本高等致命缺点，难以推广应用。因此发泡聚苯乙烯等对环境的污染问题至今未能解决。本专利技术的目的，就在于克服上述缺点和不足，提供一种新型的遇水崩解型环境友好高分子材料及其制取方法，其崩解粉化及失去强度的速率可以由吸水树脂的含量、分散状态以及吸水膨胀能力决定；其制取方法简单、成本低、遇水崩解速率可控，特别适用于替代目前对环境污染严重，降解、回收困难的发泡聚苯乙烯包装、一次性饭盒等一次性使用的包装材料。
技术实现思路
为了达到上述目的，本专利技术由油溶性的、聚合后可以成为硬质塑料的单体、吸水性聚合物微粒以及共混分散剂聚合而成。其中吸水性聚合物微粒的粒度≤5μm，其质量占共混材料总质量的7.5～25％；共混分散剂占共混材料总质量的0.5～15％，其余为聚合后可以成为硬质塑料的单体及少量引发剂。聚合后可以成为硬质塑料的单体可以是乙烯、苯乙烯、氯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯中之一种，也可以是这些单体中之二种或多种的不含交联结构的共聚物。吸水聚合物微粒是指甲基丙烯酸盐、甲基丙烯酰胺、丙烯磺酸钠等水溶性单体中之一种或多种与亚甲基双丙烯酰胺、衣康酸盐等交联单体中之一种的均聚或共聚交联聚合物微粒。共混分散剂是指由SPAN-80、SPAN-60、SPAN-85等低HLB值的失水山梨醇酯类中之一种或多种，也可以为它们与TX系列或OP系列的高HLB值聚氧乙烯醚类表面活性剂的复配物。聚合后可以成为硬质塑料的高分子材料单体也可以是乙烯、苯乙烯、氯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯中之一种或多种与少量丙烯酸乙脂、丙烯酸丁脂、丙烯酸-2-乙基己酯、丁二烯、异戊二烯中之一种或多种的不含交联结构的增韧共聚物。吸水聚合物微粒也可以为淀粉或纤维素等天然高分子材料与水溶性单体的接枝改性交联共聚物，或与丙烯腈的接枝共聚、水解、皂化产物微粒。引发剂可以选取BPO类过氧化合物、AIBN类偶氮化合物、过硫酸盐类无机过氧化物以及过氧化合物与烷基金属化合物等形成的氧化还原体系中之一种。本专利技术的意义首先是专利技术了将高吸水树脂微粉或含有少量水分的高吸水树脂微粒混入聚苯乙烯等硬性塑料中以后，塑料会因高吸水树脂的吸水膨胀作用而崩解为粉末或失去强度，并且其崩解粉化及失去强度的速率可以由吸水树脂的含量、分散状态以及吸水膨胀能力决定。从而专利技术了一种完全新型的遇水崩解型环境友好高分子材料。本专利技术的另一种意义是专利技术了上述新型遇水崩解型环境友好高分子材料的制取方法。第一种遇水崩解型环境友好高分子共混材料的制取方法为单体-聚合物共混聚合法，包括以下步骤①先将共混分散剂及BPO等引发剂加入聚合后可以成为硬质塑料的高分子材料单体中，加热到60℃使共混分散剂溶化；②再加入粒度≤1μm的吸水性聚合物微粒及引发剂，搅拌均匀；③再通入高纯氮气排氧聚合2小时；④最后升温至70℃再聚合2小时。第二种制取方法是反乳液双相聚合法。它包括先将W/O型乳化剂加入聚合后可以成为硬质塑料的高分子材料单体中，加热到60℃使共混分散剂溶化、再加入水、(甲基)丙烯酸钠、丙烯酰胺、丙烯换算钠等水溶性单体、少量甲撑双丙烯酰胺、以康酸钠等交联型单体以及分别溶解于油相及水相的两种引发剂，剧烈搅拌乳化后、再通入高纯氮气排氧使乳化体系两相中的单体同时或分布聚合、最后升温再聚合四个步骤。具体步骤为 ①在将共混分散剂加入聚合后可以成为硬质塑料的高分子材料单体中，加热到60℃使共混分散剂溶化后，再加入微量(重量为油溶性单体的0.1％～1％)油溶性引发剂；②加入占上述聚合后可以形成硬质塑料的油溶性单体的7％～25％(质量比，下同)的水溶性单体、质量比为水溶性单体的0.05％～0.5％微量水溶性交联单体及质量比为水溶性单体的0.1％～1％的微量水溶性引发剂以及水溶性单体的2.5～3.5倍的去离子水；③通入高纯氮气排氧0.5小时；④升温聚合，步骤为，先升温至60℃聚合2小时，再升温至80℃聚合2小时。上述用于制取本专利技术材料的两种方法中。第一种用于制取本专利技术材料的方法是本申请专利技术的单体-聚合物微粒共混聚合法。即将吸水性聚合物微粒及共混分散剂加入油溶性的、聚合后可以成为硬质塑料的苯乙烯等单体中进行聚合，得到吸水性聚合物微粒均匀分散于聚苯乙烯等中的方法。用该方法制取本专利技术材料的主要影响因素有高吸水聚合物微粒的粒度、吸水能力、加入量、分散剂的用量及性质以及苯乙烯等的聚合条件等。该方法较之一般的机械共混法省略了共混工艺，克服了强极性的吸水聚合物微粒难以均匀地混入非水溶性高分子材料以及混入后会对聚合物的物理机械性能产生较大影响的问题，并且此时所需的聚苯乙烯等的性能可以根据需要选择聚合条件决定。第一种方法中，所谓的聚合后可以成为硬质塑料的单体包括乙烯、苯乙烯、氯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯等，也可以用这些单体进行共聚，还可以用这些单体与少量其它诸如丙烯酸乙脂、丙烯酸丁脂、丙烯酸-2-乙基己酯、丁二烯、异戊二烯等聚合后形成柔性聚合物的单体共聚，以增加聚合物的韧性，但最终的聚合物应不含交联结构，也不会象橡胶等弹性体中混入吸水聚合时那样因吸水而膨胀而不粉碎。所说的吸水聚合物微粒是指(甲基)丙烯酸盐、(甲基)丙烯酰胺、丙烯磺酸钠等水溶性单体与亚甲基双丙烯酰胺、衣康酸(盐)等交联单体的均聚或共聚交联聚合物微粒。也可以为淀粉、纤维素等天然高分子材料与上述水溶性单体的接枝改性交联共聚物，或与丙烯腈的接枝共聚、水解、皂化产物微粒。其中含天然高分子材料组分的吸水聚合物微粒将进一步使本专利技术材料具有生物降解性，可以在制取本专利技术产物时先少混入吸水性聚合物制成暂时无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，缩短材料降解的时间。根据吸水性聚合物微粒的吸水能力、共混条件、分散剂的量及性能的不同，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质量分数也不同，一般在8％左右。低于此加入量时材料将不具有遇水崩解性，高于此加入量时材料将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，一般不应超过5μm。粒度小不但可以减少加入的吸水聚合物微粒对专利技术产物物理机械性能的影响，还可以减少相同的遇水崩解速率时吸水聚合物微粒的用量。所说的共混分散剂一般是低HLB值的表面活性剂，如SPAN-80、SPAN-60、SPAN-85等。为了得到最佳效果，有时还需加入TX-10等高HLB值表面活性物质。其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：于善普，徐富贵，刘玉勇，黄兆阁，史显宗，
申请(专利权)人：青岛科技大学高分子科学与工程学院，
类型：发明
国别省市：