专利名称：处理及回收聚苯乙烯包装材料固体废弃物的方法
技术领域：
本发明涉及有关处理及回收工业及消费性材料废弃物的方法，特别是有关处理及回收聚苯乙烯(Polystyrene)包装材料固体废弃物的方法。
背景技术：
工业及消费性废弃物材料已经成为环保(Environmentdl Concern)上一严重且主要的问题，最知名的固体废弃物材料即聚苯乙烯包装材料。由于高分子化学技术的进步及发展，众多高分子树脂被广泛使用于制造包装材料上，以供工业及消费品使用。然而大多数以高分子树脂制造的材料是无法被生物分解的，这些危害环境的材料在丢弃后，最终就成为所谓的“白色污染”(White Contamintion)。
有许多研究及发展已致力于针对解决“白色污染”的问题。举例来说，其中一种方法是将聚乙烯(Polythene)及聚丙烯(Polypropylene)的包装及包裹(Wrapping)材料“再颗粒化”。这种方法的另一个范例则是利用热裂解技术，从高分子树脂包装材料来生产汽油和柴油。
纵然现有解决“白色污染”问题的方法多少有些助益，但是确实还有缺陷。譬如说，利用再生技术如“再颗粒化”生产的产品，在光泽、强度及色彩上通常比原本未经再生的材料还差。从热裂解生产的汽油及柴油常达不到国际品质标准。而且，在制造过程中，制程所产生的游离碳常会造成设备的干扰。
故此，在克服现有已知回收技术的问题时，有需要提出新的回收聚苯乙烯材料废弃物方法，特别是针对固体聚苯乙烯包装材料。
发明内容
针对上述问题，本发明的主要目的是为提供一种针对将聚苯乙烯包装材料固体废弃物转变成可作为黏着或涂覆材料的粘液的制备方法。
本发明是以二甲苯(Dimethylbenzene)为主的溶液作为溶剂，而聚苯乙烯包装材料固体废弃物作为溶质。聚苯乙烯固体材料广泛作为工业及消费品方面的包装与包裹材料。使用过的聚苯乙烯包装材料由于尺寸及无法被生物分解的特性，常为固体废弃物，而造成废弃物管理上的一大问题。
本发明方法的基本制程包含下列步骤。首先，将二甲苯(Xylene)-二甲苯(Dimethylbezene)溶剂倒进玻璃、不锈钢，或陶瓷材料(并非塑胶材料)制的反应容器中。接着，将聚苯乙烯固体废弃物碎片破碎成更小的碎片，然后加到溶剂中。固体聚苯乙烯碎片会溶解在溶剂中，配合连续搅拌有助于加速溶解过程。
当更多的聚苯乙烯碎片溶解在溶剂中，所得产物就会变得越来越粘稠，而且所得产物的体积会增加。所得的黏液可利用过滤以去除不纯物。然后，终产物可储存于由玻璃、不锈钢，或陶瓷材料(并非塑胶材料)制的储存容器中。
由加入及溶解于溶剂的聚苯乙烯固体碎片量，可控制终产物的黏性及流动性。一般而言，加入及溶解于溶剂的聚苯乙烯固体碎片量越少，表示流动性好而黏性差，反之亦然，加入及溶解于溶剂的聚苯乙烯固体碎片量越多，表示流动性差而黏性好。
终产物为黏液材料，可作为黏着材料或涂覆材料。
倘若终产物作为涂覆材料，那么选择的所得产物是黏稠欲又保持流动性，以便轻易使用并涂在表面，使表面被涂覆。有个粗略的指标，就是倘若终产物作为涂覆材料，则终产物体积与溶剂最初的体积的比例应该约1.5∶1。
在作为涂覆材料时，终产物可应用在许多不同材料制成的各种对象物的表面，这些材料例如纸张、金属、木材、玻璃、陶瓷、砖块、大理石、石材、水泥等。在使用后，涂层应该予以干燥。一旦干燥后，涂层为防水及耐燃的。倘若选用有色涂层，在制备黏液的制程中可加入有色染料。
当作为黏着材料时，那么选择的所得溶液会比较浓及黏稠，这表示较多的聚苯乙烯固体碎片必须加入及溶解于溶剂中。有个粗略的指标，就是倘若终产物作为黏着材料，则终产物体积与溶剂最初的体积的比例应该约2∶1。
在作为黏着材料时，终产物可用来黏着在许多不同材料制成的各种物体的表面，这些材料例如金属、木材、玻璃、陶瓷、砖块、大理石、石材、水泥等。一旦干燥后，黏着非常强，且能禁得起强力。
具体实施例方式
结合实施例进一步描述本发明方法的独创性的特色及其他物件。
聚苯乙烯是从苯乙烯单体聚合而成的高分子聚合物化学制品。聚苯乙烯的分子结构如下 苯乙烯的分子结构是一个氢原子被苯基取代的乙烷分子。苯乙烯中总共有四个双键，其中有三个位于苯基内，形成相当稳定的苯基结构。另一个双键位于乙烷中，双键的不稳定性使得乙烷非常活化。
聚苯乙烯的聚合反应是基于在乙烷中活化的双键。在某些情况下，活化的双键会断开并与其他的活化键(活化的分子)再连接，以形成新的化学化合物。
举例而言，根据同源分子聚合反应的过程中，苯乙烯分子活化的双键可与其他苯乙烯分子活化的双键连接。
结构式中的数字「n」指的是在聚苯乙烯中聚合的苯乙烯分子数。「n」值越大，聚合物就越大，因此分子量就越高。「n」值并无限定，系视不同的聚合反应情况而随之改变。
聚苯乙烯为白色粉末，就像其他树脂具有热可塑性。聚苯乙烯可制成固体包装材料，具有一些令人满意的特性，例如抗腐蚀、防水及良好的绝缘性质。然而，聚苯乙烯在使用过后，聚苯乙烯固体包装及包装材料变成是废弃材料。
本发明为一种处理及回收聚苯乙烯包装材料固体废弃物的方法与制程，系透过溶解反应籍此再加工聚苯乙烯。首先，选择符合容易萃取、低成本、良好溶解性、以及低毒性的考量的溶剂。
本发明的一较佳实施例中，选择两种异构物间-二甲苯(1，3-Dimethylbenzene)及对-二甲苯(1，4-Dimethybenzene)的混合作为溶剂。这是因为二甲苯与聚苯乙烯都属芳香族化学品，而且都使用苯原子基为鹼基。他们相似的性质对于彼此互相反应及相互嵌入都来得更加容易。事实上，透过许多实验，发现并观察到，就聚苯乙烯而言，溶解于间-二甲苯及对-二甲苯会比较快，而且没有发现膨胀现象。所形成的溶液也是均质的。
另外，二甲苯容易挥发且为低毒性。结果，二甲苯在短时间内会挥发，而聚苯乙烯会凝固。这并不需经过长期的结果。
本发明使用的二甲苯溶剂可从两种来源获得。第一种来源是煤干馏的产物。在煤气刚冷却时，利用石腦油(Naphtha)溶剂萃取及吸收此产物，借此从煤气分离出芳香族化学品。结果得到粗苯(CrudeBenzene)。接着在一定温度范围内精馏粗苯，以获得蒸馏的馏液。为要减少溶剂中不纯物的含量，温度范围要维持在摄氏138至140度的间。在经过冷凝之后就能得到二甲苯溶剂。
其他要取得二甲苯的来源，是籍由触酶重组(CatalyticReforming)的方式，从石油来生产芳香族产物。在与上述相同的温度内精馏蒸馏的馏液，并经过冷凝后，就得到二甲苯溶剂。
另一种方式，可利用市售的二甲苯-二甲苯溶液，是石油产物，作为溶剂。市售的二甲苯-二甲苯溶液一般包含乙苯(Ethylbenzene)约10％至20％、磷-二甲苯(o-Xylene)约15％至25％、间-二甲苯(m-Xylene)约40％至50％、以及对-二甲苯约20％至30％。在本发明下述的实验中，以市售的二甲苯-二甲苯溶液作为溶剂。
在一个较佳实施例中，本发明方法至少包含下列步骤1、制备溶剂以二甲苯为主的溶剂倒进玻璃、不锈钢，或陶瓷材料(并非塑胶材料)制的反应容器中，其中此反应容器不会被溶剂所溶解；2、制备溶质将聚苯乙烯固体废弃物的碎片破碎成更小的碎片，以便轻易装入反应容器中并被溶解；3、将溶质加入溶剂中，以在溶剂中溶解固体聚苯乙烯碎片(连续搅拌有助于加速溶解过程)；以及4、若有必要，过滤所得的黏液以去除不纯物。
当更多的聚苯乙烯碎片溶解在溶剂中，所得产物会变得越来越粘稠，而且所得产品的体积会增加。终产物可储存于由玻璃、不锈钢，或陶瓷材料(并非塑胶材料)、或其他不会被溶剂所溶解的材料制的储存容器中。
由加入及溶解于溶剂的聚苯乙烯固体碎片量，可控制终产物的黏性及流动性。一般而言，加入及溶解于溶剂的聚苯乙烯固体碎片量越少，表示流动性好而黏性差，反之亦然，加入及溶解于溶剂的聚苯乙烯固体碎片量越多，表示流动性差而黏性好。终产物是均质的黏液，可作为黏着剂或涂覆材料。
实施例一回收聚苯乙烯固体废弃物来生产涂覆材料利用二甲苯-二甲苯为溶剂，聚苯乙烯固体废弃物碎片为溶质，进行如上述的步骤，直到终产物体积与溶剂最初的体积的比例约1.5∶1。终产物在颜色上为淡黄色，均质、具黏性，但仍维持有流动性。终产物可用作涂覆材料，并涂布在许多不同材料制成的各种对象物的表面，这些材料例如纸张、金属、木材、玻璃、陶瓷、砖块、大理石、石材、水泥等。在使用后，涂层应予以干燥。一旦干燥后，涂层为防水及耐燃的。倘若选用有色涂层，在制备黏液的制程中可加入有色染料。
实施例二回收聚苯乙烯固体废弃物来生产黏着材料利用二甲苯-二甲苯为溶剂，聚苯乙烯固体废弃物碎片为溶质，进行如上述的步骤，直到终产物体积与溶剂最初的体积的比例约2∶1。终产物在颜色上为淡黄色，均质且非常粘稠浓厚。在作为黏着材料时，终产物可用来黏着在许多不同材料制成的各种物体的表面，这些材料例如金属、木材、玻璃、陶瓷、砖块、大理石、石材、水泥等。一旦干燥后，黏着非常强，且能禁得起强力。
权利要求
1.一种处理及回收聚苯乙烯包装材料固体废弃物的方法，其特征在于该方法至少包含下列步骤，制备以二甲苯为主的一溶剂；在该溶剂内加入该聚苯乙烯包装材料固体废弃物并使其及溶解于该溶剂中，籍以获得一均质黏液，其中该均质黏液系可作为一黏着材料或一涂覆材料。
2.如权利要求1所述的一种处理及回收聚苯乙烯包装材料固体废弃物的方法，其特征在于其中上述制备该溶剂的步骤中，更包含将该溶剂装入一反应容器中，该反应容器系由一或多种不会被该溶剂溶解的材料所制备而成的。
3.如权利要求1所述的一种处理及回收聚苯乙烯包装材料固体废弃物的方法，其特征在于其中上述在该溶剂内加入该聚苯乙烯包装材料固体废弃物并使其及溶解于该溶剂中，更包含将该聚苯乙烯包装材料固体废弃物的复数个较大碎片破碎成复数个较小碎片的步骤。
4.如权利要求1所述的一种处理及回收聚苯乙烯包装材料固体废弃物的方法，其特征在于在该溶剂内加入该聚苯乙烯包装材料固体废弃物并使其溶解于该溶剂的步骤进行中，同时进行搅拌。
5.如权利要求1所述的一种处理及回收聚苯乙烯包装材料固体废弃物的方法，其特征在于过滤的步骤，其系过滤该均质黏液以去除复数个不纯物。
6.如权利要求1所述的一种处理及回收聚苯乙烯包装材料固体废弃物的方法，其特征在于更包含储存的步骤，其系将该均质黏液储存于不被该溶剂所溶解一种或复数种材料制成的一储存容器中。
7.如权利要求1所述的一种处理及回收聚苯乙烯包装材料固体废弃物的方法，其特征在于更包含加入复数种有色染料的步骤，借以产生一有色涂覆材料。
8.如权利要求1所述的一种处理及回收聚苯乙烯包装材料固体废弃物的方法，其特征在于其中上述溶剂为二甲苯-二甲苯。
9.如权利要求1所述的一种处理及回收聚苯乙烯包装材料固体废弃物的方法，其特征在于其中该均质黏液的体积与该溶剂的最初体积的比例约1.5∶1，籍以产生该涂覆材料。
10.如权利要求1所述的一种处理及回收聚苯乙烯包装材料固体废弃物的方法，其特征在于其中该均质黏液的体积与该溶剂的最初体积的比例约2∶1，籍以产生该黏着材料。
全文摘要
本发明系有关处理及回收工业及消费性材料废弃物的方法，系籍由溶解聚苯乙烯包装材料固体废弃物于以二甲苯为主的溶剂中，籍以获得均质黏液，其中此均质黏液可作为黏着材料或涂覆材料。
文档编号C08L25/06GK1982358SQ20051011143
公开日2007年6月20日 申请日期2005年12月13日 优先权日2005年12月13日
发明者张强, 袁志忠 申请人:张强, 杨申伯