夏媛媛，鞠曉玲

（濰坊工程職業(yè)學(xué)院，山東省青州市 262500）

聚苯乙烯具有耐化學(xué)藥品腐蝕性強(qiáng)、熔點(diǎn)低的特點(diǎn)，其良好的透明度和易成型的優(yōu)勢，使其在輕工制品、包裝、合成木材以及材料裝飾等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。此外，由于其具有優(yōu)良的電氣性能，被廣泛應(yīng)用于儀表與光學(xué)儀器表面［1］。聚苯乙烯是無色、無味有光澤的固體，相對密度較小，具有良好溶解性［2］，另外，在光穩(wěn)定性方面僅次于甲基丙烯酸酯，熱穩(wěn)定性較好，所以易成型，幾乎不受溫度影響，具有良好隔熱性，適合大量生產(chǎn)［3］。聚苯乙烯是一種熱塑性高分子材料，其制品具有質(zhì)量輕、抗震性強(qiáng)、著色強(qiáng)、耐化學(xué)藥品腐蝕性良好的優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于室內(nèi)涂料制備領(lǐng)域［4］。近幾年，聚苯乙烯制品較多應(yīng)用于建筑行業(yè)（如門窗框的裝飾以及外墻保溫），但更受關(guān)注的是其在室內(nèi)涂料中的制備與應(yīng)用。殷海青等［5］分析阻燃型氫氧化鎂在聚苯乙烯中的應(yīng)用時發(fā)現(xiàn)，使用水浴法將聚苯乙烯與改性氫氧化鎂混合，并在混煉機(jī)上煉制，合成的聚苯乙烯類表面活性劑阻燃效果較好；柯惠珍等［6］研究了聚苯乙烯納米纖維膜的制備及其性能，考察了納米纖維膜厚度對膜孔徑分布的影響，發(fā)現(xiàn)該膜孔隙率較大，在室內(nèi)涂料制備中起吸附作用。本文主要綜述了聚苯乙烯在涂料制備領(lǐng)域的應(yīng)用。

1 聚苯乙烯的性能

聚苯乙烯是非晶態(tài)的線性聚合物，與含有芳香烴、酮類和酯類溶劑混合，能夠形成具有黏性的聚苯乙烯混合溶膠，將該溶膠涂于木板表面，可形成一層堅(jiān)硬、光滑的膜［7］。聚苯乙烯結(jié)構(gòu)中缺少極性基團(tuán)，其在木板上的附著力相對較差，受溫度影響，附著在表層的薄膜容易脫落。因此，若要利用聚苯乙烯制備室內(nèi)涂料，必須對其性能進(jìn)行分析，以適應(yīng)室內(nèi)環(huán)境［8］。在制備聚苯乙烯涂料過程中，加入羧基、酞胺基等極性較大的基團(tuán)，保證涂層由非極性轉(zhuǎn)化為部分極性，增強(qiáng)聚苯乙烯的附著力。聚苯乙烯中的芐基可以理解成甲苯分子中的甲基碳上去掉一個氫原子后，剩下的一價基團(tuán)，具有良好的熱穩(wěn)定性、抗氧化性和低凝點(diǎn)，可應(yīng)用于噴涂及無紡布等烘烤設(shè)備。

1.1 附著力

劉西振等［9］研究基于廢棄聚苯乙烯泡沫的無溶劑快固化涂料，通過聚苯乙烯泡沫與丙烯酸酯混合使用，將過氧化二苯甲酰、二甲基苯胺作為氧化還原體系，制成無溶劑涂料，施工后成膜，避免與空氣中氧氣阻聚。涂料在使用過程中有一定黏度，配方主體成分是丙烯酸類樹脂和鋇，隨著聚苯乙烯用量的增加，體系黏度變大，常規(guī)刷漆黏度在50～300 Pa·s，充分考慮聚苯乙烯的回收利用率，同時考慮其氧化還原性可導(dǎo)致體系黏度上升，認(rèn)為初始材料黏度應(yīng)為200 Pa·s，最適合作為涂料涂抹于墻壁，漆膜附著力較好。

1.2 導(dǎo)熱性能

趙美艷等［10］制備了一種墻體用新型泡?；炷翉?fù)合材料，通過正交試驗(yàn)分析聚苯乙烯顆粒用量對墻體材料導(dǎo)熱性能的影響，發(fā)現(xiàn)聚苯乙烯的導(dǎo)熱系數(shù)與涂料的隔熱性能相關(guān)，導(dǎo)熱系數(shù)越小，保溫效果越好。當(dāng)聚苯乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%時，復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)最高；聚苯乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到25%時，復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)下降了約2.35%；當(dāng)聚苯乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%時，復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)最低，下降了約6.02%，保溫效果最優(yōu)。使用聚苯乙烯顆粒不僅會影響墻體用新型泡?；炷翉?fù)合材料使用性能，還會對室內(nèi)墻壁涂料起到保溫作用，節(jié)能環(huán)保。

2 聚苯乙烯在室內(nèi)涂料制備中的應(yīng)用

2.1 防水涂料

由于聚苯乙烯中缺少親水基團(tuán)，因此，吸水率極低。如果將聚苯乙烯涂料放置在潮濕環(huán)境中，用該涂料涂抹的材料不會出現(xiàn)變形，適用于制備防水材料。聚苯乙烯用作防水涂料具有良好耐候性，聚苯乙烯分子包含了苯環(huán)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致涂膜柔性較差，因此，使用聚苯乙烯作防水涂料需經(jīng)過改性來降低其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。鄰苯二甲酸二丁酯具有較強(qiáng)的增塑作用，能夠降低聚苯乙烯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。在含有甲苯、丙酮、乙酸乙酯溶劑的聚苯乙烯中加入鄰苯二甲酸二丁酯，能夠獲取一種纖維板防水用涂料；加入含十二烷基苯磺酸鈉乳化劑的聚苯乙烯溶劑，能夠形成一種紙箱防水用涂料；吳軍等［11］以聚苯乙烯泡沫塑料為原料，加入丙烯酸丁酯、有機(jī)硅單體、水乳化劑混合，制備防水膠，所形成的彈性膠膜防水性指標(biāo)達(dá)到相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是一種耐水涂料。

聚苯乙烯可用于防水涂料原因?yàn)椋海?）聚苯乙烯涂料的漆膜硬度較高，當(dāng)丙烯酸類樹脂與鋇摩爾比為2∶1時，隨著聚苯乙烯用量的增加，體系黏度也隨之變大，漆膜附著力較好。（2）涂料不會在高溫條件下輕易變形，呈現(xiàn)耐高溫性能。（3）涂料成膜后仍保持柔韌性，其反應(yīng)程度與溫度有關(guān)，在低溫條件下防水性能更好。（4）防水涂料在一定靜水壓和動水壓條件下，不會出現(xiàn)滲漏，這是涂料防水的重要指標(biāo)。（5）防水涂料成膜后具有一定延伸性，能夠適應(yīng)不同溫差、干濕等情況，使涂料具備良好防水效果。

2.2 防腐涂料

聚苯乙烯除了缺少親水基團(tuán)外，還具有惰性結(jié)構(gòu)，使其能夠作為防腐蝕性基礎(chǔ)樹脂。由于聚苯乙烯成膜時間極短，無法實(shí)現(xiàn)內(nèi)增塑效果，導(dǎo)致其形成了軟單體，因此，應(yīng)對聚苯乙烯進(jìn)行改性，以提高膠膜的附著力。

金爽等［12］以聚苯乙烯為原料制備的抗凝劑中，乙酸乙酯、二氯甲烷與甲苯摩爾比為3∶2∶1時，具有緩釋效果。向混合溶劑中再添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%的改性劑松香和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9%的鄰苯二甲酸二丁酯，制備的抗凝劑具有良好緩釋性能和抗裂性。

由聚苯乙烯制備的防腐涂料具有化學(xué)穩(wěn)定性，其成膜屬性與化學(xué)結(jié)構(gòu)一致，在干膜條件下，能夠通過腐蝕介質(zhì)形成小分子。從單純隔離角度分析，由于水、氧和離子對膜的通透力不同，因此，防腐材料與成膜物結(jié)構(gòu)有關(guān)。其中，水對膜的通透力強(qiáng)于離子，而氧對膜的通透力相對復(fù)雜，與溫度有關(guān)。水和氧都是通過漆膜后與金屬基材表面直接接觸，金屬材料與電解質(zhì)溶液通過電極反應(yīng)發(fā)生腐蝕，增強(qiáng)漆膜導(dǎo)電能力。從防電化學(xué)腐蝕角度分析，一旦漆膜內(nèi)含有較多官能團(tuán)，漆膜氣孔會變少，形成密度較高的立體結(jié)構(gòu)，極大增強(qiáng)了涂料防腐性能。漆膜與成膜物的相對分子質(zhì)量有關(guān)，影響著色程度，對于防腐涂料，應(yīng)添加顏填料，可改善漆膜力學(xué)性能，使漆膜堅(jiān)硬耐磨，降低涂料揮發(fā)性有機(jī)物含量，抑制金屬腐蝕。

聚苯乙烯制成的防腐涂料涂抹在基材表面后形成涂層，具有屏蔽作用。根據(jù)腐蝕原理，漆膜有效阻止了腐蝕介質(zhì)，增加了電阻，使漆膜對水、氧和離子通透力不同。結(jié)合聚脲彈性涂料，能夠形成強(qiáng)有力的防腐蝕效果，具有優(yōu)異施工性能，使涂料密封完整，不會出現(xiàn)裸露問題，確?；恼w防腐性能。

2.3 防銹涂料

常征［13］利用甲苯耐水性好的優(yōu)勢，將乙酸乙酯溶于甲苯中，以該混合溶液為基礎(chǔ)溶劑，添加鐵紅防銹顏料可制備毒性小、防銹性強(qiáng)、硬度大的防銹涂料。在聚苯乙烯溶劑中添加乙酸乙酯和二甲苯，加入松香甘油酯作為改性劑，將聚苯乙烯膠液轉(zhuǎn)化為水溶劑膠液，制備防銹涂料。陳均志等［14］以甲基丙烯酸和干性油為主要溶劑，添加馬來酸酐作為引發(fā)劑，與聚苯乙烯接枝，使聚苯乙烯分子中形成一定親水羧基，增強(qiáng)涂膜的內(nèi)聚強(qiáng)度，并使其保持良好柔韌性。聚苯乙烯分子與引發(fā)劑馬來酸酐發(fā)生共軛反應(yīng)，使疏水的油性分子含有親水性羧基，提高了整個分子的親水性，使其成為水性膜，配以無毒亞磷酸鈣，制備了性能良好的防銹涂料。

防銹涂料能夠保證金屬免受外界大氣影響，避免基材表面與外界腐蝕性物質(zhì)直接接觸，延長金屬使用壽命。使用聚苯乙烯制備的防銹涂料能夠形成緊密的漆膜，進(jìn)而阻止腐蝕性物質(zhì)侵入。該防銹涂料的特點(diǎn)是：（1）適用于有色金屬防銹；（2）適用于有遮蓋的金屬防銹；（3）對環(huán)境無污染；（4）可取代防銹油、脂；（5）具有良好耐硬水性能；（6）熱穩(wěn)定性較好，在不同溫度條件下具有良好防銹效果。

聚苯乙烯作為防銹原料是防銹漆的重要組成部分，屬于化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的顏料，顆粒細(xì)微，具有良好填充性能。

2.4 防火涂料

由于聚苯乙烯容易出現(xiàn)自燃現(xiàn)象，因此，在制備涂料過程中，應(yīng)添加微膠囊化紅磷和膨脹性石墨兩類阻燃劑。在硫酸鉀作用下，將溶于阻燃劑的三氯乙烯接枝到聚苯乙烯上，同時配以不同阻燃元素，制備防火涂料。將該涂料涂布在易燃材料表面，可提高材料的耐火能力，在一定時間內(nèi)能夠阻止燃燒。

對于聚苯乙烯制成的防火涂料，涂層越厚，高溫條件下形成的阻燃物也就越厚，隔熱效果越明顯，形成了隔絕氧氣的保護(hù)膜，同時防火材料分解的氨基增多，通過與有機(jī)游離基化合，能夠中斷燃燒的連鎖反應(yīng)，因此，防火涂料越厚，隔熱效果就越好。

聚苯乙烯可用于防火涂料原因?yàn)椋海?）通過對聚苯乙烯改性，能夠保護(hù)基材不直接與外部空氣接觸，避免基材與火苗直接接觸，減緩物體著火速度。（2）聚苯乙烯除了具備不燃性外，還具有較低的導(dǎo)熱性能，能夠降低火焰溫度，使基材不會輕易燃燒。（3）聚苯乙烯在高溫條件下，會分解出不燃的惰性氣體，保護(hù)周圍基材，使之不易燃燒。（4）聚苯乙烯受熱容易分解氮元素與氧元素、氫元素組成的基團(tuán)，當(dāng)其與有機(jī)游離基化合時，會降低周圍溫度。（5）聚苯乙烯涂料受到高溫影響會出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象，形成隔熱層封閉保護(hù)的物體，減緩熱量與基材的直接接觸，使物體著火速度變慢。

3 結(jié)語

隨著人們對室內(nèi)裝修標(biāo)準(zhǔn)的升高，室內(nèi)涂料發(fā)展迅速。利用聚苯乙烯制備涂料，不僅能降低其造成的污染問題，還能結(jié)合不同化學(xué)溶劑形成良好的涂料，合理利用資源。聚苯乙烯存在膠膜附著力差的問題，需對其進(jìn)行改性，以保證制備的涂料具有良好防水、防腐、防銹和防火性能，在很大程度上阻止外界對基材的侵蝕，起到保護(hù)作用。