一种聚苯乙烯材料专一粘合剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及天然产物开发利用、粘合剂领域，尤其涉及一种对聚苯乙烯材料有专一粘合作用的橘皮挥发油粘合剂及其制备方法。

背景技术

聚苯乙烯（Polystyrene，缩写PS）是指由苯乙烯单体经聚反应合成的聚合物，化学式是(C

发明内容

本发明旨在提供一种在聚苯乙烯表面有良好的延展性、能够产生较强的粘性、不影响材料透光性、具有粘合专一性的橘皮挥发油粘合剂。

为确定上述条件，本发明采用的技术方案如下：

1. 橘皮挥发油提取

利用水蒸气蒸馏法提取橘皮挥发油，称取干燥橘皮粉末（过30目筛）40.00 g，装在锥形瓶中，置于水蒸气蒸馏装置上控制单因素条件提取橘皮挥发油，智能磁力搅拌器的温度设为100℃，转速为400 r/min，按照已设计好的各组实验条件提取，提取完成后直接在索氏提取器上读取所提挥发油体积，记录数据后分别将挥发油装入玻璃样品瓶中，放入-30℃保存备用。

考查液料比、浸泡时间和蒸馏时间三个因素对于橘皮挥发油提取率的影响。液料比采用10：1、9：1、8：1、7：1和6：1等5个水平；浸泡时间采用0 min、60 min、120 min、180 min和240 min5个水平；蒸馏时间采用30 min、60 min、90 min、120 min和150 min5个水平。按照上述实验步骤进行，每组重复3次。在单因素实验基础上，依据CCD实验原理，设计40 g橘皮粉末的挥发油提取实验，以液料比（A）、浸泡时间（B）和提取时间（C）为三个变量，以橘皮挥发油的提取量为响应值，设计一个三因素五水平的响应面分析方案。优化提取条件为液料比8.93：1、浸泡时间199.49 min和蒸馏时间138.77 min，提取率为47.37 μL g

2. 橘皮挥发油粘合性能实验

从延展作用、粘合部位强度、腐蚀作用和透光性四个角度考察橘皮挥发油对聚苯乙烯材料的粘合性能；此外，研究橘皮挥发油对几种常见的塑料的粘合作用，确定橘皮挥发油作为粘合剂的专一性。

（1）延展作用：用橘皮挥发油粘合两个聚苯乙烯板后，橘皮挥发油会在两板之间形成一定的延展面积，通过实验测量不同体积的橘皮挥发油形成延展面积的大小确定粘合剂的延展作用。

（2）粘合部位强度：研究橘皮挥发油粘合剂产生的粘性强度大小。粘合作用强弱可以通过分离两聚苯乙烯板所需要的力的大小体现。两聚苯乙烯板用橘皮挥发油粘合后，放在阴凉干燥处48 h使其充分粘合。测量破坏粘合部位分离时拉力的大小。

（3）腐蚀作用：粘合后橘皮挥发油可能会对聚苯乙烯板有腐蚀作用，具体表现在影响聚苯乙烯板的厚度。通过实验分别测量粘合前后的聚苯乙烯板厚度，通过比较其差异性确定粘合剂对聚苯乙烯板是否具有腐蚀作用。粘合前，用游标卡尺测量两个聚苯乙烯板各自的厚度；粘合后，用游标卡尺测量总厚度。若总厚度小于粘合前两板的厚度之和，则说明具有腐蚀作用（测量时，在每个聚苯乙烯板的不同位置测五组数值，最后的厚度取五次测量结果的平均值）。

（4）透光性：橘皮挥发油粘合剂可能会对聚苯乙烯板材料的透光性产生影响，可用分光光度计先测量单个聚苯乙烯板在波长400~800 nm下的吸光度，再测量用粘合剂粘合后双片的吸光度，比较两组数值判断粘合剂对聚苯乙烯材料透光性的影响。

（5）专一性：取种类、大小相同的聚乙烯对苯二甲酸酯（PET），高密度聚乙烯（HDPE）、聚氯乙烯（PVC）、低密度聚乙烯（LDPE）、聚丙烯（PP）、聚碳酸酯（PC）和聚苯乙烯（PS），用橘皮挥发油进行粘合测试。

本发明与现有技术比有益效果体现在：本发明所描述的一种对聚苯乙烯材料具有专一粘合作用的橘皮挥发油粘合剂的制备，采用水蒸气蒸馏法，将材料切碎后用水浸泡，以水为溶剂，加热蒸馏，操作设备简易，成本低。且通过实验发现，橘皮挥发油在聚苯乙烯表面具有优良的延展性能，对聚苯乙烯材料的厚度、透光度影响较小，橘皮挥发油的粘合作用改善了聚苯乙烯性冲击强度低，应外力容易断裂的缺点。

附图说明

图1是单位体积挥发油粘合面积及拉力与挥发油体积关系图

具体实施方式

橘皮挥发油粘合性能实验

下面对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，但本发明的保护范围并不限于此；

实施例1：

称取已处理好的干燥橘皮粉末40.00 g，装在锥形瓶中，按照已设计好的各种实验条件做好准备后，置于水蒸气蒸馏装置上控制单因素条件提取橘皮挥发油，智能磁力搅拌器的温度设为100℃，转速为400 r/min，直接在挥发油提取器上读取所提挥发油体积，记录数据后将挥发油放入-30℃保存备用。通过响应面法优化提取工艺，得最优提取条件：液料比8.93：1，浸泡时间199.49 min，蒸馏时间138.77 min，其中浸泡时间长短对挥发油提取量影响最大，提取率为47.37 μL g

实施例2：

用不同量的挥发油粘合两块表面平整无划痕的聚苯乙烯板，将粘合后的聚苯乙烯板放在阴凉干燥处使其充分粘合，48 h后考察粘合强度。将重物固定到一块聚苯乙烯板上，持续增加重物重量直至两块板分离，可计算出此时的拉力。同时测定不同体积挥发油粘合的面积，计算单位体积挥发油的粘合面积。当挥发油体积在3 μL以上时，拉力破坏的位置在粘合位点之外，说明此时粘合位点强度高于聚苯乙烯材料本身，参考的挥发油用量应≥3μL。

如图1所示，随着挥发油用量增加，单位体积粘合面积下降，而总体的拉力增加。说明需根据待粘合面积的大小选择挥发油的用量，且该用量应≥3μL。

实施例3：

用游标卡尺分别测量厚度。取不同量的橘皮挥发油粘合两聚苯乙烯板，确保粘合紧密，分别测定粘合前后的两块聚苯乙烯板的厚度。

表1. 粘合前后聚苯乙烯板厚度的变化情况

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如表1所示，粘合前后的聚苯乙烯板厚度无显著性差异，说明粘合作用对聚苯乙烯厚度无影响，无腐蚀作用。

实施例4：

将粘合前的聚苯乙烯板用刀裁成若干个长2.5cm宽1.3cm，可放进比色皿的尺寸，用移液枪移取3 μL橘皮挥发油粘合两板，紧密粘合后，利用分光光度计进行吸光度测定，波长范围选取400~800nm，每隔20nm读取一组数据，粘合前后聚苯乙烯板的百分透射比和吸光度数据如表2所示。

表2. 粘合前后聚苯乙烯板透光率的变化情况

粘合后的聚苯乙烯板的透光率值和推测的透光率值无显著性差异，说明橘皮挥发油对聚苯乙烯的粘合作用对其透光率无影响。

实施例5：

取3 μL橘皮挥发油对聚乙烯对苯二甲酸酯（PET）、高密度聚乙烯（HDPE）、聚氯乙烯（PVC）、低密度聚乙烯（LDPE）、聚丙烯（PP）、聚碳酸酯（PC）和聚苯乙烯（PS）材料进行粘合，结果如表3所示，仅聚苯乙烯组发生了粘合作用，说明橘皮挥发油对聚苯乙烯具有专一的粘合作用。

表3. 橘皮挥发油对常见的塑料的粘合作用

本发明的上述实例是对本发明的说明而不能限制于本发明，在本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何变化，都认为是包括在权利要求书范围内。