摘要：由废弃聚酯饮料瓶经醇解、缩聚后，制得低成本的再生型不饱和聚酯，用它制得了早强型聚合物改性水泥砂浆，该砂浆早期抗折强度及与普通水泥试块之间的早期粘接强度，均大大优于普通水泥砂浆。该方法还具有利用废料、利于环保和降低成本的优点。
　　关键词：不饱和聚酯 废弃物再生  聚合物改性水泥砂浆  醇解  缩聚

　　l  引  言

　　聚合物改性水泥砂浆(以下简称PMC)在耐腐蚀性能、固化时间及某些力学性能方面大大优于传统硅酸盐水泥砂浆。在许多情况下，聚合物的独特性质使其在混凝土结构修补与保护中起到传统材料无法替代的作用，既可节省大量建筑物修补资金，又加快了施工速度。但是PMC的价格昂贵，尚未被广泛使用。

　　国内用于PMC的聚合物的价格甚高，如环氧树脂高达2万多元/t，即使使用最便宜的不饱和聚酯，相对于普通砂浆来说，其价格仍旧偏高，因而PMC的应用受到了限制；与此同时，城市中大量的废弃塑料如废塑料瓶、废快餐盒(俗称白色污染)等又对城市的环境造成了污染。

　　拟用废弃的聚酯饮料瓶为原料，通过醇解、缩聚来获得再生型不饱和聚酯，继而开发出一种低成本、新型的“绿色”聚合物改性水泥砂浆，其价格适中，性能优良，既达到环境保护的目的，又可为扩大PMC的应用范围开辟新路。

　　2  实验部分

　　2．1  材料与主要设备仪器

　　丙二醇、醋酸酐为化学纯试剂；苯乙烯、顺丁烯二酸酐、过氧化物固化剂和乳化剂均为工业品。聚酯废料由1．25 L雪碧和可乐瓶破碎得到， 使用前经洗涤和干燥。使用的水泥是525＃普通硅酸盐水泥，细集料为标准砂，拌和水为自来水。

　　主要仪器设备如下：水泥胶砂振动台、水泥胶砂搅拌机、时间控制器、NYL—300型压力试验机、DKZ—5000型电动抗折试验机。

　　2．2  由聚酯(PET)饮料瓶制备不饱和聚酯

　　2．2．1  醇解反应

　　PET的醇解反应在1000 ml的4颈圆底烧瓶(带搅拌器、温度计、球形回流冷凝器、氮气管)中进行，在氮气保护下于200℃反应8h，分析产物的羟值。

　　2．2．2  缩聚反应

　　合成不饱和聚酯的缩聚反应在500ml的4颈圆底烧瓶中进行，在氮气保护下于1．5h内升温到180℃，维持4h，升温到200℃，每30min测酸值一次，并检测反应中所产生的水的质量及折光率，直到产物的酸值为适当值时结束反应。

　　2．2．3  分析

　　用常用的醋酸酐—毗啶法测定醇解产物的羟值。

　　2．3  聚合物水泥砂桨试块的制备

　　(1)将制得的不饱和聚酯树脂用一定量的苯乙烯稀释；

　　(2)加入乳化剂和水充分乳化，搅拌均匀待用；

　　(3)PMC砂浆的基本配方为聚灰比为０．44～０．54，水灰比为0．19～0．22，水在配制树脂乳液时加入，再按配方将水泥、砂、聚合物乳液和固化剂搅拌均匀，用三联模制成规格为40㎜×40㎜×160㎜的标准试样。

　　2．4  性能测试

　　按GBl75—92测试试块的抗折强度和抗压强度。按聚合物改性水泥砂浆试验方法，测试聚合物改性水泥砂浆与普通硅酸盐水泥砂浆试块之间的粘结强度， 将普通硅酸盐水泥砂浆(水泥:砂:水＝1．0:2．5:0．44)制成规格为40㎜×400㎜×160㎜的标准试块，硬化后从中间击成两半，将断面的粉末处理干净后，把PMC砂浆浇注到中间，固化后测试不同时间的抗折强度，即为粘结强度。

　　3结果和讨论

　　3．1  醇解反应(配比及产物见表1)

　　3．1．1  PG的含量对醇解产物羟值的影响

　　由表1可以看出，PG含量越高，醇解产物的羟值越大。这可能是因为PG含量越高，其羟端基也就越多，而在醇解反应中并没有使羟端基减少，所以PG含量越高，醇解产物的羟值就越大。

　　3，1．2  PG的含量对醇解产物的齐聚物分子量的影响

　　由表1还可以看出，PG含量越大，由醇解产物制成的齐聚物分子量也越小，这说明随着PG用量的增加，PET被醇解的程度越深，分子量也越小。

　　3．2  缩聚反应

　　在上述3种不同的醇解产物中分别加入顺丁烯二酸酐，固定其羟基和羟基的摩尔比为1．1:1，进行了缩聚反应，得到了不同酸值的不饱和聚酯树脂，结果如表2所示。制备不饱和聚酯的缩聚反应一般在抽真空状态下使酸值达到32mgKOH／g左右结束反应，由于作为PMC的粘结材料，不需要太大的分子量，故仅在常压下进行水分排除，在酸值未达到32mgKOH／g时即结束反应。

　　3．3  聚合物改性水泥(PMC)砂浆的性能

　　对PMC砂浆的早期抗折强度、抗压强度、早期粘结强度及各龄期的基本力学性能进行了研究。

　　3．3．１  PMC早期强度

　　PMC砂浆的早期强度见表3，普通硅酸盐水泥砂浆试块的强度见表4。可以看出，该PMC试块仅在1h后，其抗折强度就达到7．4MPa，这已达到普通硅酸盐水泥砂浆(525、525R)试样28d的抗折强度。而该PMC试样在4h后的抗折强度已达11．7MPa，而高标号的早强型普通硅酸盐水泥625R、725R的3d抗折强度仅为5．5MPa和6．0MPa，28d的抗折强度仅为8．0MPa和8．5MPa，这充分说明了该PMC砂浆快干、早强及韧性好的特点。抗压强度在4h后也可达到34MPa，完全满足作为结构材料的保护材料的要求。

　　3．3．2  PMC与普通硅酸盐水泥砂浆试样之间的粘接强度

　　该PMC砂浆对普通硅酸盐水泥砂浆试样的粘接性能测试结果见表5。可看出1h后的粘结性能已可满足非结构材料的一般强度要求，这种早期粘结强度是普通硅酸盐水泥砂浆所达不到的。

　　3．3．3  基本力学性能

　　由前面制得的不饱和聚酯为原料，按3．3的方法制成PMC砂浆试块，其不同龄期的抗折强度和抗压强度见表6。

　　由表6可见，PMC砂浆试块的抗折强度，大大优于普通硅酸盐水泥砂浆试块(28d，6～7MPa)。抗压强度与425＃水泥砂浆试块相似，比525＃水泥砂浆试块略低。

　　4  结  论

　　将废弃PET饮料瓶经醇解、缩聚后，制得了再生型不饱和聚酯树脂。醇解程度的大小可用PG用量控制，随着PG比例的增加，醇解程度增加；缩聚产物的分子量可用醇解产物的羟值控制。

　　由再生型不饱和聚酯树脂制得了聚合物改性水泥砂浆， 其早期强度大大优于普通硅酸盐水泥砂浆，与水泥砂浆之间的粘接强度也较高。该方法还具有利用废料、利于环保和降低成本的优点，为扩大PMC的应用打下了良好的基础。