本申请涉及聚合物废物处理，具体而言，涉及一种废旧聚苯乙烯基减水剂及其制备方法。
背景技术：
1、聚苯乙烯是一种广泛用于包装材料的塑料，由于其难以降解，废弃后对环境造成了污染。现有技术中聚苯乙烯的回收再利用方法较少，且效果不佳。因此，开发一种将废旧聚苯乙烯转化为有价值的化工产品的方法具有重要的现实意义。
2、混凝土减水剂是混凝土工业中的重要外加剂，能够显著改善混凝土的流动性和工作性能，减少用水量，从而提高混凝土的强度和耐久性。目前，混凝土减水剂主要由化学合成制得，原材料成本较高，工艺复杂。因此，将废旧聚苯乙烯转化为混凝土减水剂不仅能够减少环境污染，还可以扩大混凝土减水剂的原料来源。
3、现有废旧聚苯乙烯转化为混凝土减水剂的方法主要是通过将聚苯乙烯磺化、中和，制备水溶高分子。这种减水剂分子结构与萘系减水剂类似。例如，中国专利zl99117093.8提供的制备方法，将聚苯乙烯溶解或溶胀在甲苯、二氯乙烷或二甲苯中，用氯磺酸或重量浓度为50％-99％的硫酸作磺化剂反应3-5个小时，蒸馏回收溶剂；加入水，将磺化的聚苯乙烯溶于水中，然后用氢氧化钙、氧化钙或石灰中和、过滤成稳定的水泥减水剂溶液。但这种方法制备出的减水剂的分子量较高，且主导官能团仅为磺酸根、较为单一，因此减水率不高，保坍性不佳。
4、针对分子量过高的问题，中国专利zl201210569607.2在磺化前先将废旧聚苯乙烯塑料加热融化，添加氧化钠在高温下降解。这一方法尽管可以使分子量低一些，但使用了氧化钠作催化剂，势必与磺化时用的浓硫酸反应而消耗氢离子，使浓硫酸的浓度下降，不利于磺化，并增加了硫酸钠副产物。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种废旧聚苯乙烯基混凝土减水剂，此减水剂具有较高的减水率和流动性保持率。
2、本申请的另一目的在于提供一种废旧聚苯乙烯基混凝土减水剂的制备方法，该方法通过过氧化物降解与羧基单体接枝、磺化与酯化接枝聚乙二醇支链、超声波作用溶液分子链降解制得上述减水剂。
3、为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案：
4、一方面，本申请提供一种废旧聚苯乙烯基混凝土减水剂，以重量份数计，其原料包括以下组分：
5、废旧聚苯乙烯9-11份、溶剂30-40份、引发剂0.1-0.3份、马来酸酐3-4份、浓硫酸16-20份、五氧化二磷0.1-0.3份和聚乙二醇5-8份。
6、另一方面，本申请提供一种废旧聚苯乙烯基混凝土减水剂的制备方法，包括以下步骤：
7、s1、取废旧聚苯乙烯颗粒和溶剂，混合溶解后加入马来酸酐，加热配成溶液i；
8、s2、将引发剂与溶剂混合配制成溶液ii，将溶液ii加入至溶液i中，搅拌反应得到溶液iii；
9、s3、往溶液iii中加入五氧化二磷和聚乙二醇，在搅拌的状态下加入浓硫酸，进行反应，反应结束后回收溶剂，得反应液；
10、s4、将反应液冷却至室温，调节ph为6-9，加水调至浓度为20-30％，得反应产物；
11、s5、将反应产物进行超声辐照，得到所述废旧聚苯乙烯基混凝土减水剂。
12、本申请的反应原理包括：
13、1、将废旧聚苯乙烯溶解在溶剂中，然后加热到75-80℃后，再加入马来酸酐和引发剂，将产生如下的反应：
14、1)引发剂分解：以过氧化苯甲酰为例，其在75-80℃时会分解，生成自由基，使bpo分解成两个苯甲酰氧自由基，反应式如下：
15、(c6h5co)2o2→2c6h5co·
16、2)聚苯乙烯链的自由基化：引发剂分解生成的自由基可以攻击聚苯乙烯链上的碳原子，形成聚苯乙烯自由基；过氧化苯甲酰在高温下分解产生自由基，自由基攻击聚苯乙烯链，导致聚合物链的断裂，生成低分子量的降解产物。
17、3)马来酸酐的共聚：马来酸酐能够与聚苯乙烯自由基反应，形成共聚物。马来酸酐作为共聚单体，可以与聚苯乙烯自由基发生反应，插入到聚苯乙烯链中，形成含马来酸酐基团的共聚物：
18、ps·+ma→ps-ma
19、4)进一步反应：继续的自由基反应可能会使更多的马来酸酐与聚苯乙烯链结合，或者使聚苯乙烯链与其他链段发生反应，形成复杂的聚合物结构：
20、ps-ma·+ps·→ps-ma-ps
21、2、在上述反应完成后，再加入浓硫酸(h2so4)和聚乙二醇(peg)，会引发下列发生的反应和结果：
22、1)马来酸酐的酯化反应：浓硫酸作为强酸催化剂，可以催化马来酸酐与聚乙二醇的酯化反应；马来酸酐中的酐基可以与聚乙二醇中的羟基反应，形成酯键，生成聚乙二醇支链：
23、
24、2)硫酸对聚苯乙烯的磺化：浓硫酸对聚苯乙烯产生磺化反应，导致聚苯乙烯链上的苯环发生磺化，生成磺酸基团。五氧化二磷的存在是起到磺化催化作用：
25、ps+h2so4→ps-so3h+h2o
26、3、超声降解：
27、超声波辐照会产生空化现象，即液体中形成和崩溃的小气泡，这些气泡崩溃时会产生高温高压，使聚合物链发生断裂，导致聚苯乙烯分子量下降，即发生降解。
28、相对于现有技术，本申请的实施例至少具有如下优点或有益效果：
29、1、本申请通过将过氧化物降解和羧基引入同时进行、聚乙二醇长支链的引入和磺化反应同时进行以及超声波进一步降低产物分子量的方法得到分子量较低的具有羧基、聚乙二醇长支链、磺酸根基团的水溶性高分子产物，即本申请中的废旧聚苯乙烯基减水剂，该减水剂实现了较高的减水率和流动性保持率，具有优异的性能。
30、2、本申请提供了一种高效的废旧聚苯乙烯再利用方法，实现能源循环，具有广阔的应用前景和市场价值。
1.一种废旧聚苯乙烯基混凝土减水剂，其特征在于，以重量份数计，其制备原料包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的一种废旧聚苯乙烯基混凝土减水剂，其特征在于，所述溶剂为环乙烷和/或二氯乙烷。
3.根据权利要求1所述的一种废旧聚苯乙烯基混凝土减水剂，其特征在于，所述引发剂为过氧化二苯甲酰和/或过氧化十二酰。
4.根据权利要求1所述的一种废旧聚苯乙烯基混凝土减水剂，其特征在于，所述聚乙二醇为聚乙二醇400和/或聚乙二醇600。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的废旧聚苯乙烯基混凝土减水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种废旧聚苯乙烯基混凝土减水剂的制备方法，其特征在于，所述s1步骤中加热的温度为75-80℃。
7.根据权利要求5所述的一种废旧聚苯乙烯基混凝土减水剂的制备方法，其特征在于，所述s2步骤中溶液ii中引发剂的浓度为10％，采用滴加的方式将溶液ii加入至溶液i中，搅拌反应的时间为2-3h。
8.根据权利要求5所述的一种废旧聚苯乙烯基混凝土减水剂的制备方法，其特征在于，所述s3步骤中浓硫酸采用滴加的方式加入，所述反应温度为70-80℃，反应时间为3-4h。
9.根据权利要求5所述的一种废旧聚苯乙烯基混凝土减水剂的制备方法，其特征在于，所述s4步骤中调节ph采用浓度30％的氢氧化钠溶液。
10.根据权利要求5所述的一种废旧聚苯乙烯基混凝土减水剂的制备方法，其特征在于，所述s5步骤中的超声辐照时间为0.5h，超声功率为300-500w。
