发布时间 : 星期二 文章蔡佳佳开题报告 废聚氨酯硬质泡沫塑料的降解及应用11更新完毕开始阅读e5a4a208ba1aa8114431d973
1.4. 聚氨酯硬泡回收的方法
传统的高分子材料回收处理方法是填埋法和焚烧法。其中,填埋法是在一定温度、湿度下,利用掩埋的方法使垃圾在土壤中经过一段时间产生分解而逐渐转变成无害物质。然而,该法很难使PU废弃物发生分解,且占用土地,消耗资源;焚烧法是利用PU废料在一定条件下燃烧产生大量热能,使其作为燃料以取代部分煤、油和天然气。但是,如果在焚烧过程中燃烧不完全将会产生有毒气体,造成二次污染。
目前, PU废弃物的回收利用方法主要分为物理法和化学法。这两种方法是通过物理或化学的过程实现废弃资源的再利用,是PU废弃物回收利用的发展方向。
1.4.1. 聚氨酯硬泡回收的方法之物理回收法
物理回收法是利用粘结、热压、挤出成型等方法使PU废弃物回收利用,也包括通过粉碎的方法将PU废料粉碎成细片或粉末作为填料。该方法简单易行,但回收得到的泡沫只适用于低档产品。 1.4.1.1 粘结成型法
粘结成型法首先将废旧PU 泡沫粉碎成细片状,涂撒PU粘接剂,混合均匀后,在一定温度和压力下成型,所得到的再生粘接PU泡沫可用作垫材、支撑物等。该法适用于各类废旧PU的回收。日本的研究人员将回收的反应注塑成型聚氨酯颗粒与橡胶粉共混,用于运动跑道和网球场的铺面材料[2] 。但这种方法最大的缺陷是再生后的泡沫制品性能下降,只适于用作低档部件,应用面窄,且工艺繁琐、劳动量大,经济价值也不高。 1.4.1.2 填料法
这种方法通常是将PU 废料粉碎成细片或粉末,作为填料混入新的PU原料中制成成品。该法不但使废旧PU材料得到回收,而且还可有效地降低制品成本,可用于制备R IM弹性体、吸能泡沫和隔音泡沫。将废PU粉末投加到生产原部件的原料中,再次生产相同部件,可在一定范围内不影响到部件的性能
[ 3]
。在日本,已将废旧
硬质PU泡沫塑料用作灰浆的轻质骨料。卢灿辉,等[ 4]利用固相力化学技术在室温条件下粉碎PU泡沫边角料,得到力化学活化的超细PU粉末,将其再次用于PU发泡
9
材料的生产,可替代10%～15%的二苯基甲烷二异氰酸酯(MD I)和聚醚多元醇组合发泡材料,添加与未添加PU回收料所制备的复合板材性能和外观没有显著差别。 1.4.1.3 热压成型法
某些PU材料在100～220℃温度范围内具有一定的热软化可塑性能。因此,将PU 泡沫废料粉碎后再在该温度段热压成型[5] ,可以完全不使用粘合剂就能使其相互粘结在一起。热压成型的条件与废旧聚氨酯的种类及再生制品有关。该法所得再生制品的伸长率下降较大,制品的表面光洁度较差,因此只适用于对伸长率与表面性能要求不高的领域,如车轮罩、备轮罩、挂泥板、翼子板衬里、小工具箱等客车部件,这些部件都是带部分增厚区的薄壁部件,一般只要求有良好的尺寸稳定性、耐热性和耐老化性能。 1.4.1.4 挤出成型
挤出成型是通过热力学作用把分子链变成中等长度链,将PU材料转变成软塑性材料,这种材料适合做强度高、硬度高而对伸长率要求不高的塑料件;对于软质微孔PU泡沫废料,德国Bayer公司曾将其粉碎成粉末,掺混到热塑性聚氨酯中,在挤出成型机中造粒,采用注射成型方法制造鞋底等制品[ 6] 。
1.4.2. 聚氨酯硬泡回收的方法之化学回收技术
化学回收法是指PU材料在化学降解剂的作用下,降解成低相对分子质量物质。根据所用降解剂的不同,聚氨酯材料的化学回收方法可分为醇解法、水解法、碱解法、氨解法、胺解法、热解法、加氢裂解法和磷酸酯降解法等。化学法回收技术工艺相对复杂,发展也相对较晚,直到现在仍有新的降解方法不断出现。 1.4.2.1热解裂法【1】
热解法：泡沫→气态与液态馏份的混合物
众所周知，在聚氨酯泡沫塑料的化学结构中，除含氨基甲酸酯链节外，还存在脲素链节。这二种链段的热解反应是可逆的：
10
只要掌握好热裂程度，即热解温度，热解时间等因素，是可以回收以上几种产品的。初期，废泡沫与粘土类物质混合加热、由于热裂深度大．以致最终产品是液体燃料。
热解能源，大都是外加的，这样费用大，经改进可直接将废泡沫塑料置于燃烧炉中氧气氛下部分燃烧，以废泡沫燃烧时自身释放出的热能分解其它未参与燃烧的泡沫．从而达到回收聚醚多元醇等。该技术的特点是节约能量，回收聚醚多元醇纯度高，并可二次利用于制泡沫塑料。这种再生泡沫塑料的物理性能也没有多大下降。
1.4.2.2 水蒸气裂解法【1】
水解法：泡沫十水→多元醇十多元胺
水蒸汽裂解回收处理废泡沫的方法要比热裂解法优越，其特点是回收合有用的化学物数量多，品种全，而且水解温度低。 水蒸汽裂解的产物有胺与醇二种：
水蒸汽裂解温度于218—399oC范围内,最佳裂解温度为245—343oC范围内．反应区压力在50一150kPa。当废聚氨酯泡沫置于水蒸汽下，20分钟后二胺类化食物与水蒸汽一起从上部排气口排出，经冷却捕集。聚醇化合物以滴液形式从泡沫下面捕集器收集。
水蒸汽裂解工艺流程如图1所示。从图看出，水蒸汽裂解所用泡沫体不用破碎就可直接与金属支架一起置于裂解区．这样就可大大简化预处理手续
图1 水蒸汽裂解废聚氨酯泡沫的工艺流程图【1】
11
1-蒸汽入口；2-聚氨酯废枕与支架；3-裂解炉盖子；4-加热电丝；5-冷凝器；6-受槽
1.4.2.3 碱解法
碱解法：泡沫十N aOH→胺十醇十Na2C()3：
以苛性碱为废聚氨酯泡沫塑料的分解剂，回收聚醚与芳香二胺的方法，称为碱解法。碱解聚氨酯泡沫反应有如下几步机历：
碱解过程一般由分解反应工程，甲苯二胺分离回收工程与聚醚精制工程三部分组成。
【1】
碱解法回收的聚醚质量完全符合要求，而且该工艺全流程的回收率较高。
1.4.2.4 醇解法
醇解法：泡沫十H〔)一R一()H→多元醇混合物
对于硬质的聚氨酯泡沫塑料，比较适宜于用醇解法工艺处理，其特点是醇解条件温和，反应速度比水解法、热解法低，允许废旧料含其他杂质，如聚氨酯或聚酰胺纤维、聚碳酸酯和聚甲醇等。
以醇类化合物为分解剂，使聚氨酯泡沫加热分解，回收聚醚多元醇的方法，均称为醇解法。醇解法的特点是回收再生的聚醚醇可以直接应用于二次发泡制备聚氨酯泡沫塑料。并且工艺条件要求不高，操作简单，流程短。该法是工业上已被推广的主要方法之一。
硬泡的化学结构中，除含有氨基甲酸酯链节外，还有尿素链节，这两种链节的热解反应是可逆的：
CH3
-NHCOOR+R'OH -NHCOOR'
-NCO+R'OH
12