CN101440171A - 汽车顶衬的聚氨酯复合废料类材料的回收工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车顶衬的聚氨酯复合废料类材料的回收工艺，该工艺由包含粉碎、固化成型、切片、烘烤、模压与冷却等工序，通过本发明的方法回收成型的制品具有独特的弹性、耐磨性、耐低温型、耐生物老化性、等优良的性能，可广泛应用于机电、船舶、航空、车辆、土木建筑、轻工、及汽车部件等行业。制品特别具有隔热、减震的作用，是很好的汽车内饰材料，同时由于超强的弹性可以做为汽车的保险杠。其抗冲击性能远远的超过了pp材料。微孔结构和独特的可热塑成型性又非常适合对吸音要求较高的顶衬材料。
Description
技术领域
本发明公开了一种汽车顶衬的聚氨酯复合废料类材料的回收工艺。
背景技术
车用塑料复合废料所造成的环境污染的治理有两种方式，第一种是作为垃圾处理，或掩埋，或焚烧。用掩埋法处理，其成分包括玻璃纤维、涤纶等材料长期不会降解，而且将占用大量土地，垃圾掩埋用地紧缺已经是大多数城市面临的严重问题；用焚烧法处理，容易造成严重的二次污染。第二种治理方式是回收再利用。一般来说，塑料都是能够回收利用的。回收利用的方法包括物理法、化学法和能源法三类。
聚氨酯(PU)复合料是汽车顶衬中用量最大的材料，其中三分之二以上是泡沫。废聚氨酯泡沫属于交联高分子，其再利用难度很大。纯聚氨酯泡沫可以用化学法回收即裂解后作为多元醇原料。然而，汽车工业中的废聚氨酯泡沫常常是与其它材料复合在一起的废料，例如汽车车顶的冲切边废料是多层层压复合材料，其中不仅含泡沫聚氨酯，而目还含有玻璃纤维、表面布料和粘结剂等。这些边角料不宜采用化学的方法回收，因为，用化学回收的方法就必须除掉玻璃纤维和表面布料等杂质，分离成本非常高。目前，每个发泡聚氨酯汽车车顶的冲切边废料约0.7kg，我国使用发泡聚氨酯汽车车顶的汽车每年约有450万辆。因此，仅这一项就有315万吨。此外，还有生产过程中的废品、报废汽车的车顶以及其它的聚氨酯复合废料，这些废料的总量将远远超过生产过程中的冲切边废料。随着我国TDI、MDI工业的发展，废聚氨酯泡沫的量将会大量增加。直到现在，这些废料只能被焚烧处理，既造成了二次污染，也浪费了可利用资源。因此，研究这些废料的再利用，对于变废为宝、保护环境是十分必要的。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种汽车顶衬的聚氨酯复合废料类材料的回收工艺。在回收过程中不会造成二次污染、有利于节约能源、保护环境、能实现废料的再利用、变废为宝并能降低生产成本。
按照本发明提供的技术方案，所述汽车顶衬的聚氨酯复合废料类材料的回收工艺包含如下步骤：
a、粉碎：将聚氨酯复合废料粉碎后备用；
b、固化成型：在粉碎的聚氨酯复合废料粉末中加入氨纶液、发泡剂、稳定剂、稀释剂、阻燃剂、NCA/OH调节剂和催化剂形成混合物并搅拌均匀，搅拌均匀后的混合物自动发泡并固化成型，并控制该混合物中各组分的重量百分含量分别为：聚氨酯复合废料占50％～75％，氨纶液占10％～35％，液态HFC-245FA发泡剂占2％～4％，Tegostab有机硅稳定剂占1％～3％，Gorapur稀释剂占3％～8％，CP-2阻燃剂占2％～4％，NCA/OH调节剂占2％～7％，A-cat胺催化剂占4％～6％；
所用材料的供应商为：
液态HFC-245FA发泡剂：深圳长园特种塑料发泡剂有限公司；
Tegostab有机硅稳定剂：河北硅谷化工有限公司；
Gorapur稀释剂：苏州中联化工有限公司；
CP-2阻燃剂：合肥中科阻燃新材料有限公司；
A-cat胺催化剂：山东恒达科技有限公司；
NCA/OH调节剂：南京米兰化工有限公司；
c、切片：将步骤b固化成型后的固化发泡体切片形成板材；
d、烘烤：将步骤c形成的板材升温至170～190℃并保温40～80秒；
e、模压：将烘烤后的板材迅速置于模具内，控制合模压力为13～14Mpa；
f、冷却：将模压后的板材冷却至60～80℃并脱模，形成板材成品。
其中，步骤a中将聚氨酯复合废料粉碎3～8mm的颗粒状。
本发明的有益效果：聚氨酯复合废边角料量大质优，除了发泡助剂以外，所用氨纶液也是回收利用料，在很大程度上节约了能源，保护了环境，实现废料的再利用，大大降低了生产成本，实现了社会和经济的双重效益；用于制造氨纶的原料是线性的热塑性聚合物的弹性体，由于软硬段在热力学上不相容，通常表现为微相分离的结构，硬段中的氨基甲酸酯存在具有给质子和接受质子的能力，与极性较大的基团形成氢键次级交联，此类物理交联赋予制品优良的弹性和吸音、减震功能。
用于制造氨纶的结构，在氨纶中为提高硬度和回弹性通过一定的化学交联技术形成硬段结构，并可以分子设计，并结合需要，将氨纶材料设计各种模量和硬度的材料，以满足不同的工业需要。在硬段聚成微区，分布在软段的连续相中，硬段微区之间又被交联剂连接，通过调节NCA/OH调节剂比例控制成品的热固、热塑性能，通过合理的软段和硬段的比例设计，可以生产出各种硬度的材料。
通过本发明的方法回收成型的制品具有独特的弹性、耐磨性、耐低温型、耐生物老化性等优良的性能，可广泛应用于机电、船舶、航空、车辆、土木建筑、轻工及汽车部件等行业。制品特别具有隔热、减震的作用，是很好的汽车内饰材料，同时由于超强的弹性可以做为汽车的保险杠。其抗冲击性能远远的超过了pp材料。微孔结构和独特的可热塑成型性又非常适合对吸音要求较高的顶棚材料。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
a、粉碎：将聚氨酯复合废料粉碎成直径为5mm左右颗粒物备用；
b、固化成型：在混合器内加入被粉碎的聚氨酯复合废料颗料物、氨纶液、发泡剂、稳定剂、稀释剂、阻燃剂、NCA/OH调节剂和催化剂形成混合物并搅拌均匀，搅拌均匀后的混合物自动发泡并固化成型，并控制该混合物中各组分的重量百分含量分别为：聚氨酯复合废料占50％，氨纶液占35％，液态HFC-245FA发泡剂占3％，Tegostab有机硅稳定剂占1％，Gorapur稀释剂占3％，CP-2阻燃剂占2％，NCA/OH调节剂占2％，A-cat胺催化剂占4％；
c、切片：将步骤b固化成型后的固化发泡体根据具体需要尺寸切片成一定规格片材；
d、烘烤：将步骤c形成的板材升温至170℃并保温80秒；
e、模压：将烘烤后的板材迅速置于模具内，控制合模压力为13Mpa；
f、冷却：将模压后的板材冷却至60℃并脱模，形成板材成品，制品成品的形状及性能经分析与检测，其具有隔热、减震的作用，同时其抗冲击性能更远远的超过了传统pp玻璃纤维材料制作的保险杠。
PU回收料保险杠与PP玻纤材料保险杠的性能对比
| 硬度(邵氏D) | 冲击强度(kJ/m2) | 拉伸强度(MPa) | 断裂伸长率(％) | 弯曲强度(MPa) | |
| PP玻纤料保险杠 | 71 | 5.3 | 33.48 | 0.28 | 48.9 |
| PU回收料保险杠 | 75 | 48.8 | 42.3 | 50.1 | 45.8 |
实施例2
a、粉碎：将聚氨酯复合废料粉碎成直径为8mm左右的颗粒物备用；
b、固化成型：在混合器内加入粉碎的聚氨酯复合废料颗粒物、氨纶液、发泡剂、稳定剂、稀释剂、阻燃剂、NCA/OH调节剂和催化剂形成混合物并搅拌均匀，搅拌均匀后的混合物自动发泡并固化成型，并控制该混合物中各组分的重量百分含量分别为：聚氨酯复合废料占56％，氨纶液占12％，液态HFC-245FA发泡剂占4％，Tegostab有机硅稳定剂占3％，Gorapur稀释剂占8％，CP-2阻燃剂占4％，NCA/OH调节剂占7％，A-cat胺催化剂占6％；
c、切片：将步骤b固化成型后的固化发泡体切片形成板材；
d、烘烤：将步骤c形成的板材升温至190℃并保温40秒；
e、模压：将烘烤后的板材迅速置于模具内，控制合模压力为14Mpa；f、冷却：将模压后的板材冷却至80℃并脱模，形成板材成品，制品成品的形状及性能经分析与检测，其具有高密度微孔结构、刚性好、轻质并高吸音性能的特点，可以热塑成型的独特工艺特性更使其具有替代聚氨酯(PU)板材或聚丙烯(PP)板材的环保节能型材料。
PU回收料板材与普通PU类板材的性能对比
| 自重下垂 | 尺寸变化率 | 燃烧性 | 最大弯曲强度 | 弯曲弹性斜度 | 热蠕变 | 雾翳值 | 吸音性 | |
| 普通PU板材 | 横：0.5mm纵：0.5mm | 横：0.2％纵：0.2％ | 最大速率18.0mm/min | 横：12.98N/50mm纵：7.88N/50mm | 纵：11.1N/cm横：13.7N/cm | 0.5mm | 43.5％ | 平均38.6％ |
| PU回收料板材 | 横：0mm纵：0mm | 横：0纵：0 | 最大速率8.0mm/min | 横17.88N/50mm纵11.68N/50mm | 纵：13.2N/cm横：15.3N/cm | 0.3mm | 55.5％ | 平均45.7％ |
实施例3
a、粉碎：将聚氨酯复合废料粉碎成直径3mm左右的颗粒物后备用；
b、固化成型：在混合器内加入粉碎的聚氨酯复合废料颗粒物、氨纶液、发泡剂、稳定剂、稀释剂、阻燃剂、NCA/OH调节剂和催化剂形成混合物并搅拌均匀，搅拌均匀后的混合物自动发泡并固化成型，并控制该混合物中各组分的重量百分含量分别为：聚氨酯复合废料占75％，氨纶液占10％，液态HFC-245FA发泡剂占2％，Tegostab有机硅稳定剂占1％，Gorapur稀释剂占3％，CP-2阻燃剂占3％，NCA/OH调节剂占2％，A-cat胺催化剂占4％；
c、切片：将步骤b固化成型后的固化发泡体切片形成板材；
d、烘烤：将步骤c形成的板材升温至180℃并保温60秒；
e、模压：将烘烤后的板材迅速置于模具内，控制合模压力为13.4Mpa；
f、冷却：将模压后的板材冷却至72℃并脱模，形成板材成品。这种板材可以作为建筑模板或其他建筑隔音隔热材料，在目前提倡环保型节能住宅和其他建材领域具有广泛的推广和使用意义，其特具的微孔结构、刚性好、轻质并超强的隔音隔热性能的特点，可以实现真正的环保节能型建材。
PU回收料建材隔音板与普通建材隔音板的对比
| 密度kg/m3 | 板内密度偏差％ | 含水率％ | 内结合强度mpa | 静曲强度mpa | 弹性模量mpa | 握螺钉力N | 吸水厚度膨胀力％ | |
| 普通建材隔音板 | 750 | ±2.2 | 8 | 0.57 | 25 | 2600 | 1570(板面)1260(板边) | ≤6.5 |
| PU回收料隔音板 | ≤600 | ±2.0 | ≤5 | 0.6 | 23 | 2500 | 1800(板面)1800(板边) | ≤3.0 |
本发明中，
液态HFC-245FA发泡剂由深圳长园特种塑料发泡剂有限公司生产。
Tegostab有机硅稳定剂由河北硅谷化工有限公司生产。
Gorapur稀释剂由苏州中联化工有限公司生产。
CP-2阻燃剂由合肥中科阻燃新材料有限公司生产。
NCA/OH调节剂由山东恒达科技有限公司生产。
A-cat胺催化剂由南京米兰化工有限公司生产。
Claims (2)
1、一种汽车顶衬的聚氨酯复合废料类材料的回收工艺，其特征是该方法包含如下步骤：
a、粉碎：将聚氨酯复合废料粉碎后备用；
b、固化成型：在粉碎的聚氨酯复合废料粉末中加入氨纶液、发泡剂、稳定剂、稀释剂、阻燃剂、NCA/OH调节剂和催化剂形成混合物并搅拌均匀，搅拌均匀后的混合物自动发泡并固化成型，并控制该混合物中各组分的重量百分含量分别为：聚氨酯复合废料占50％～75％，氨纶液占10％～35％，液态HFC-245FA发泡剂占2％～4％，Tegostab有机硅稳定剂占1％～3％，Gorapur稀释剂占3％～8％，CP-2阻燃剂占2％～4％，NCA/OH调节剂占2％～7％，A-cat胺催化剂占4％～6％；
c、切片：将步骤b固化成型后的固化发泡体切片形成板材；
d、烘烤：将步骤c形成的板材升温至170～190℃并保温40～80秒；
e、模压：将烘烤后的板材迅速置于模具内，控制合模压力为13～14Mpa；
f、冷却：将模压后的板材冷却至60～80℃并脱模，形成板材成品。
2、根据权利要求1所述的汽车顶衬的聚氨酯复合废料类材料的回收工艺，其特征在于：步骤a中将聚氨酯复合废料粉碎3～8mm的颗粒状。
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