CN101469050B

CN101469050B - 一种废弃硬质聚氨酯泡沫塑料的再生利用方法

Info

Publication number: CN101469050B
Application number: CN2007103038640A
Authority: CN
Inventors: 曹宏斌; 董金路; 张懿
Original assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Current assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Priority date: 2007-12-26
Filing date: 2007-12-26
Publication date: 2010-12-29
Anticipated expiration: 2027-12-26
Also published as: CN101469050A

Abstract

本发明涉及一种废弃硬质聚氨酯泡沫塑料的再生利用方法。本方法是将废弃硬质聚氨酯泡沫塑料经破碎机破碎后在聚醚多元醇醇解剂的作用下降解成液体低聚物，此低聚物可以不经分离提纯直接与异氰酸酯和发泡剂助剂反应重新合成新的聚氨酯泡沫塑料。本发明废弃硬质聚氨酯泡沫塑料再生利用方法操作简单、工艺流程短、回收率高，再生时所需异氰酸酯少，实现了废弃硬质聚氨酯泡沫塑料的高效、绿色循环利用。

Description

一种废弃硬质聚氨酯泡沫塑料的再生利用方法

技术领域

本发明涉及一种废弃硬质聚氨酯泡沫塑料的再生利用方法，具体涉及一种利用聚醚多元醇降解废弃硬质聚氨酯泡沫塑料的再生利用方法。

背景技术

聚氨酯，是由多异氰酸酯与多元醇反应制得的具有独特加工性能的高聚物。其可发泡性、弹性、耐磨性、耐低温性、耐溶剂性、耐生物老化性等优良，广泛应用于机电、船舶、航空、车辆、土木建筑、轻工、纺织等部门，其中硬质聚氨酯泡沫塑料由于其优良性能和广泛的应用领域发展极为迅速，产量倍增。与此同时产生了大量废弃物(包括生产中的边角料和使用老化报废的各类硬质聚氨酯泡沫材料)，从而使得硬质聚氨酯泡沫塑料的回收利用成为迫切需要解决的问题。对于这些废弃物可以采取掩埋和焚烧的方法进行处理，但这样不仅浪费了大量的化工原料，还会造成土地浪费和大气污染，不符合可持续发展的战略。如果能将这些废弃物进行有效的、绿色的回收再利用，将会产生重大的社会效益和经济效益。目前的化学回收主要方法有醇解法、热解法、氨解法、加氢法和水解法等，其中醇解法是化学降解聚氨酯中最重要的一种方法(如中国专利CN1244729、CN1041100，美国专利US4316992、US4336406，德国专利DE2557172)，但目前醇解法中所使用的醇解剂大部分是小分子的二元醇，在醇解过程中大都需要加入助醇解剂，且醇解过程温度相对较高，醇解产物一般需要分离提纯后才能使用，工艺相对较复杂而且很容易产生二次污染。为了克服上述缺点，优化现有工艺，进一步降低生产成本，有效利用废弃硬质聚氨酯泡沫塑料，作者提出了本专利中的再生利用方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种操作简单、工艺流程短、回收率高的废弃硬质聚氨酯泡沫塑料的回收再生利用方法，并将降解后的低聚物合成新的聚氨酯泡沫塑料，再生时所需异氰酸酯少，实现了废弃硬质聚氨酯泡沫塑料的高效、绿色循环利用。

本发明公开的废弃硬质聚氨酯泡沫塑料的回收再生利用是通过下述技术方案实现的：

将废弃硬质聚氨酯泡沫塑料块状体经破碎机破碎成较小泡沫体，然后将破碎后的泡沫体在聚醚多元醇醇解剂的作用下，在一定的的温度范围内搅拌升温，将聚氨酯泡沫降解成低聚物液体，该低聚物液体再与异氰酸酯和发泡助剂反应合成新的聚氨酯泡沫塑料产品。

本发明方法中所述的醇解剂选自官能度2～4，羟值100～500的聚醚多元醇，包括由二甘醇、乙二醇、丙三醇、一缩二乙二醇、季戊四醇、蔗糖、双酚A、甘露醇、山梨醇等一种或几种起始剂合成的聚醚多元醇以及不同聚醚多元醇的混合物。优选的醇解剂是由二甘醇、甘油单独或混合与双酚A合成的官能为2～3，羟值为300～400聚醚多元醇。

在惰性气体氮气或者氩气或者氦气的氛围中实施本发明方法，虽然这不是必要条件，但确是优选的。在反应过程中，优选对反应混合物进行充分搅拌。在反应过程中优选对反应挥发物进行冷凝回流，反应一般在0.5～6小时内完成。

降解反应在醇解剂存在条件下进行，不需加入任何助醇解剂，降解的废弃聚氨酯泡沫与醇解剂的比为0～90％，优选30％～50％，反应温度可以使用任何所需的温度，但一般优选50～160℃。

在本发明中，废弃硬质聚氨酯泡沫塑料经降解后获得的低聚物液体可不经分离提纯，直接与异氰酸酯和发泡助剂进行反应合成新的聚氨酯泡沫塑料。选用的异氰酸酯可以为4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯或异氰酸酯的其它衍生物，选用的发泡剂为水或HCFC-141b发泡剂。发泡时所用的降解产物与异氰酸酯的量为1∶0.5～1∶2，优选1∶1～1∶1.5。

本发明与现有技术相比具有以下优点和积极效果：

1.该发明工艺流程短、操作简单，再生时所需异氰酸酯量少，节约了生产成本，所合成的硬质聚氨酯泡沫塑料物理机械性能良好。

2.采用聚醚多元醇溶解时与小分子醇相比所需时间短、温度低，醇解剂挥发量少，可以在有效地利用醇解剂的同时降低用于冷凝回流小分子醇的能耗。

3.该发明回收率高，废弃硬质聚氨酯泡沫的回收率可达80％以上，醇解液可不经蒸馏、萃取等后续工艺直接合成新的硬质泡沫塑料。

下面结合实例对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1废弃硬质聚氨酯泡沫塑料再生利用流程图

具体实施方案

实施例1：

在装有搅拌器、冷凝器、温度计的三口圆底烧瓶中，加入5g经破碎机破碎后的废弃硬质聚氨酯泡沫塑料、50g双酚A、甘油、季戊四醇合成的羟值为400的聚醚多元醇，在搅拌的情况下将反应混合物加热到130℃，并在此温度下保持反应0.5小时，泡沫塑料全部溶解，产物呈浅棕色。将冷却后的降解产物与异氰酸酯按4∶7进行反应，得到的聚氨酯泡沫塑料压缩强度为280KPa。

实施例2：

将实施例1中的5g经破碎机破碎的废弃硬质聚氨酯泡沫塑料换成10g破碎机破碎后的废弃硬质聚氨酯泡沫塑料，在此条件下保持反应1.0小时，泡沫塑料全部溶解，产物颜色较实施例1加深。将冷却后的降解产物与异氰酸酯按2∶3进行反应，得到的聚氨酯泡沫塑料压缩强度为300KPa。

实施例3：

将实施例1中的5g经破碎机破碎的废弃硬质聚氨酯泡沫塑料换成20g破碎机破碎的废弃硬质聚氨酯泡沫塑料，在此条件下保持反应3.5小时，泡沫塑料全部溶解，产物颜色较实施例2加深。将冷却后的降解产物与异氰酸酯按1∶1进行反应，得到的聚氨酯泡沫塑料压缩强度为330KPa。

实施例4：

将实施例1中的5g经破碎机破碎的废弃硬质聚氨酯泡沫塑料换成30g破碎机破碎的废弃硬质聚氨酯泡沫塑料，在此条件下反应保持反应4.5小时，泡沫塑料全部溶解，产物颜色较实施例3加深。将冷却后的降解产物与异氰酸酯按5∶3进行反应，得到的聚氨酯泡沫塑料压缩强度为350KPa。

实施例5：

在装有搅拌器、冷凝器、温度计的三口圆底烧瓶中，加入15g破碎机破碎的废弃硬质聚氨酯泡沫塑料、50g二甘醇、甘油、双酚A合成的羟值为400的聚醚多元醇在搅拌的情况下将反应混合物加热到160℃，并在此温度下保持反应2.0小时，泡沫塑料全部溶解，产物颜色为红棕色。将冷却后的降解产物与异氰酸酯按2∶3进行反应，得到的聚氨酯泡沫塑料压缩强度为320KPa。

实施例6：

将实施例5中的二甘醇、甘油、双酚A合成的羟值为400的聚醚多元醇换为由二甘醇、甘油合成的羟值为400的聚醚多元醇，在此条件下保持反应3.0小时，泡沫塑料全部溶解，产物黏度较实施例6小。将冷却后的降解产物与异氰酸酯按2∶3进行反应，得到的聚氨酯泡沫塑料压缩强度为300KPa。

Claims

1.一种废弃硬质聚氨酯泡沫塑料的再生利用方法，其特征在于该方法是将废弃硬质聚氨酯泡沫塑料经破碎机破碎后在聚醚多元醇醇解剂的作用下，在一定的温度范围内搅拌升温，将废弃硬质聚氨酯降解成液体低聚物，此低聚物液体直接与异氰酸酯和发泡剂助剂反应合成新的聚氨酯泡沫塑料产品。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的聚醚多元醇醇解剂是指官能度2～4，羟值100～500的聚醚多元醇，具体是指由二甘醇、乙二醇、丙三醇、一缩二乙二醇、二缩三乙二醇、季戊四醇、蔗糖、双酚A、甘露醇、山梨醇等一种或几种起始剂合成的聚醚多元醇以及不同聚醚多元醇的混合物。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的一定的温度范围是指50～160℃。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述低聚物液体与异氰酸酯反应时所需低聚物液体与异氰酸酯比值范围为1∶0.5～1∶2。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述发泡剂是指水、HCFC-141b或环戊烷发泡剂。