CN103194057A

CN103194057A - 废弃硬质聚氨酯泡沫的回收利用制备增强树脂泡沫的方法

Info

Publication number: CN103194057A
Application number: CN2013101118824A
Authority: CN
Inventors: 杨超; 庄哲辉; 杨振国
Original assignee: Fudan University
Current assignee: Fudan University
Priority date: 2013-04-02
Filing date: 2013-04-02
Publication date: 2013-07-10

Abstract

本发明属于高分子复合材料领域，具体为一种废弃硬质聚氨酯泡沫的回收利用制备增强树脂泡沫的方法。其具体步骤为：将回收的硬质聚氨酯泡沫通过机械研磨的方法制成粉料，然后被引入到聚合物泡沫的预聚物中搅拌分散，经过发泡制备得到增强树脂泡沫。经测试，该方法能够显著提高树脂泡沫的压缩性能，同时不影响树脂泡沫其他力学性能，热稳定也不会产生明显影响。

Description

废弃硬质聚氨酯泡沫的回收利用制备增强树脂泡沫的方法

技术领域

本发明属于高分子复合材料领域，具体为一种废弃硬质聚氨酯泡沫的回收利用制备增强树脂泡沫的方法。

背景技术

聚氨酯是今天世界上应用最广泛的高分子材料之一，在过去的几十年里，聚氨酯在工业及日用品等领域使用量急速增长的同时也带来了聚氨酯废弃物的处理问题。传统的处理方法有两种，一种为掩埋，另一种是焚烧；但随着掩埋成本的增加，掩埋场地的减少以及人们日益增强的环保意识，传统的两种处理方式受到了限制。因此，聚氨酯的回收利用受到了越来越多的关注和研究，到目前为止，主要有物理法、化学法、热化学法、能源法及生物降解[36,61]等五种回收方法。但是从能源利用的角度来看，采用物理的方法回收聚氨酯泡沫最佳。

在物理法回收聚氨酯的过程中，通常采用机械的方法，如固态剪切挤出和低温研磨，把废弃聚氨酯泡沫研磨成粉状颗粒，然后引入到其他材料中去。A. J. Hulme把聚氨酯泡沫研磨成粉，并添加到了未填充热固性树脂和玻璃纤维增强树脂中，此外还制备了粉粒填充泡沫作为芯材的夹芯板材料，发现利用回收聚氨酯制备的材料与粘土填充材料相比具有更好的弯曲及韧性性能。O Revjakin等人合成了多种废弃聚氨酯泡沫研磨粉料填充的低密度热塑性塑料，如聚氯乙烯，聚丙烯以及热塑性聚氨酯。D. Becker等人研究了热固性聚氨酯废料与聚丙烯之间的界面及被马来酸酐接枝聚丙烯改性后的界面。N. Sombatsompop在低温下把聚氨酯废料研磨成粉并添加到硫化橡胶中，制备了聚氨酯粉料填充硫化橡胶材料，并研究了其动态机械性能。

废弃硬质聚氨酯泡沫通过机械研磨的方法制成粉料，然后被引入到聚氨酯泡沫及酚醛泡沫体系中。最后通过一系列的表征手段，如扫描电子显微镜、热重分析、压缩性能测试，研究了材料的微观结构、机械性能及热性能，结果表明制备的填充泡沫塑料比未填充泡沫塑料具有好的机械性能。

发明内容

本发明目的在于提供一种废弃硬质聚氨酯泡沫的回收利用制备增强树脂泡沫的方法，废弃硬质聚氨酯泡沫通过机械研磨的方法制成粉料，然后被引入到聚氨酯泡沫及酚醛泡沫体系中。最后通过一系列的表征手段，如扫描电子显微镜、热重分析、压缩性能测试，研究了材料的微观结构、机械性能及热性能，结果表明制备的填充泡沫塑料比未填充泡沫塑料具有好的机械性能。

本发明提出的废弃硬质聚氨酯泡沫的回收利用制备增强树脂泡沫的方法，具体步骤如下：

(1) 将回收得到的聚氨酯泡沫通过机械研磨的方法制备粒径为80~150μm的聚氨酯颗粒；

(2)预聚物体系的制备采用下述方法中任一种：

方法一：将步骤(1)得到的聚氨酯颗粒与预聚物多元醇混合，充分机械搅拌，同时加入催化剂、表面活性剂以及发泡剂，控制转速在1000~2500r/min；在上述体系中加入多异氰酸酯，高速搅拌混合20~40s，转速在4000r/min以上；

方法二：将步骤(1)得到的聚氨酯颗粒与发泡树脂混合，同时加入催化剂、表面活性剂以及发泡剂，充分机械搅拌，控制转速在1000~2500r/min；在上述体系中加入多异氰酸酯，高速搅拌混合20~40s，转速在4000r/min以上。

(3) 将混合好的预聚物体系倒入预热模具中，在40~100℃烘箱中保温30~90min，即可得到增强树脂泡沫。

本发明中，步骤（1）中所述聚氨酯颗粒粒径研磨至80~150μm。

本发明中，步骤（2）方法一中所述预聚物多元醇为聚乙二醇，聚丙二醇或一缩二乙二醇等的一种或几种，所述多异氰酸酯为二异氰酸酯、三异氰酸酯或它们的改性体的一种或几种；所使用的发泡剂为水。

本发明中，步骤（2）方法二中所述发泡树脂为酚醛树脂、环氧树脂等的一种或几种；所使用的发泡剂为有机烃类发泡剂。

本发明中，步骤(2)中所使用催化剂为胺催化剂和金属锡催化剂的混合物催化剂，所使用的表面活性剂为有机硅表面活性剂。

本发明中，所制得的增强树脂泡沫其压缩强度提高不低于10%，其他力学性能保持不变，热稳定性保持不变。

本发明具有如下有益效果：

1、解决了废弃聚氨酯泡沫回收利用问题。

2、制备过程简单，能耗低，无污染。

3、制得的增强泡沫性能优异，大幅提高耐压缩性能。

附图说明

图1 为实施例1废弃聚氨酯粉料在多元醇中的形貌。

图2 为实施例1废弃聚氨酯粉料含量填充聚氨酯泡沫断裂面的SEM图。

图3 为实施例1废弃聚氨酯粉料含量填充聚氨酯泡沫棱柱截面的SEM图。

具体实施方式

下面的实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。

实施例1

首先将回收的聚氨酯泡沫采用200目的砂纸研磨，得到粒径在80~150μm的粉体颗粒。按照比例把废弃聚氨酯粉料添加到多元醇（聚乙二醇200）中，1000r/min机械搅拌10min；然后把催化剂（二月桂酸二丁基锡：三乙胺=1:1））、表面活性剂（二甲基硅油）及发泡剂（水）添加到多元醇混合体系中，2500r/min机械搅拌5min；之后，在混合好的多元醇体系中倒入多异氰酸酯，4000r/min剧烈搅拌20s，最后倒入预热的模具中，在40℃烘箱中保温40min。制备废弃聚氨酯粉料填充硬质聚氨酯泡沫的配方见表1，废弃聚氨酯泡沫粉料的份数是基于多元醇和多异氰酸酯两组分之和的质量份数，其他组分则是基于多元醇的质量份数。所制得的聚氨酯泡沫的密度为55±2kg/m³。

表1 废弃聚氨酯泡沫粉料填充硬质聚氨酯泡沫的配方

Figure 2013101118824100002DEST_PATH_IMAGE001

实施例2

首先将回收的聚氨酯泡沫采用机械研磨，得到粒径在80~150μm的粉体颗粒。按照配方把废弃聚氨酯粉料加入到酚醛树脂中，在1000r/min下搅拌10min；然后把表面活性剂（二甲基硅油）、固化剂（六次甲基四胺）和发泡剂（戊烷）添加到酚醛树脂混合体系中，2000r/min搅拌5min；最后倒入模具中80℃下固化2h。粉料填充酚醛泡沫的配方如表2，其中其他组分是相对于酚醛树脂的质量份数。酚醛泡沫的密度为75±2kg/m³。

表2 废弃聚氨酯泡沫粉料填充酚醛泡沫的配方

Claims

1.一种废弃硬质聚氨酯泡沫的回收利用制备增强树脂泡沫的制备方法，其特征在于具体步骤如下：

(2)预聚物体系的制备采用下述方法中任一种：

方法二：将步骤(1)得到的聚氨酯颗粒与发泡树脂混合，同时加入催化剂、表面活性剂以及发泡剂，充分机械搅拌，控制转速在1000~2500r/min；在上述体系中加入多异氰酸酯，高速搅拌混合20~40s，转速在4000r/min以上；

2.根据权利要求1所述的一种废弃硬质聚氨酯泡沫的回收利用制备增强树脂泡沫的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述聚氨酯颗粒粒径需研磨至80~150μm。

3.根据权利要求1所述的一种废弃硬质聚氨酯泡沫的回收利用制备增强树脂泡沫的制备方法，其特征在于：步骤（2）方法一中所述预聚物多元醇为聚乙二醇，聚丙二醇或一缩二乙二醇的一种或几种，所述多异氰酸酯为二异氰酸酯、三异氰酸酯或它们的改性体的一种或几种；所使用的发泡剂为水。

4.根据权利要求1所述的一种废弃硬质聚氨酯泡沫的回收利用制备增强树脂泡沫的制备方法，其特征在于：步骤（2）方法二中所述发泡树脂为酚醛树脂或环氧树脂的一种或几种；所使用的发泡剂为有机烃类发泡剂，所使用固化剂为叔胺类固化剂。

5.根据权利要求1所述的一种废弃硬质聚氨酯泡沫的回收利用制备增强树脂泡沫的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所使用催化剂为胺催化剂和金属锡催化剂的混合物催化剂，所使用的表面活性剂为有机硅表面活性剂。

6.根据权利要求1所述的一种废弃硬质聚氨酯泡沫的回收利用制备增强树脂泡沫的制备方法，其特征在于：所制得的增强树脂泡沫其压缩强度提高不低于10%，其他力学性能保持不变，热稳定性保持不变。