CN106883591A - 一种聚氨酯废料的利用方法和弹性体 - Google Patents

一种聚氨酯废料的利用方法和弹性体 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种聚氨酯废料的利用方法，包括：在金属催化剂的作用下，将二氧化碳共聚物多元醇和二异氰酸酯进行反应，得到预聚体；将聚氨酯废料、水、发泡剂和预聚体混合，得到混合物；将混合物依次进行固化和熟化，得到弹性体。与现有技术相比，本发明先采用二氧化碳共聚物多元醇制备得到一种预聚体胶粘剂，然后利用这种预聚体胶粘剂交聚氨酯废料进行粘接，形成弹性体。这种弹性体具有良好的力学性能。而且，本发明提供的聚氨酯废料的利用方法工艺简单、操作方便，聚氨酯废料回收率高，为聚氨酯废旧材料的回收利用提供了一种经济环保的解决方案。本发明还提供了一种弹性体。

Description

一种聚氨酯废料的利用方法和弹性体
技术领域
本发明涉及聚氨酯技术领域，尤其涉及一种聚氨酯废料的利用方法和弹性体。
背景技术
聚氨酯材料主要是以多元异氰酸酯和多元醇为原料制备而成的高分子聚合物，具有优异的力学性能、耐磨性能、耐低温性能、耐化学性能等，广泛应用于工业生产和人们日常生活当中。大量应用聚氨酯产品的同时也产生了大量废弃物，绝大部分废弃物被填埋或焚烧，造成土地的浪费和环境的污染。如何处理这些聚氨酯废弃物实现它们的回收利用，已经成为一个需要高度重视的问题。
目前处理聚氨酯废料的方法有物理回收法和化学回收法。物理回收法主要是作为填料使用，回收率低；化学回收法步骤复杂，回收率低，经济成本较高；所以寻找一种既经济又对环境污染小的方法已经迫在眉睫。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种聚氨酯废料的利用方法和弹性体，本发明提供的聚氨酯废料的利用方法经济、环保。
本发明提供了一种聚氨酯废料的利用方法，包括：
在金属催化剂的作用下，将二氧化碳共聚物多元醇和二异氰酸酯进行反应，得到预聚体；
将聚氨酯废料、水、发泡剂和预聚体混合，得到混合物；
将混合物依次进行固化和熟化，得到弹性体。
优选的，所述预聚体的制备原料还包括抗老化剂和/或紫外线吸收剂。
优选的，所述金属催化剂、二氧化碳共聚物多元醇、二异氰酸酯、聚氨酯废料、水和发泡剂的质量比为(0.1～1)100：(30～60)：(100～300)：(1～15)：(15～50)。
优选的，二氧化碳共聚物多元醇、抗老化剂和紫外线吸收剂的质量比为100：(0.1～1)：(0.1～1)。
优选的，所述金属催化剂选自辛酸亚锡、异辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡和有机铋中的一种或几种。
优选的，所述二氧化碳共聚物多元醇的羟基官能度为2～6，分子内碳酸酯基团的摩尔分率为0.25～0.45，数均分子量为1000～8000。
优选的，所述二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和聚合异氰酸酯中的一种或几种。
优选的，所述聚氨酯废料的粒度为0.1～10mm。
优选的，所述反应的温度为70～90℃；
固化的时间为1～3小时；
熟化的温度为80～100℃。
本发明提供了一种上述技术方案所述的方法制备得到的弹性体。
与现有技术相比，本发明所采用的二氧化碳共聚物多元醇是一种集聚酯和聚醚优点的二醇，本发明先采用二氧化碳共聚物多元醇制备得到一种预聚体胶粘剂，然后利用这种预聚体胶粘剂对聚氨酯废料进行粘接，形成弹性体。本发明制备得到的弹性体是一种以二氧化碳共聚物多元醇制备的预聚体和聚氨酯废料形成的弹性体，这种弹性体具有良好的力学性能，可应用于建筑、汽车工业、家装等领域，具有广阔的应用前景。而且，本发明提供的聚氨酯废料的利用方法工艺简单、操作方便，聚氨酯废废料回收率高，为聚氨酯废旧材料的回收利用提供了一种经济环保的解决方案。同时，制备得到的弹性体材料具有一定的价格和性能优势，所采用的二氧化碳共聚物多元醇是以二氧化碳为原料制得的，成本比较低廉，规模生产后对环境保护、节能减排均具有重要意义。本发明提供的聚氨酯废料的利用方法具有良好的经济效益和社会效益。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员经改进或润饰的所有其它实例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种聚氨酯废料的利用方法，包括：
在金属催化剂的作用下，将二氧化碳共聚物多元醇和二异氰酸酯进行反应，得到预聚体；
将聚氨酯废料、水、发泡剂和预聚体混合，得到混合物；
将混合物依次进行固化和熟化，得到弹性体。
在本发明中，所述反应的温度优选为70～90℃，更优选为75～85℃，最优选为80℃。在本发明中，所述反应的时间优选为0.5～4小时，更优选为1～3小时，最优选为2小时。在本发明中，所述反应过程中优选逐步升温。在本发明中，所述反应完成后，优选真空脱除气泡，得到预聚体。本发明优选在搅拌下进行反应，所述搅拌的速度优选为400～600r/min，更优选为500r/min。
在本发明中，所述金属催化剂优选选自辛酸亚锡、异辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡和有机铋中的一种或几种。
在本发明中，所述二氧化碳共聚物多元醇的数均分子量优选为1000～8000，更优选为1500～4000；羟基官能度优选为2～6，更优选为2～3；分子内碳酸酯基团的摩尔分率优选为0.25～0.45，更优选为0.3～0.4。在本发明中，所述二氧化碳共聚物多元醇优选为聚碳酸酯多元醇，更优选为聚碳酸亚丙酯多元醇，最优选为聚碳酸亚丙酯二醇。本发明对所述二氧化碳共聚物多元醇的种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的二氧化碳共聚物多元醇即可，可以按照本领域技术人员熟知的方法制备得到，也可由市场购买获得，如按照专利ZL9909459、CNI01633731、CNI0I024685A或CNI0I029128A中所公开的方法制备得到，或者可以采用广东达志环保科技股份有限公司提供的PPC-3202H型号的聚碳酸亚丙酯产品。
在本发明中，所述二异氰酸酯优选选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和聚合异氰酸酯中的一种或几种，其中二苯基甲烷二异氰酸酯可以为液化二苯基甲烷二异氰酸酯。
在本发明中，所述金属催化剂、二氧化碳共聚物多元醇和二异氰酸酯的质量比优选为(0.1～1)100：(30～60)，更优选为(0.2～0.6)100：(40～50)。
在本发明中二氧化碳共聚物多元醇分子内含有大量的碳酸酯键及醚键，这些键使得二氧化碳共聚物多元醇在制备成预聚体时，不仅在其分子之间，而且在其和氨基甲酸酯之间均容易形成较强的分子内及分子间氢键，同时具有软硬段相微分离结构，使得得到的弹性体具有耐黄变、强度高、耐磨性好的特性，材料拉伸强度高，断裂伸长率大，各项性能优异。
在本发明中，所述预聚体的制备原料优选还包括抗老化剂和/或紫外线吸收剂，更优选还包括抗老化剂和紫外线吸收剂。在本发明中，所述抗老化剂优选选自2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚和四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的一种或几种。在本发明中，所述紫外线吸收剂优选选自2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和/或2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮。在本发明中，所述二氧化碳共聚物多元醇、抗老化剂和紫外线吸收剂的质量比优选为100：(0.1～1)：(0.1～1)，更优选为100：(0.2～0.6)：(0.2～0.6)，最优选为100：(0.3～0.5)：(0.3～0.5)。
在本发明中，所述混合的温度优选为50～60℃，更优选为55℃。在本发明中，优选在搅拌下将聚氨酯废料、水、发泡剂和预聚体混合均匀。
本发明对所述聚氨酯废料的种类和来源没有特殊的限制，采用主要成分为聚氨酯的废料即可，如废旧家具海绵。在本发明中，所述聚氨酯废料的粒度优选为0.1～10mm，更优选为0.5～8mm，更优选为1～6mm，最优选为2～4mm。在本发明中，所述水优选为去离子水。在本发明中，所述发泡剂优选选自二氯甲烷、戊烷和环戊烷中的一种或几种。在本发明中，所述二氧化碳共聚物多元醇、聚氨酯废料、水和发泡剂的质量比优选为100：(100～300)：(1～15)：(15～50)，更优选为100：(150～250)：(3～12)：(20～40)，最优选为100:200：(5～15)：(25～35)。
本发明优选在模具中进行固化，本发明对所述模具的形状和尺寸没有特殊的限制，本领域技术人员可根据实际情况选择合适的模具，如采用长×宽×高为29mm×15mm×6mm的模具。在本发明中，所述固化的时间优选为1～3小时，更优选为2小时。在本发明中，所述固化的温度优选为75～85℃，更优选为80℃。
在本发明中，所述熟化的温度优选为80～100℃，更优选为90℃。在本发明中，所述熟化的时间优选为20～30小时，更优选为24小时。
本发明提供了一种上述技术方案所述的方法制备得到的弹性体，所述弹性体由上述方法制备得到，在此不再赘述。
本发明以下实施例所用到的二氧化碳共聚物多元醇为广东达志环保科技股份有限公司提供的PPC-3202H型号的聚碳酸亚丙酯产品。聚氨酯废料为废旧家具海绵。
实施例1
以重量份计，取二氧化碳共聚物多元醇100份，加入反应釜中，加热到60℃，搅拌速度为500r/min，加入二苯基甲烷二异氰酸酯50份，辛酸亚锡0.02份，逐步升温到80℃保温反应3小时，得到预聚体。
取150份的聚氨酯废旧家具海绵(粒度为2mm)于反应釜中，加入5份的去离子水、20份的二氯甲烷发泡剂，混合搅拌均匀，再加入30份60℃预热的上述预聚体，混合搅拌均匀，倒入于一个长×宽×高为29mm×15mm×6mm的模具中80℃固化1h，在90℃下熟化24h，并在室温放置24h，得到弹性体。
将得到的弹性体放置一周后测试性能，拉伸强度和断裂伸长率按GB/T528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》测试；撕裂强度按照GB/T529-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定》测试；邵A硬度按GB/T6031-1998《硫化橡胶或热塑性橡胶硬度的测定》测试，测试结果如表1所示，表1为本发明实施例制备得到的弹性体的性能检测结果。
实施例2
以重量份计，取二氧化碳共聚物多元醇100份，加入反应釜中，加热到60℃，搅拌速度为500r/min，加入二苯基甲烷二异氰酸酯50份，辛酸亚锡0.02份，逐步升温到80℃保温反应3小时，得到预聚体。
取150份的聚氨酯废旧家具海绵(粒度为2mm)于反应釜中，加入5份的去离子水、20份的二氯甲烷发泡剂，混合搅拌均匀，再加入35份60℃预热的上述预聚体，混合搅拌均匀，倒入于一个长×宽×高为29mm×15mm×6mm的模具中80℃固化1h，在90℃下熟化24h，并在室温放置24h，得到弹性体。
将实施例2制备得到的弹性体放置一周后按照实施例1所述的方法测试性能，测试结果如表1所示。
实施例3
以重量份计，取二氧化碳共聚物多元醇100份，加入反应釜中，加热到60℃，搅拌速度为500r/min，加入二苯基甲烷二异氰酸酯50份，辛酸亚锡0.02份，逐步升温到80℃保温反应3小时，得到预聚体。
取150份的聚氨酯废旧家具海绵(粒度为2mm)于反应釜中，加入5份的去离子水、20份的二氯甲烷发泡剂，混合搅拌均匀，再加入40份60℃预热的上述预聚体，混合搅拌均匀，倒入于一个长×宽×高为29mm×15mm×6mm的模具中80℃固化1h，在90℃下熟化24h，并在室温放置24h，得到孔弹性体。
将本发明实施例3制备得到的弹性体放置一周后按照实施例1所述的方法测试性能，测试结果如表1所示。
实施例4
以重量份计，取二氧化碳共聚物多元醇100份，加入反应釜中，加热到60℃，搅拌速度为500r/min，加入二苯基甲烷二异氰酸酯50份，辛酸亚锡0.02份，逐步升温到80℃保温反应3小时，得到预聚体。
取150份的聚氨酯废旧家具海绵(粒度为2mm)于反应釜中，加入5份的去离子水、30份的二氯甲烷发泡剂，混合搅拌均匀，再加入45份60℃预热的预聚体，混合搅拌均匀，倒入于一个长×宽×高为29mm×15mm×6mm的模具中80℃固化1h，在90℃下熟化24h，并在室温放置24h，得到弹性体。
将本发明实施例4制备得到的弹性体放置一周后按照实施例1所述的方法进行测试性能，测试结果如表1所示。
实施例5
以重量份计，取二氧化碳共聚物多元醇100份，加入反应釜中，加热到60℃，搅拌速度为500r/min，加入二苯基甲烷二异氰酸酯60份，辛酸亚锡0.02份，逐步升温到80℃保温反应3小时，得到预聚体。
取200份的聚氨酯废旧家具海绵(粒度为2mm)于反应釜中，加入5份的去离子水、30份的二氯甲烷发泡剂，混合搅拌均匀，再加入50份60℃预热的上述预聚体，混合搅拌均匀，倒入于一个长×宽×高为29mm×15mm×6mm的模具中80℃固化1h，在90℃下熟化24h，并在室温放置24h，得到弹性体。
将本发明实施例5制备得到的弹性体放置一周后按照实施例1的方法测试性能，测试结果如表1所示。
表1本发明实施例1～5制备的弹性体的性能测试结果
由以上实施例可知，本发明所采用的二氧化碳共聚物多元醇是一种集聚酯和聚醚优点的二醇，本发明先采用二氧化碳共聚物多元醇制备得到一种预聚体胶粘剂，然后利用这种预聚体胶粘剂交聚氨酯废料进行粘接，形成弹性体。本发明制备得到的弹性体是一种以二氧化碳共聚物多元醇制备的预聚体和聚氨酯废料形成的弹性体，这种弹性体具有良好的力学性能，可应用于建筑、汽车工业、家装等领域，具有广阔的应用前景。而且，本发明提供的聚氨酯废料的利用方法工艺简单、操作方便，聚氨酯废料回收率高，为聚氨酯废旧材料的回收利用提供了一种经济环保的解决方案。同时，制备得到的弹性体材料具有一定的价格和性能优势，所采用的二氧化碳共聚物多元醇是以二氧化碳为原料制得的，成本比较低廉，规模生产后对环境保护、节能减排均具有重要意义。本发明提供的聚氨酯废料的利用方法具有良好的经济效果和社会效益。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种聚氨酯废料的利用方法，包括：
在金属催化剂的作用下，将二氧化碳共聚物多元醇和二异氰酸酯进行反应，得到预聚体；
将聚氨酯废料、水、发泡剂和预聚体混合，得到混合物；
将混合物依次进行固化和熟化，得到弹性体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预聚体的制备原料还包括抗老化剂和/或紫外线吸收剂。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属催化剂、二氧化碳共聚物多元醇、二异氰酸酯、聚氨酯废料、水和发泡剂的质量比为(0.1～1)100：(30～60)：(100～300)：(1～15)：(15～50)。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，二氧化碳共聚物多元醇、抗老化剂和紫外线吸收剂的质量比为100：(0.1～1)：(0.1～1)。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属催化剂选自辛酸亚锡、异辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡和有机铋中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二氧化碳共聚物多元醇的羟基官能度为2～6，分子内碳酸酯基团的摩尔分率为0.25～0.45，数均分子量为1000～8000。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和聚合异氰酸酯中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚氨酯废料的粒度为0.1～10mm。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应的温度为70～90℃；
固化的时间为1～3小时；
熟化的温度为80～100℃。
10.权利要求1～9中任意一项所述的方法制备得到的弹性体。
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