CN107955206A - 废旧聚氨酯泡沫降解回收聚醚多元醇的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于废旧聚氨酯制品回收再利用技术领域，具体的涉及一种废旧聚氨酯泡沫降解回收聚醚多元醇的方法。本发明通过将小分子醇和助解剂混合复配成醇解液；废旧聚氨酯泡沫加入到醇解液中进行降解反应；将降解后的粗聚醚进行减压脱气处理，得到可再利用的粗聚醚多元醇。本发明以小分子醇为醇解剂，加入多种助解剂，通过化学醇解和碱解的反应机理，在较温和的条件下，实现对不同物理和机械性能的废旧聚氨酯泡沫的回收，得到多种粘度和羟值不同的回收聚醚多元醇；该方法具有成本低，工艺简单，回收效率高，绿色环保等优点，满足不同聚氨酯泡沫回收要求并且能够稳定的应用于后续聚氨酯发泡。

Description

废旧聚氨酯泡沫降解回收聚醚多元醇的方法
技术领域
本发明属于废旧聚氨酯制品回收再利用技术领域，具体的涉及一种废旧聚氨酯泡沫降解回收聚醚多元醇的方法。
背景技术
聚氨酯泡沫因其优异的机械和物理性能被广泛应用于包装、家电、建筑、电子电气和汽车工业等领域，据估计每年大约需1200万吨的聚氨酯泡沫并逐年递增，同时也产生了大量的废弃物，对环境造成严重的污染，因此废旧聚氨酯泡沫的处理越来越受到人们的关注。
目前废旧聚氨酯泡沫的处理方式主要有以下几种：物理回收方法主要采用对聚氨酯泡沫进行粉碎和再粘接的方式实现对聚氨酯泡沫进行回收再利用，常见以粘接成型、热压成型、压出成型、作填料使用等物理方式实现对聚氨酯泡沫废料的回收。但通常情况下，通过这种方法回收再利用的聚氨酯泡沫在物理和机械性能上已发生改变，导致再利用效率有限，成本较高；通过填埋或焚烧的方式处理废旧聚氨酯泡沫，不仅占用土地资源，而且对土壤和空气带来严重的污染破坏，同时也是对资源的一种浪费。由于聚氨酯分子链中有氨基甲酸酯、酯键、醚键等化学键，在一定条件、催化剂作用下可以分解形成聚氨酯链段或小分子化合物，以实现对聚氨酯废料回收利用。常见的聚氨酯化学降解方法有水解法、醇解法、碱解法等多种，其中水解法所需温度较高，费用高；碱解法以碱金属等氢氧化物对聚氨酯废料进行降解，纯化工艺复杂且成本较高；而醇解法因其适用于多种类型聚氨酯泡沫，在常压下，中低温条件下即可实现对聚氨酯的醇解，操作和纯化工艺简单，耗能低，已在许多国家实现规模化或工业化。
醇解法作为一种应用最为广泛的化学回收聚氨酯废旧泡沫的方法，以小分子醇作为醇解剂，在100-250℃的温度范围内，聚氨酯分子中的氨基甲酸酯键与二元醇发生醇酯交换反应，使氨基甲酸酯键断裂生成长链多元醇和小分子化合物。然而，目前现有对废旧聚氨酯进行回收的醇解法存在温度较高，醇解温度均在150℃以上，降解周期长，工艺工序复杂，能耗高，成本高等不足。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种废旧聚氨酯泡沫降解回收聚醚多元醇的方法，该方法具有降解效率高，能耗低，成本低，工艺简单，降解条件温和和绿色环保的优点。
本发明所述的废旧聚氨酯泡沫降解回收聚醚多元醇的方法，包括以下步骤：
(1)将小分子醇和助解剂混合复配成醇解液；
(2)将废旧聚氨酯泡沫加入到复配的醇解液中进行降解反应；
(3)将降解后的粗聚醚进行减压脱气处理，得到可再利用的粗聚醚多元醇。
其中：
小分子醇为乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、二甘油、丁二醇或聚乙二醇中的一种或几种。
助解剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、醋酸钠、醋酸钾、二甲胺、三乙胺、三乙醇胺或二乙醇胺中的一种或几种。
步骤(2)中降解反应的压力为0.01-0.3MPa，温度为120-170℃；降解反应时间为废旧聚氨酯泡沫完全溶解后继续反应1-5h。
废旧聚氨酯泡沫为颗粒直径小于2cm的固体颗粒，优选废旧聚氨酯泡沫为颗粒直径小于1cm的固体颗粒，密度为5-400Kg/m3。
脱气处理条件为温度为130-170℃，压力为-0.1～-0.093Mpa，时间为1-6h。
小分子醇、助解剂和废旧聚氨酯泡沫的质量比为50-500:1-20:60-800。
作为一个优选的技术方案，本发明所述的废旧聚氨酯泡沫降解回收聚醚多元醇的方法，包括以下步骤：
(1)将小分子醇和助解剂按照一定比例均匀混合后复配成醇解液；
(2)在一定条件下将粉碎的废旧聚氨酯泡沫逐渐加入醇解液中，并降解一定时间；
(3)最后将降解后的粗聚醚多元醇混合物在一定条件下进行脱气处理，得到可再利用的回收粗聚醚多元醇。
本发明通过将小分子醇和助解剂复配形成醇解液对废旧聚氨酯泡沫进行降解回收再利用，多种助解剂如醇胺、叔胺、碱金属和碱土金属协同作用，加速聚氨酯泡沫的降解速率的同时可得到粘度、羟值等不同的聚氨酯醇解液，满足醇解产物在不同领域的应用。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明以小分子醇为醇解剂，加入多种助解剂，通过化学醇解和碱解的反应机理，在较温和的条件下，实现对不同物理和机械性能的废旧聚氨酯泡沫的回收，得到多种粘度和羟值不同的回收聚醚；
(2)该方法具有成本低，工艺简单，回收效率高，绿色环保等优点，满足不同聚氨酯泡沫回收要求并且能够稳定的应用于后续聚氨酯发泡；
(3)本发明利用低成本的小分子醇与催化剂复配比例的不同，在较低温度下对多种聚氨酯泡沫进行醇解，具有工艺简单、耗能低、醇解后粗聚醚多元醇的互溶性好、粘度低、色值低和利用率高的优点。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
在配有搅拌器、加热温控装置、冷却装置和压力传感器的2L高压反应釜内，加入600g的醇解液，其中小分子醇中乙二醇和丙二醇的复配质量比为4:1，加热升温到150℃，然后加入6g助解剂，助解剂中三乙醇胺和氢氧化钾的复配质量比为3:1。然后逐渐将1000g粉碎的废旧软质聚氨酯泡沫(密度为12Kg/m3)加入反应釜中，在140℃下反应5h，即得到粗聚醚多元醇混合物，然后升温到150℃负压脱气1h，即得到回收粗聚醚多元醇。
回收的聚醚多元醇具有以下性质：
羟基数：160mgKOH/g；
胺值：40mgKOH/g；
25℃的粘度：500mPas；
外观：酒红色透明液体。
实施例2
在配有搅拌器、加热温控装置、冷却装置和压力传感器的2L高压反应釜内，加入600g的醇解液，其中小分子醇中乙二醇和丙二醇的复配质量比为3:2，加热升温到150℃，然后加入8g助解剂，助解剂中三乙醇胺和氢氧化钾的复配质量比为3:2。然后逐渐将800g粉碎的废旧冰箱聚氨酯泡沫(密度为40Kg/m3)加入反应釜中，在160℃下反应5h，即得到粗聚醚多元醇混合物，然后升温到150℃负压脱气1h，即得到回收粗聚醚多元醇。
回收的聚醚多元醇具有以下性质：
羟基数：580mgKOH/g；
胺值：90mgKOH/g；
25℃的粘度：5400mPas；
外观：酒红色透明液体。
实施例3
在配有搅拌器、加热温控装置、冷却装置和压力传感器的2L高压反应釜内，加入600g的醇解液，其中小分子醇中乙二醇和二丙二醇的复配质量比为2:2，加热升温到140℃，然后加入6g助解剂，助解剂中三乙醇胺和氢氧化钠的复配质量比为2:2，然后逐渐将800g粉碎的硬质仿木聚氨酯(密度为320Kg/m3)加入反应釜中，在145℃下反应4h，即得到粗聚醚多元醇混合物，然后升温到150℃负压脱气1h，即得到回收粗聚醚多元醇。
回收的聚醚多元醇具有以下性质：
羟基数：565mgKOH/g；
胺值：73mgKOH/g；
25℃的粘度：6000mPas；
外观：酒红色透明液体。
实施例4：
在配有搅拌器、加热温控装置、冷却装置和压力传感器的2L高压反应釜内，加入600g的醇解液，其中小分子醇中丙二醇和丁二醇的复配质量比为4:1，加热升温到140℃，然后加入6g助解剂，助解剂中二乙醇胺和氢氧化钠的复配质量比为4:1，然后逐渐将1000g粉碎的高回弹聚氨酯泡沫(密度为30kg/m3)加入反应釜中，在140℃下反应6h，即得到粗聚醚多元醇混合物，然后升温到150℃负压脱气1h，即得到回收粗聚醚多元醇。
回收的聚醚多元醇具有以下性质：
羟基数：155mgKOH/g；
胺值：50mgKOH/g；
25℃的粘度：600mPas；
外观：酒红色透明液体。

Claims (7)

1.一种废旧聚氨酯泡沫降解回收聚醚多元醇的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将小分子醇和助解剂混合复配成醇解液；
(2)将废旧聚氨酯泡沫加入到复配的醇解液中进行降解反应；
(3)将降解后的粗聚醚进行减压脱气处理，得到可再利用的粗聚醚多元醇。
2.根据权利要求1所述的废旧聚氨酯泡沫降解回收聚醚多元醇的方法，其特征在于：小分子醇为乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、二甘油、丁二醇或聚乙二醇中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的废旧聚氨酯泡沫降解回收聚醚多元醇的方法，其特征在于：助解剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、醋酸钠、醋酸钾、二甲胺、三乙胺、三乙醇胺或二乙醇胺中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的废旧聚氨酯泡沫降解回收聚醚多元醇的方法，其特征在于：步骤(2)中降解反应的压力为0.01-0.30MPa，温度为120-170℃；降解反应时间为废旧聚氨酯泡沫完全溶解后继续反应1-5h。
5.根据权利要求1所述的废旧聚氨酯泡沫降解回收聚醚多元醇的方法，其特征在于：废旧聚氨酯泡沫为颗粒直径小于2cm的固体颗粒，密度为5-400Kg/m3。
6.根据权利要求1所述的废旧聚氨酯泡沫降解回收聚醚多元醇的方法，其特征在于：脱气处理条件为温度为130-170℃，压力为-0.100～-0.093Mpa，时间为1-6h。
7.根据权利要求1所述的废旧聚氨酯泡沫降解回收聚醚多元醇的方法，其特征在于：小分子醇、助解剂和废旧聚氨酯泡沫的质量比为50-500:1-20:60-800。
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