聚氨酯的回收利用

2.3 能量回收
聚氨酯燃烧时的发热量约为 7000kcal/ kg ，介于聚 烯烃与 PVC 之间。正在研究聚氨酯和其他废塑料 或煤混合燃烧的方法。因为聚氨酯是含氮聚合物， 故无论哪种燃烧法，都必须采用最佳化的燃烧条件 , 以尽可能地减少 NOx和胺的生成。
2.4 PU回收的注意事项
1 CFC问题
因此许多研究者致力于寻找回收和处理PU废弃物的 其他方式，其中物理和化学回收方法具有良好的前 景，它们可以利用材料的价值，并不会产生污染。
2.1 物理回收
物理回收又称为直接回收,是在不破坏PU 本身的化 学结构、 不改变组成的情况下用物理方法加以回收 利用。
2.1.1 机械回收
把PU废品研磨成粉末， 然后重新利用这些粉末， 通过各种机械循环方法进行回收的方法。 这种回收
其反应机理如下：
醇解反应中所用醇解剂的种类较多，可以是乙二醇、 二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇、聚乙二醇 等。此外，还使用助醇解剂加醇胺、叔胺、碱金属 或碱土金属的醋酸盐、钛酸酯等，反应温度一般在 150 ℃ ~ 250℃。在醇解反应中，聚氨酯废料、醇解 剂、助醇解剂的种类和配比以及反应温度和反应时 间都会影响最终产物。
挤出成型是通过螺杆的热、 剪切作用把大分子链变 成中等长度链，将硬质聚氨酯材料转变成软塑性材 料，这种材料适合用作强度高、 硬度高、 但对断 裂伸长率要求不高的塑料制品。对于软质微孔聚氨 酯泡沫废料，将带皮的泡沫混合热塑性弹性体等废 弃塑料粉碎后，可用于注射成型鞋底等制品。
2.2 化学回收
化学回收是指通过对PU废弃物进行解聚处理，回收 多元醇，为PU聚合提供原料。PU化学回收的方法 有很多，如水解、氨解、糖解、醇解和混合方法等。 这些回收方法各有特点，主要取决于所用PU废弃物 的质量、成品的质量，以及所需纯化、清洗步骤的 多少。
方法中的废品主要来自于工厂的碎片和边角料以及 快速消费商品。见过研磨而成的PU粉末可以当作填 料应用在PU泡沫或弹性体中。当充当填料时，研磨 而成的粉末通常最先加入到多羟基化合物的加工过 程中。对于成型的PU产品，如汽车座椅背等，在不 影响任何外观和性能的条件下，PU的粉末含量可以 达到20％。
2.1.2 热压成型
2.2.2 醇解法
醇解法是将聚氨酯废料变成原料回收利用的一种基 本方法，主要目的是回收可以重新用来合成聚氨酯 材料的多元醇。醇解法一般采用低分子醇作降解剂， 它与水解法的反应机理有些相近，但降解条件比较 温和，在一定催化剂作用下，在150~250℃的温度 范围内，常压下就可以将聚氨酯降解成低聚物，并 且通过这种方法获得的降解产物可以直接使用。目 前，醇解法是研究和应用最广泛的一种方法。这种 方法可以用来回收硬泡沫(热绝缘材料)、微孔弹性 体(鞋底)和结构泡沫、柔性弹性体等等，并且在回 收硬的鞋底废料和聚氨酷泡沫中己得到了工业化的 应用。
聚氨酯（PU）材料是异氰酸酯和多元醇反应得到的 一类聚合物的统称。PU材料种类繁多，既有线性结 构的柔韧品种，又有高度交联的刚性品种。其应用 范围也十分广泛，从椅垫到汽车保险杆，应有尽有。
汽车座椅
汽车用反应注射成 型制品
汽车、其他制品
家用器具
表1 PU的主要应用领域
热固化模压、冷固化模压泡沫或切割成型的 板状泡沫
聚氨酯分子链上的氨基甲酸酯链节和脲素链节可以 发生化学反应，生成新的化学键，通过配位键或氢 键的方式粘接起来。对于一些低交联度的热固性聚 氨酯废弃物来说，它们在 100~ 220 之间具有一定 的热软化可塑性，在这个温度范围内加热加压，能 直接粘结在一起，而不使用粘合剂。
2.1.3 挤出成型
2.2.1 水解法
在20世纪70年代，人们发现用热水蒸汽在一定压力 下可以将聚氨酯软泡降解成二胺和聚醚型多元醇。 但是，聚氨酯的水解与PET的水解不同，它不是聚 合的逆反应，水解产物中除了二胺和多元醇，还有 CO2放出，反应机理如下所示：
在水解反应过程中，提高温度和压力或有溶剂存在 的情况下可以使反应加快。水解产物经过分离和提 纯，多元醇可以作为原材料重新用来合成聚氨酯， 二胺可以转化为异氰酸酯。连续或非连续水解法在 有关文章和专利中均有报道。但是由于水解是在高 温高压下进行的，对水解条件和设备要求很高，而 且水解产物的提纯技术难度也很大，所以这种方法 并没有得到广泛的应用。
聚氨酯的胺解与胺的类型、反应温度以及聚氨酯/降 解剂比率有关。当胺的分子量越低，降解速度越快， 降解产物中的胺含量越高，粘度越低。降解温度越
高，降解速度越快，降解产物的粘度越低，但胺含 量并不高。胺解法与醇解法相比，胺解速度快，反 应温度低，降解产物中胺值高。并且，降解产物中 的胺含量随聚氨酯泡沫/降解剂比率的增大而减小。
增强反应注射成型、用于保险杆和侧保护板
方向盘、扶手、仪表盘衬垫、车门和车顶的 内衬、消音垫
冰箱、冷库、热水炉பைடு நூலகம்硬质隔热泡沫塑料
家具/寝具
高弹性、阻燃级软质泡沫塑料
软质表面硬质泡沫 层
硬质表面硬质泡沫 层
屋顶、墙壁的隔离层 用于冷藏运输和建筑物的片状材料
聚氨酯泡沫制品的废弃物和碎片可占此类制品总量 的15% ~20%，特别是那些需要机械切割的大件产 品。当今，在美国和欧洲，大多数PU绝热废弃物仍 然是被压缩成约500kg/m3的砖块，然后填埋处理。 尽管在许多地方这是最经济的手段，但可供填埋的 地方越来越少，费用也越来越高；而且，这将导致 材料价值的全部丧失，同时也没有考虑到对环境的 污染，因此应当避免采取这种方法。
醇解法的特点是：该法适用于多种聚氨酯，反应可 在常压、中温的反应器中进行。过量的醇解剂可采 用减压蒸馏等方式分离，也可根据使用目的和降解 方法的不同直接应用。
2.2.3 胺解法
聚氨酯材料在含有胺基的化合物中很容易分解生成 含有羟基及胺基的化合物 ,由于胺基的反应性强 ,该 反应在较低的温度下即可进行。其反应机理如下：
许多硬质PU泡沫，特别是冷库和建筑方面使用的产 品，含有大量的氯氟碳化合物（CFC）。不管采用 什么方法回收硬质PU泡沫，都必须考虑CFC的去除 问题，否则，一旦CFC气体排放到大气中，就会使 大气中CFC的总量增加。