廢舊聚氨酯的處理工藝的製作方法
2023-12-02 18:30:56
廢舊聚氨酯的處理工藝的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種廢舊聚氨酯的處理工藝。經以下步驟進行：（1）廢舊聚氨酯前處理，將廢舊聚氨酯破碎至1-20mm的顆粒；（2）將廢舊聚氨酯顆粒、分解劑、催化劑一起加入反應釜內，通入惰性氣體，然後加溫至溫度為80-150℃，反應1-6小時；（3）得到的產物在140-220℃之間精餾，精餾產物即為聚氨酯的水解產物；（4）剩餘物返回與廢舊聚氨酯一起繼續處理。本工藝聚氨酯的分解溫度低,可在80-150℃下進行,且分解效率高,分解出的產物可以通過精餾分離出來。
【專利說明】廢舊聚氨酯的處理工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及固體廢棄物的回收利用【技術領域】，具體涉及一種廢舊聚氨酯的處理工
-H-
O
【背景技術】
[0002]聚氨酯(簡稱PU)是由多異氰酸酯、多元醇及交聯劑等原料製成的聚合物。廣泛應用於汽車製造、冰箱製造、交通運輸、土木建築、鞋類、合成革、織物、機電、石油化工、礦山機械、航空、醫療、農業等許多領域。
[0003]2005年全球聚氨酯產量突破1375萬t。隨著聚氨酯的快速發展，其廢棄物也越來越多。其中包括用於隔熱及沙發坐墊的大量聚氨酯泡沫、廢舊I3U鞋底、廢舊PU皮革等。如果僅僅通過填埋和焚燒的方法處理這些廢料，不僅佔用土地，而且汙染環境，同時也是對資源的一種浪費。因此，聚氨酯的回收利用問題已經是聚氨酯工業迫切需要解決的重大問題之一 _2 J，對廢舊聚氨酯進行回收再利用，減少環境汙染，同時降低新製品的生產成本，具有現實意義。
[0004]硬質聚氨酯泡沫塑料的回收處理有如下幾種方法:物理回收、化學回收以及燃燒回收熱能法。
[0005]物理回收法。改變廢舊聚氨酯泡棉的物理形態然後直接利用，粘合加壓成型得到產品。一般先將廢舊聚氨酯硬質泡沫粉碎成細片狀，塗撒聚氨酯粘合劑等，再直接通入水蒸氣等高溫氣體，使聚氨酯粘合劑熔融或溶解後對粉狀的廢舊聚氨酯粘接，然後加壓固化成一定形狀。物理法可以製備建築材料、保溫材料、耐水材料、填料等。如:再生聚氨酯泡沫材料法，主要工藝過程包括將攪拌均勻的混合物料定量注入金屬模中，在一定溫度下發泡，經過一定時間的預熟化後脫模，再經後熟化即可得到新的泡沫塑料。這樣，混合物經過乳化、起發、膠化、固化等幾個階段，舊的泡沫塑料粉料固結在新泡沫塑料之中，形成新的泡沫塑料。此工藝特點是可製造尺寸標準、形狀複雜的產品，物料損失少，添加泡沫塑料粉料也較為方便。聚氨酯耐水板材，冰箱等用的硬質聚氨酯泡沫廢舊料是單一的聚氨酯，用多苯基多亞甲基多異氰酸酯做膠粘劑。將膠粘劑均勻分散於廢舊泡沫碎片之間，混合均勻後，預製成疏鬆的坯墊，置入塗有脫模劑的模中，在高壓和加熱下壓製成泡沫碎料板或者製件。由於硬質聚氨酯廢料碎料板耐水性優良，常用來製作艦船用家具。軟塑性材料，將聚氨酯廢料通過擠出成型把分子鏈變成中等長度鏈，將PU材料轉變成軟塑性材料，這種材料適合作強度高、硬度高，但對斷裂伸長率要求不高的塑料件。對於軟質微孔PU泡沫廢料，可以將其粉碎成粉末，摻混到熱塑性聚氨酯中，在擠出成型機中造粒，採用注射成型方法製造鞋底等製品，德國Bayer公司曾做過這方面的研宄。保溫板材，將廢聚氨酯泡沫塑料經過粗破碎後，向其中加入膠粘劑、水，經攪拌入模，施加一定的壓力，保持一定的溫度、時間後，脫模製得保溫板材。此方法具有工藝簡單、成本低和有益於環保等優點。得到的保溫板廣泛彩鋼夾芯板、中央空調、建築牆體材料、冷庫、冷藏室、保溫箱、化工罐體等領域。用作填料，廢冰箱、冰櫃拆解下來的泡棉，大塊的硬質聚氨酯泡沫，在檢驗其性能合格後，用作小型冰箱或其他設備的保溫層，剩餘的碎料歸入小塊硬質PU泡沫中處理；在分類後分別破碎到一定粒度，作為填料。將各種廢聚氨酯粉碎成細片或粉末作為填料混入原料中回收重用。據美國道化學公司報導，廢聚氨酯作為填料重用於生產RIM製品比用新原料成本低。
[0006]化學回收技術。化學法是通過各種方法將聚合物中的單體解離出來，通過分餾等手段將單體分離出來或者添加其他成分製備產品的方法。化學回收技術歸納起來有6種:醇解法、水解法、鹼解法、氨解法、熱解法、加氫裂解法。各種方法所產生的分解產物不同。醇解法，一般生成多元醇混合物。以醇類化合物為分解劑，在加熱的情況下，聚氨酯廢料被分解為聚醚多元醇的方法，即為醇解法。聚氨酯廢舊料用二元醇為醇解劑，在中等溫度和氣體保護下反應降解為低分子多元醇等，降解產物穩定，組成較簡單，易於分離和純化。對於硬質的聚氨酯泡沫塑料，比較適宜於用醇解法工藝處理，其特點是醇解條件溫和，反應速度比水解法、熱解法低，允許廢舊料含其他雜質。水解法，生成多兀醇和多兀胺。水解法是利用鹼金屬氫氧化物作催化劑，在高壓水蒸氣的作用下於250?340°C將聚氨酯硬泡或軟泡水解成二胺、多元醇C02。該法的缺點在於水解是在高溫高壓下進行，因而對反應條件和設備要求很高，且水解產物的提純技術難度也很大，所以這種方法並沒有得到廣泛的應用。鹼解法，生成胺、醇和相應鹼的碳酸鹽。以鹼金屬或鹼土金屬氫氧化物為降解劑，在160?200°C下將聚氨酯降解成低聚物。反應的產物主要由聚醚多元醇、二元芳胺等變成中等長度碳鏈，將聚氨酯轉變成軟塑性材料，對於軟質微孔聚氨酯泡沫，可將其粉碎後的粉末摻混到熱塑性聚氨酯中，在擠出成型機中造粒，採用注射成型方法製造鞋底等製品，德國Bayer公司曾做過這方面的研宄。氨解法，生成多元醇、胺、脲。氨解法是指在超臨界狀態下，用氨將聚氨酯中的脲鍵與氨基甲酸乙酯鍵切斷，生成多元醇、胺和非取代的脲的方法。DOW塑料公司利用此法成功進行了生產。加氫裂解法，主要產物為油和氣。加氫裂解法指將粉碎後的聚氨酯置於加氫反應器中，在40MPa和500°C下使其裂解為油和氣的方法。由於經濟因素，只有在大量的聚氨酯需要處理時，此法才適用。
[0007]燃燒回收熱能法。聚氨酯主要含有碳、氫、氧、氮，在空氣中燃燒時，產生大量的熱能，每公斤聚氨酯約產生25-28MJ的熱量。聚氨酯廢舊料常與城市固體廢料一起作燃料，可取代部分煤作鍋爐燃料，提供熱能。
[0008]物理法製備的產品附加值較低，而回收熱能法容易造成二次汙染。化學法中，水解法產生的多元醇難純化，費用高；鹼解法工藝長，成本高；胺解法得到的產物成分複雜，不利於回收利用；醇反應可在常壓、條件下進行，但降解溫度相對較高。
【發明內容】
[0009]本發明的目的是克服現有技術的缺陷，提供一種利用廢舊聚氨酯的處理工藝，該法的特點聚氨酯的分解溫度低，可在80-150°C下進行，且分解效率高，分解出的產物可以通過精餾分離出來。
[0010]本發明通過以下方案達到上述目的:
(1)廢舊聚氨酯前處理，將廢舊聚氨酯破碎至l-20mm的顆粒；
(2)將廢舊聚氨酯顆粒、分解劑、催化劑一起加入反應釜內，通入惰性氣體，然後加溫至溫度為80-150。。，反應1-6小時；
(3)得到的產物在140-220°C之間精餾，精餾產物即為聚氨酯的水解產物； (4)剩餘物返回與廢舊聚氨酯一起繼續處理。
[0011]所述分解劑選自乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺中的一種或幾種。
[0012]所述催化劑選自硫酸、磷酸、醋酸、鹽酸中的一種或幾種。
[0013]所述催廢舊聚氨酯顆粒、分解劑、催化劑的比例為質量比1:0.1-0.3:0.01-0.05。
[0014]所述惰性氣體為氮氣、氬氣、二氧化碳中的一種或幾種。
[0015]所述精餾時間為1-5小時。
[0016]其原理為聚氨酯在一定的溫度和分解劑、催化劑的作用下，分解為小分子產物，如多元醇、酯類等物質，而這些物質在一定的溫度下揮發出來，可做為基體單質來製備一些化工產品。從而實現聚氨酯的再利用。而醇胺類分解劑兼具醇類分解劑和胺類分解劑的優勢，能實現較低溫度聚氨酯的分解，且分解效率高，得到的小分子產物可通過精餾實現純化。其具有以下優勢:
1.分解溫度大大降低，在80-150°C可實現聚氨酯的分解。
[0017]2.分解效率高，在1-6小時內，聚氨酯的分解率可大於90%以上。
[0018]3.實現分解產物與其他雜質的分離，採用精餾手段，實現了分解產物的提純與淨化。
【具體實施方式】
[0019]實施例1
(1)廢舊聚氨酯前處理，將廢舊聚氨酯破碎至1mm的顆粒；
(2)將廢舊聚氨酯顆粒、三乙醇胺分解劑、硫酸催化劑按照質量比1:0.15:0.03 一起加入反應釜內，通入惰性氣體氮氣，然後加溫至溫度為95°C，反應2小時；
(3)得到的產物在200°C精餾，精餾時間為2小時，精餾產物即為聚氨酯的水解產物；
(4)剩餘物返回與廢舊聚氨酯一起繼續處理。
[0020]最終聚氨酯的分解率為91.2%。
[0021]實施例2
(1)廢舊聚氨酯前處理，將廢舊聚氨酯破碎至1mm的顆粒；
(2)將廢舊聚氨酯顆粒、三乙醇胺分解劑、磷酸催化劑按照質量比1:0.15:0.01 一起加入反應釜內，通入惰性氣體氮氣，然後加溫至溫度為120°C，反應2小時；
(3)得到的產物在200°C精餾，精餾時間為3小時，精餾產物即為聚氨酯的水解產物；
(4)剩餘物返回與廢舊聚氨酯一起繼續處理。
[0022]最終聚氨酯的分解率為92.3%。
[0023]實施例3
(1)廢舊聚氨酯前處理，將廢舊聚氨酯破碎至1mm的顆粒；
(2)將廢舊聚氨酯顆粒、乙醇胺分解劑、磷酸催化劑按照質量比1:0.2:0.01 一起加入反應釜內，通入惰性氣體二氧化碳，然後加溫至溫度為140°C，反應2小時；
(3)得到的產物在200°C精餾，精餾時間為4小時，精餾產物即為聚氨酯的水解產物；
(4)剩餘物返回與廢舊聚氨酯一起繼續處理。
[0024]最終聚氨酯的分解率為92.7%。
[0025]實施例4 (1)廢舊聚氨酯前處理，將廢舊聚氨酯破碎至1mm的顆粒；
(2)將廢舊聚氨酯顆粒、二乙醇胺分解劑、磷酸催化劑按照質量比1:0.2:0.015 一起加入反應釜內，通入惰性氣體二氧化碳，然後加溫至溫度為110°C，反應2小時；
(3)得到的產物在200°C精餾，精餾時間為2小時，精餾產物即為聚氨酯的水解產物；
(4)剩餘物返回與廢舊聚氨酯一起繼續處理。
[0026]最終聚氨酯的分解率為92.1%。
【權利要求】
1.一種廢舊聚氨酯的處理工藝，其特徵在於，包括以下步驟: (1)廢舊聚氨酯前處理，將廢舊聚氨酯破碎至l-20mm的顆粒； (2)將廢舊聚氨酯顆粒、分解劑、催化劑一起加入反應釜內，通入惰性氣體，然後加溫至溫度為80-150。。，反應1-6小時； (3)得到的產物在140-220°C之間精餾，精餾產物即為聚氨酯的水解產物； (4)剩餘物返回與廢舊聚氨酯一起繼續處理。
2.如權利要求1所述的廢舊聚氨酯的處理工藝，所述分解劑選自乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺中的一種或幾種。
3.如權利要求1所述的廢舊聚氨酯的處理工藝，所述催化劑選自硫酸、磷酸、醋酸、鹽酸中的一種或幾種。
4.如權利要求1所述的廢舊聚氨酯的處理工藝，所述催廢舊聚氨酯顆粒、分解劑、催化劑的比例為質量比1:0.1-0.3:0.01-0.05。
5.如權利要求1所述的廢舊聚氨酯的處理工藝，所述惰性氣體為氮氣、氬氣、二氧化碳中的一種或幾種。
6.如權利要求1所述的廢舊聚氨酯的處理工藝，所述精餾時間為1-5小時。
【文檔編號】B29B17/00GK104494006SQ201410734953
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月5日 優先權日:2014年12月5日
【發明者】王則奮, 林成剛, 黃永康, 馮尚, 覃寧波, 程敏敏, 謝瀟楠, 譚金峰, 包遠富, 趙克菲, 馬昭鍵 申請人:廣西吉寬太陽能設備有限公司