探究聚氨酯廢棄軟泡的資源化利用技術(shù)（上）

肖 艷

（廣東省江門化工材料公司）

探究聚氨酯廢棄軟泡的資源化利用技術(shù)（上）

肖 艷

（廣東省江門化工材料公司）

軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料廢舊物的回收利用無疑對環(huán)境保護和資源利用是有利的，由于聚氨酯的用量較大，而近期原料價格居高不下，其廢棄物回收資源化利用市場前景看好。針對廢舊聚氨酯軟泡塑料的循環(huán)利用形勢所迫，分別論述了廢舊聚氨酯軟泡塑料的物理回收利用技術(shù)；廢舊聚氨酯軟泡塑料的化學回收利用技術(shù)；廢舊聚氨酯軟泡回收利用的粘結(jié)加壓成型和擠出成型技術(shù)，以及廢舊聚氨酯軟泡回收利用熱解法制作填料技術(shù)等的工藝特點、加工方法，同時指出其社會效益、經(jīng)濟效益和市場前景。

聚氨酯 廢棄軟泡 資源化利用 市場前景

近十年聚氨酯產(chǎn)品得以廣泛應用，但其廢棄物對環(huán)境造成的壓力還不是很明顯，再加上聚氨酯泡沫塑料是熱固性聚合材料，不能像熱塑性塑料那樣熔融再生利用，它的回收相對來說比較困難，國內(nèi)對聚氨酯廢棄物的研究并不多見。軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料廢舊物的回收利用無疑對環(huán)境保護和資源利用是有利的，但是主要問題還在于回收廢聚氨酯是否有經(jīng)濟效益。由于聚氨酯的用量較大，而近期原料價格居高不下，其廢棄物回收資源化利用市場前景看好，但以前使用的回收方法經(jīng)濟性普遍不強，未能廣泛推廣，因此，開發(fā)經(jīng)濟可行的回收方法已經(jīng)成為業(yè)界研究的熱點，值得社會的廣泛關(guān)注。

1.廢舊聚氨酯軟泡塑料的循環(huán)利用形勢所迫

聚氨酯硬質(zhì)泡沫是以異氰酸酯和聚醚為主要原料，在發(fā)泡劑、催化劑、阻燃劑等多種助劑的作用下，通過專用設備混合，經(jīng)高壓噴涂現(xiàn)場發(fā)泡而成的高分子聚合物。聚氨酯硬泡體是一種具有保溫與防水功能的新型合成材料，其導熱系數(shù)低，相當于擠塑板的一半，是目前所有保溫材料中導熱系數(shù)最低的。目前聚氨酯泡沫塑料主要應用在建筑物外墻保溫，屋面防水保溫一體化、冷庫保溫隔熱、管道保溫材料、建筑板材、冷藏車及冷庫隔熱材等。

泡沫塑料是聚氨酯合成材料的主要品種之一，它的主要特征是多孔性，因而相對密度小，比強度高。根據(jù)所用的原料不同和配方變化，可制成軟質(zhì)、半硬質(zhì)和硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料等幾種。若按所用的多元醇品種分類又可分為聚酯型，聚醚型和蓖麻油型聚氨酯泡沫塑料等。若按發(fā)泡方法分類又有塊狀、模塑和噴涂聚氨酯泡沫塑料等類型。

聚氨酯泡沫塑料應用范圍十分廣泛，幾乎滲透到國民經(jīng)濟各部門，特別在家具、床具、運輸、冷藏、建筑、絕熱等部門使用得十分普遍，已成為不可缺少的材料之一。成為塑料中應用范圍最廣的品種之一。聚氨酯軟泡主要應用于家具、床具及其他家用品，如沙發(fā)和座椅、靠背墊，床墊和枕頭。聚氨酯硬泡主要用于絕熱保溫，冷藏冷凍設備及冷庫，絕熱板材，墻體保溫，管道保溫，儲罐的絕熱，單組分泡沫填縫材料等。

聚氨酯是由多異氰酸酯與多元醇反應制得的具有獨特加工性能的高聚物，以其優(yōu)良的可發(fā)泡性、彈性、耐磨性、耐低溫性、耐溶劑性、耐生物老化性等性能而廣泛應用于機電、船舶、航空、車輛、土木建筑、輕工、紡織等部門。聚氨酯工業(yè)發(fā)展非常迅速，世界上聚氨酯的消費量基本上每十年翻一番。與此同時，在聚氨酯的生產(chǎn)與使用過程中產(chǎn)生了大量廢棄物（包括生產(chǎn)中的邊角料和使用老化報廢的各類聚氨酯材料）。對這些廢棄物的最簡單直接處理方法就是掩埋，但掩埋法占用大量的土地，在土地資源日益緊張的今天，掩埋法遭到了人們?nèi)找婕ち业姆磳?。隨著人們對環(huán)保問題的日益重視，特別是可持續(xù)發(fā)展意識的提高，消除白色污染，實現(xiàn)資源的合理利用，已經(jīng)作為人類急需解決的重大課題被提到了戰(zhàn)略高度。聚氨酯材料作為一種重要的高聚物，它的合理回收再利用將具有重大的社會效益和經(jīng)濟效益。

有關(guān)部門預測，十二五末，我國聚氨酯工業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達900萬～1000萬噸，穩(wěn)居世界首位。聚氨酯軟泡需求將達180萬～200萬噸，硬泡達200萬～210萬噸，彈性體（包括CPU，TPU，防水鋪裝材料）達70萬～80萬噸，鞋底原液40萬～45萬噸，膠黏劑／密封劑40萬～50萬噸。發(fā)展最快的是聚氨酯泡沫塑料，正是由于其性能優(yōu)良和廣泛的應用領(lǐng)域，聚氨酯工業(yè)得到了迅速發(fā)展，也因此產(chǎn)生了大量廢棄物（包括生產(chǎn)中的邊角料和使用老化報廢的各類聚氨酯材料），從而使得聚氨酯的回收利用成為迫切需要解決的問題。

隨著聚氨酯材料在國民經(jīng)濟中的用途越來越廣，用量越來越大，其廢棄物的回收再利用也日益受到人們的重視。廢舊聚氨酯主要包括生產(chǎn)廠的邊角廢料、模具溢出料，報廢汽車、冰箱中的聚氨酯泡沫及彈性體，廢舊鞋底和廢舊PU革、氨綸舊衣物等。當前聚氨酯的回收利用主要有三種方法：物理法、化學法、能源法。物理法已有許多報道和實用技術(shù)，該方法回收的PU生產(chǎn)的制品性能較差，只適用于低檔制品。能源回收是通過將廢料焚燒來回收熱量，這種方式會造成二次污染，基本不再使用。當物理回收方法受到技術(shù)和經(jīng)濟上限制時，就需要采取化學法加收。因此化學法回收聚氨酯一直是業(yè)內(nèi)人士研究的熱點和發(fā)展方向。

廢舊聚氨酯軟質(zhì)泡沫的回收利用對環(huán)境保護和資源利用極為有利。該事業(yè)的決定性因素在于是否有較好的經(jīng)濟效益。技術(shù)經(jīng)濟評價表明，生產(chǎn)成本中廢PU的收集成本占了相當大的比重。因此，為了有利于收集，一方面各國致力于開發(fā)和應用廢PU的分揀技術(shù)，另一方面政府要積極頒布相應的法律，促進PU回收制品的生產(chǎn)和流通，為廢PU回收利用的實施和推廣創(chuàng)造有利的外部環(huán)境。進入21世紀后，汽車等制造業(yè)以及隔熱制冷等行業(yè)的飛速發(fā)展，我國聚氨酯泡沫塑料的年產(chǎn)量已達50萬噸，軟泡約占三分之二左右，硬泡占三分之一，并以7%的年增長率快速增長。由此聚氨酯泡沫塑料下腳料也越來越多，軟泡在制備過程中大約產(chǎn)生10%左右廢料，硬泡在制備過程中大約產(chǎn)生15%左右的廢料。再加上許多聚氨酯制品都即將進入老化報廢期，因此研究開發(fā)聚氨酯泡沫的回收也指日可待，

2.廢舊聚氨酯軟泡塑料的物理回收利用技術(shù)

物理方法回收利用聚氨酯廢舊料是指改變廢舊料的物理形態(tài)后直接利用的方法。物理回收利用方法有熱壓成型、粘合加壓成型、擠出成型和用作填料等，而以粘合加壓成型為主。

物理回收方法主要是在不破壞高聚物的化學結(jié)構(gòu)、不改變其組成的情況下對聚氨酯重新使用，主要有粘結(jié)成型、用作填料、熱壓成型、擠出成型等等。物理回收方法簡單方便，但通過這種方法獲得的產(chǎn)品市場使用范圍有限，而且它們的處理過程也都有技術(shù)性限制，所以回收的廢料主要是低檔的聚氨酯廢料以及由于經(jīng)濟因素不適于化學回收的廢料。

粘合加壓成型是廢舊聚氯酯回收利用中最普遍的方法。其要點是：先將廢舊聚氨酯硬質(zhì)泡沫粉碎成細片狀，涂撒聚氨酯粘合劑等，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后對粉狀的廢舊聚氨酯粘接，然后加壓固化成一定形狀的泡沫。

物理方法對泡沫塑料進行回收再利用的一種方法，該法簡單易行，也比較成熟，但回收來的泡沫適合作低檔產(chǎn)品，而且老化淘汰的更快。硬質(zhì)聚氨酯泡沫廢料主要有兩類：一類是聚氨酯廢舊硬質(zhì)泡沫，不含其他混雜物；另一類是絕熱夾心板產(chǎn)生的廢舊硬質(zhì)聚氫酯泡沫，含有較多的纖維或金屬面材，是摻混物。他們的回收利用工藝有一定的差別。

粘結(jié)成型是利用異氰酸酯將粉碎好的聚氨酯碎片在一定溫度和一定壓力下粘接在一起，得到的回收泡沫主要用作墊材、支撐物等。將PU廢料用作填料時，首先通過機械方法將PU廢料研磨成180～300μm的粉末，再將粉末作為填料加入到新的PU制品中去，用于制取MM彈性體、吸能泡沫和隔音泡沫。也可以將得到的PU粉末加到生產(chǎn)原部件的原料中，在一定范圍內(nèi)不影響部件的機械性能。對于一些低交聯(lián)度的熱固性聚氨酯廢棄物來說，它們在100～220℃之間具有一定的熱軟化可塑性，廢料在這個溫度范圍內(nèi)加熱加壓，能直接粘結(jié)在一起，所得的產(chǎn)品適用于對斷裂伸長率與表面性能要求不高的領(lǐng)域，但因加工溫度的限制，這種方法只適用于廢棄物組分已知的情況下。

冰箱等用的硬質(zhì)聚氨酯泡沫廢舊料是單一的聚氨酯，回收利用比較簡單，常用多苯基多亞甲基多異氰酸酯做膠粘劑。膠粘劑必須均勻分散于廢舊泡沫碎片之間，可在連續(xù)或者非連續(xù)的混合器中進行，最好用無空氣噴霧法將膠粘劑噴霧到廢舊泡沫碎片上，膠粘劑用量約為廢舊料質(zhì)量的5%～10%，混合均勻后，預制成疏松的坯墊，置入涂有脫模劑的模中，在高壓和加熱下壓制成泡沫碎料板或者制件，一般模溫在120～220℃之間，模內(nèi)壓力根據(jù)預制坯墊的密度及制成品要求的密度決定，一般在0.5～5MPa范圍，模壓時間與模溫和廢舊料的導熱因數(shù)有關(guān)。模溫為180℃時，每毫米厚的硬質(zhì)聚氨酯碎料板需模壓約0.5min。由于硬質(zhì)聚氨酯廢料碎料板耐水性優(yōu)良，常用來制作艦船用家具。此外，聚氨酯碎料板有很好的回彈性，廣泛用作體育館地板。廢舊絕熱夾芯板聚氨酯泡沫粉碎后約含70%聚氨酯泡沫，25%纖維（如房頂絕熱板面層），3%鋁箔和2%玻璃纖維，難于篩分。若直接加到聚醚多元醇中用作填充料，則多元醇的粘度急劇增大，添加量僅4%時，已變成膏狀物，不能使用。采用膠粘工藝是可行的方法。將硬質(zhì)聚氯酯泡沫夾心板廢舊物料粉碎為約12.7mm碎片后加入約6%的多苯基多次甲基多異氰酸酯（PMDl）膠粘劑，在轉(zhuǎn)動式混合器中混合（即將定量的膠粘劑連續(xù)噴霧到碎泡沫片上），然后在約176℃經(jīng)約6min模制成厚約12.7mm板。板的內(nèi)部粘接強度、彎曲強度、硬度、撥螺紋強度優(yōu)于木質(zhì)碎料板，耐水性及尺寸穩(wěn)定性遠超過所有木質(zhì)板材。在密度相等的情況下，硬質(zhì)聚氨酯碎泡板的剛度比木質(zhì)碎料板差，可以添加價格低廉的木纖維、回收廢紙碎片、木材碎片來增加剛度，滿足標準要求。

擠出成型在塑料加工中又稱為擠塑，在非橡膠擠出機加工中利用液壓機壓力于模具本身的擠出稱壓出。是指物料通過擠出機料筒和螺桿間的作用，邊受熱塑化，邊被螺桿向前推送，連續(xù)通過機頭而制成各種截面制品或半制品的一種加工方法。擠出成型是通過熱力學作用把分子鏈變成中等長度鏈，將PU材料轉(zhuǎn)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。對于軟質(zhì)微孔PU泡沫廢料，可以將其粉碎成粉末，摻混到熱塑性聚氯酯中，在擠出成型機中造粒，采用注射成型方法制造鞋底等制品。

（未完待續(xù)：見本刊2014年第6期）

To explore the utilization technology of waste soft polyurethane foam s

Xiao Yan
（Guangdong province jiangmen chemicalmaterials company）

the soft polyurethane foam plastic wastematerial recycling certainly is good for environmental protection and resource utilization，due to large dosage of polyurethane，and recent raw material prices，its waste recycling utilization market prospects look good.In view of the polyurethane soft foam plastic waste recycling situation compelled，respectively discusses the physics of polyurethane soft foam plastic waste recycling technology；Chemical recycling of waste polyurethane soft foam plastic technology；Recycle ofwaste polyurethane soft foam adhesive compression molding and extrusion molding technology，legal system and recycle of waste polyurethane soft foam pyrolysis dressing technology and process characteristics，processing methods，and points out its social benefit，economic benefit and market prospect.

waste of soft polyurethane foams resource－oriented utilization market prospect