三聚氰胺再生泡綿的制備及其應用

李成波，徐 莉，孫 偉

(河南省中原大化集團有限責任公司，河南 濮陽 457004)

三聚氰胺泡綿是以三聚氰胺甲醛樹脂為原料經(jīng)高溫發(fā)泡制成可彎曲的柔性的開放式泡沫，其穩(wěn)定的化學結構和三維網(wǎng)狀交聯(lián)體系使其具有獨特的化學和物理穩(wěn)定性，在弱酸和弱堿環(huán)境下不會老化、分解，無殘存游離甲醛，其衛(wèi)生性可達到食品衛(wèi)生級要求，且具有卓越的吸聲性、阻燃性、隔熱性、耐濕熱穩(wěn)定性、衛(wèi)生安全性及良好的二次加工性等綜合性能，這些特性使三聚氰胺泡綿產(chǎn)品廣泛應用于建筑業(yè)、車輛制造、工廠建設、熱力工程、設備裝置、空調(diào)系統(tǒng)、航天航空航海、電子產(chǎn)品、生物治污工程、日用清潔等領域[1-2]。但在生產(chǎn)三聚氰胺泡綿的過程中產(chǎn)生了大量的邊角料，這些邊角料密度小，質量輕，難以降解，堆置時占用大量土地資源，因此三聚氰胺泡綿廢料的資源再利用是一個非常重要的領域。

目前三聚氰胺泡綿廢料處理方法通常采用以下方法：①燃燒回收熱能。三聚氰胺泡沫塑料中主要含有碳、氫、氧和氮元素，與空氣中的氧燃燒，產(chǎn)生大量的熱能，可取代部分煤，作為鍋爐的燃料，但是在焚燒的過程中有可能燃燒不完全，會產(chǎn)生有毒氣體，如HCN、氨氣等，對大氣造成污染。②掩埋。由于泡沫塑料體積大，難以降解，會占用大量的土地資源。③化學回收。采用醇解、堿解和水解等化學方法回收，這種方法不僅可以減少廢棄物，實現(xiàn)泡綿的循環(huán)利用，但是化學回收步驟復雜，投入大，工業(yè)實現(xiàn)難度較大。④直接回收利用。直接回收利用可以變廢為寶，提高材料利用率，減少對環(huán)境的污染[3-4]。本文詳細研究了直接回收利用方法解決三聚氰胺海綿邊角料問題。

1 試驗部分

1.1 主要原料

三聚氰胺泡綿；三聚氰胺泡綿碎料(粉碎至125 μm備用)；膠黏劑A、B、C和實驗室自制氨基樹脂膠D，三聚氰胺碎綿與膠黏劑A、B、C和D按照一定比例壓制后得到的再生綿分別命名為再生綿A、再生綿B、再生綿C和再生綿D；無機阻燃劑。

1.2 三聚氰胺再生泡綿的制備

三聚氰胺泡綿邊角料經(jīng)粉碎機粉碎成碎塊，加入膠黏劑攪拌均勻，然后在鋼制方槽中加壓8 h以上制成三聚氰胺再生綿。

1.3 測試與表征

三聚氰胺再生泡綿表觀密度根據(jù)GB/T6343-2009標準測量；根據(jù)GB/T6344-2008在萬能材料試驗機測試再生綿的拉伸強度；根據(jù)GB/T6670-2008在回彈儀上測試再生綿的回彈率；根據(jù)ASTM D1621-2010在萬能材料試驗機上測試泡綿的壓縮性能。根據(jù)GB/T2406.2-2009的標準測量在南京江寧儀器有限公司生產(chǎn)的JF-3測試極限氧指數(shù)[5-9]。

2 結果與討論

2.1 三聚氰胺再生綿物性指標

根據(jù)GB/T6343-2009等國家標準分別測得再生綿A、B、C和D的表觀密度、回彈、拉伸強度和壓縮硬度等物性指標。如表1所示，結果表明回收利用的三聚氰胺再生綿表觀密度偏大，在拉伸強度和壓縮強度等指標明顯提高，說明三聚氰胺再生綿的性能相比三聚氰胺泡綿有明顯提高。

表1 再生綿的物性指標

2.2 三聚氰胺再生綿的氧指數(shù)分析

氧指數(shù)可以用來評價材料的燃燒性能的一個指標，三聚氰胺泡綿在高溫會分解出性質穩(wěn)定的氮氣，可以達到隔絕空氣而起到阻燃的目的。三聚氰胺再生綿的氧指數(shù)都大于27%，表明制備的泡沫塑料都屬于難燃材料，同時以自制氨基膠黏劑的三聚氰胺再生綿的氧指數(shù)最大，歸功于氨基膠黏劑的阻燃程度高。三聚氰胺再生綿的氧指數(shù)：再生綿A33.2，再生綿B36.8，再生綿C35.2，再生綿D38.5。

3 三聚氰胺再生綿的工藝流程

三聚氰胺泡綿邊角料經(jīng)粉碎機粉碎成為125 μm，經(jīng)碎綿輸送風機加入三聚氰胺再生綿罐，按照一定的比例加入自制的氨基樹脂膠并與三聚氰胺碎綿攪拌均勻，然后在鋼制方槽中加壓8 h以上制成三聚氰胺再生綿。從外觀上來看，利用膠黏劑D得到的再生綿D結構緊致，且性能優(yōu)異，所以就采用膠黏劑D制備三聚氰胺再生綿，其流程簡圖見圖1。

圖1 三聚氰胺再生綿制備工藝流程

該工藝使得物料在生產(chǎn)流程中始終保持理化性質，線性均一，實現(xiàn)三聚氰胺再生綿連續(xù)可控生產(chǎn)，且具有工廠占地面積小，基本投資低，生產(chǎn)成本低，回收再生產(chǎn)過程中沒有三廢產(chǎn)生，達到保護環(huán)境，變廢為寶，材料利用率高的目的。

4 三聚氰胺再生綿的應用前景

4.1 建筑行業(yè)阻燃保溫材料

傳統(tǒng)有機保溫材料的阻燃能力有限，造成或者間接造成了多場嚴重的火災，為有效防止建筑外墻保溫系統(tǒng)引發(fā)火災事故，住房標準明確規(guī)定民用建筑外保溫材料的燃燒性能宜為A級。將無機阻燃劑與三聚氰胺碎綿充分混合，加入膠黏劑混合均勻后，加入三聚氰胺再生綿制備容器中壓制成型，同時依靠控制三聚氰胺碎綿和阻燃劑質量比例，還能達到滿足建筑材料燃燒等級為A級的阻燃性能產(chǎn)品。該材料不僅具有阻燃保溫功能，而且還有質量輕、壓縮強度高和成本低廉的特點。

4.2 復合吸音材料

三聚氰胺泡綿是一個充分開孔的三維網(wǎng)絡結構體系，開孔率高達99%，使得聲波能夠方便有效地進入泡綿的深層并轉變?yōu)榫W(wǎng)格振動被消耗和吸收掉，有效地消除反射波。三聚氰胺泡綿可以應用于受高強度噪聲影響的工作區(qū)。三聚氰胺再生綿工藝未改變?nèi)矍璋放菥d本身的結構特點，所以也具備優(yōu)異的吸聲性能。三聚氰胺再生綿可以與金屬或者塑料覆蓋層組成的復合層結構可以使工作區(qū)的噪聲減弱，產(chǎn)生極為舒適的聲音效果[13]。

4.3 清潔材料

三聚氰胺泡綿具有微孔結構和回彈性能，同時其硬度近似于玻璃的硬度，清潔污漬類似于軟砂紙打磨，無需使用清潔劑。三聚氰胺再生綿工藝未改變?nèi)矍璋放菥d本身的結構特點，所以也可以用再生綿擦洗頑固污漬，用水清洗后干凈如新，不但方便省力，還避免了使用化學清潔劑帶來的毒副作用，受到消費者青睞。

5 結論與展望

三聚氰胺泡綿具有優(yōu)異的物理化學性能，廣泛應用于多種領域，但是在生產(chǎn)制造泡綿的過程中，往往會產(chǎn)生不少的邊角料，如何使用邊角料，提高材料利用率，減少對環(huán)境的二次污染，如何促進節(jié)能循環(huán)型經(jīng)濟的發(fā)展，是每一個生產(chǎn)制造三聚氰胺泡綿廠家必須考慮解決的問題。采用三聚氰胺再生綿工藝，有效地解決了三聚氰胺泡綿邊角料的問題，且具有阻燃吸音、耐化學品和衛(wèi)生等特性，可以應用于阻燃保溫、吸音材料和日用化學品等領域，但是目前三聚氰胺再生綿的應用領域還不被市場接受。今后還需要解決以下問題。①加大產(chǎn)學研投入，解決目前產(chǎn)品存在的問題與不足；②積極開發(fā)新的應用領域，拓寬市場。