廢丙烯酸聚氨酯漆渣回收研究

何傳良，郭一帆，何 勰，李東風(fēng)

(1 河南萬邦涂料有限公司, 河南 夏邑 476400；2 河南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，河南 開封 475004)

丙烯酸聚氨酯漆是涂料行業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的品種之一，其硬度、柔韌性能好，具有很好的耐候性能和光澤度保持性能，表干快，大約半小時(shí)左右就能表干，應(yīng)用范圍廣，干燥性能好，可應(yīng)用于煤氣管道、油罐、車輛、機(jī)床、電機(jī)、船舶、橋梁、碼頭、煤氣柜及各類化工設(shè)備支架、管道等，也適用于蒸汽熱網(wǎng)管道以及使用溫度在140 ℃條件下的鋼結(jié)構(gòu)作為防銹防腐[1-3]。

然而，在丙烯酸聚氨酯漆的噴涂、滾涂或噴涂作業(yè)過程中，總是有一部分漆成為廢料，或者涂漆剝落產(chǎn)生廢漆，這些廢漆干枯后形成廢漆渣[4-5]。雖然這些漆渣的成分與原漆近似，但是經(jīng)過凝固后，性能發(fā)生了較大的變化，再生的難度較大。由于丙烯酸聚氨酯漆渣屬于國家認(rèn)定的危險(xiǎn)固體廢棄物，這些廢棄物需要出資通過專業(yè)的危廢公司進(jìn)行處理。在處理過程要浪費(fèi)大量資源，還會(huì)產(chǎn)生廢氣而污染空氣，存在嚴(yán)重的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)由于這些廢料沒有被回收利用也會(huì)帶來資源的短缺，給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)?，F(xiàn)今隨著社會(huì)對(duì)固廢的安全處理和再利用的重視，如何對(duì)漆渣進(jìn)行安全環(huán)保、成本低、資源利用最大化的回收利用是研發(fā)人員一直研究的方向。

本實(shí)驗(yàn)采用化學(xué)降解和化學(xué)改性的方法，使廢丙烯酸聚氨酯漆渣完全酸化反應(yīng)降解于一定溫度的有機(jī)酸中，在一定溫度下繼續(xù)加入多元醇控制條件進(jìn)行酯化反應(yīng)，同時(shí)加入聚醚或聚酯改善回收漆的品質(zhì)和性能，重新制得丙烯酸聚氨酯，最終加入稀釋劑、過濾得到丙烯酸聚氨酯漆成品。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 原 料

廢丙烯酸聚氨酯漆渣，亞麻油酸，乙二醇，聚醚，二甲苯，氮?dú)?，豆油脂肪酸，季戊四醇，丁醇，蓖麻油脂肪酸，丙三醇，聚酯，三甲苯?/p>

1.2 實(shí)驗(yàn)過程

先使廢丙烯酸聚氨酯漆通過完全酸化反應(yīng)降解于一定溫度的有機(jī)酸中，然后在一定溫度下繼續(xù)加入多元醇控制反應(yīng)條件進(jìn)行酯化反應(yīng)，同時(shí)加入聚醚或聚酯的改善再生漆的品質(zhì)和性能，重新制得丙烯酸聚氨酯，最終加入稀釋劑、過濾得到丙烯酸聚氨酯漆成品。實(shí)驗(yàn)中首先采用蓖麻油脂肪酸降解廢丙烯酸聚氨酯漆渣，重點(diǎn)考察了降解時(shí)間對(duì)再生漆性能的影響。在此基礎(chǔ)上，又進(jìn)一步考察了亞麻油酸、豆油脂肪酸降解條件下廢丙烯酸聚氨酯漆渣再生漆的性能，以上回收工藝表述具體如下所示：

(1)將蓖麻油脂肪酸升溫后加入廢丙烯酸聚氨酯漆渣，進(jìn)一步升溫至230 ℃，分別保溫1 h和2 h，使廢丙烯酸聚氨酯漆渣降解(取樣涂在玻璃板上為無顆粒、均勻的液體)；然后降溫至200 ℃左右，并加入丙三醇、聚酯進(jìn)行酯化反應(yīng)，同時(shí)加入二甲苯回流升溫，通入惰性氣體(氮?dú)?進(jìn)行保護(hù)，升溫至240 ℃然后保溫1 h，取樣測(cè)酸價(jià)后反應(yīng)物降溫至150 ℃左右，加入三甲苯作為溶劑，降溫至75 ℃過濾后得到再生后丙烯酸聚氨酯漆。

(2)將一定量亞麻油酸升溫后，加入廢丙烯酸聚氨酯漆渣，進(jìn)一步升溫至230 ℃，保溫2 h，使廢丙烯酸聚氨酯漆渣完全降解；然后降溫至200 ℃左右，并加入乙二醇、聚醚進(jìn)行酯化反應(yīng)，同時(shí)加入二甲苯回流升溫，并通入惰性氣體，升溫至240 ℃恒溫2.5 h后，取樣測(cè)酸價(jià)后降溫至150 ℃，加入溶劑油二甲苯，降溫至70 ℃過濾后得到再生后丙烯酸聚氨酯漆。

(3)將一定量豆油脂肪酸升溫后加入廢丙烯酸聚氨酯漆渣，進(jìn)一步升溫至230 ℃，保溫2 h，使廢丙烯酸聚氨酯漆完全降解；然后降溫至200 ℃左右，并加入季戊四醇、聚醚進(jìn)行酯化反應(yīng)，同時(shí)加入二甲苯回流升溫，通入惰性氣體(氮?dú)?，升溫至240 ℃然后保溫2 h，取樣測(cè)酸價(jià)反應(yīng)物降溫至150 ℃，加入丁醇作為溶劑，降溫至75 ℃過濾后得到再生后丙烯酸聚氨酯漆。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

廢丙烯酸聚氨酯漆渣再生漆檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)參照丙烯酸聚氨酯漆技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，丙烯酸聚氨酯漆技術(shù)主要指標(biāo)如表1所示。

表1 丙烯酸聚氨酯漆技術(shù)指標(biāo)Table 1 Technical specification of acrylic plyurethane paint

廢丙烯酸聚氨酯漆渣經(jīng)蓖麻油脂肪酸降解，再生漆指標(biāo)如表2所示。從表2可以看出，經(jīng)蓖麻油脂肪酸不同降解時(shí)間降解后，再生漆外觀平整光滑，干燥時(shí)間、固體含量、硬度、附著力、柔韌性和耐水性均符合丙烯酸聚氨酯漆的性能指標(biāo)要求。通過進(jìn)一步對(duì)比可以看出，2 h降解后再生漆的硬度為0.7，表干時(shí)間為1 h，漆膜柔韌性為1 mm，其性能優(yōu)于經(jīng)過1 h降解后得到的再生漆，說明降解時(shí)間對(duì)丙烯酸聚氨酯漆的回收利用具有較大的影響。因此，在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，均采用2 h的降解時(shí)間，進(jìn)一步考察其它有機(jī)酸(亞麻油脂肪酸、豆油脂肪酸)對(duì)廢丙烯酸聚氨酯漆渣的再生情況。

表2 不同降解時(shí)間丙烯酸聚氨酯再生漆性能Table 2 Performance comparison of acrylic polyurethane paints recovered by different degradation time

采用亞麻油脂肪酸、豆油脂肪酸對(duì)廢丙烯酸聚氨酯漆渣進(jìn)行降解，得到廢丙烯酸聚氨酯漆渣再生漆，其性能如表3所示。

表3 不同有機(jī)酸降解丙烯酸聚氨酯再生漆性能Table 3 Performance comparison of acrylic polyurethane paints recovered by different degradation time

由表3可見，實(shí)驗(yàn)條件下利用亞麻油和豆油脂肪酸降解廢丙烯酸聚氨酯漆渣，除亞麻油降解再生漆粘度指標(biāo)超出國家標(biāo)準(zhǔn)外，其余檢測(cè)項(xiàng)目均符合丙烯酸聚氨酯漆指標(biāo)。

對(duì)比表2和表3可以發(fā)現(xiàn)，在三種有機(jī)酸中，采用豆油降解的丙烯酸聚氨酯再生漆固含量(61%)和硬度(0.8)均優(yōu)于蓖麻油和亞麻油脂肪酸降解后得到的再生漆。因此，對(duì)比不同脂肪酸降解丙烯酸聚氨酯再生漆性能指標(biāo)可知，采用豆油脂肪酸降解廢丙烯酸聚氨酯漆的性能最優(yōu)，具有最高的實(shí)用價(jià)值。

圖1為經(jīng)豆油脂肪酸降解再生后丙烯酸聚氨酯漆涂覆于設(shè)備表面圖，由圖1可見，廢丙烯酸聚氨酯漆渣經(jīng)豆油脂肪酸降解的再生漆完全可以再利用，涂覆表面光滑平整，具有很好的效果，使得廢丙烯酸聚氨酯漆渣無需通過危廢公司進(jìn)行處理，節(jié)約了廢漆處理的成本，避免產(chǎn)生二次污染，并且充分實(shí)現(xiàn)了固體廢棄物的回收再生及有價(jià)值利用。

圖1 豆油降解丙烯酸聚氨酯再生漆涂覆設(shè)備圖Fig.1 Painting equipment diagram of acrylic polyurethane paint with soybean oil degradation and regeneration

3 結(jié) 語

本文通過化學(xué)降解和化學(xué)改性的方法，采用不同有機(jī)酸降解廢丙烯酸聚氨酯漆渣，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明采用蓖麻油和豆油脂肪酸降解廢丙烯酸聚氨酯漆渣可再生且再生漆符合相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，廢丙烯酸聚氨酯漆渣無需通過危廢公司進(jìn)行處理，節(jié)約了廢漆處理的成本，避免產(chǎn)生二次污染，具有非常重要的實(shí)用價(jià)值，并且對(duì)其他類型廢漆渣的回收也具有很好的指導(dǎo)意義。