軟質(zhì)泡沫的回收利用技術(shù)可分為兩大類,一是物理法,二是化學(xué)法。物理法回收技術(shù)是采用粘結(jié)加壓成型、作填料、擠出成型等辦法,對泡沫塑料進(jìn)行回收再利用的一種方法,該方法簡單易行,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?;瘜W(xué)法回收技術(shù)工藝相對復(fù)雜,工業(yè)化成熟較晚,直到現(xiàn)在新的降解方法仍不斷出現(xiàn),但最終回收物制得的泡沫性能較好。下文針對軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的這兩種回收方法進(jìn)行討論
物理回收法
粘結(jié)加壓成型 這種方法是通過粉粹機(jī)把聚氨酯軟質(zhì)泡沫粉粹成3D10毫米的碎料,放入帶有攪拌器的容器里,噴灑反應(yīng)型、單組份濕固化型多苯基多亞甲基多異氰酸酯類粘合劑,粘合劑用量約為廢舊料質(zhì)量的5%-10%,混合均勻后,將噴上膠液的泡沫放入模具中模塑,按適當(dāng)?shù)膲嚎s比,室溫固化12小時,或150℃下保持40分鐘,即得成品。得到的回收泡沫可用作包裝、汽車襯里、地毯被襯、支撐物等低檔部件。
粘結(jié)加壓成型回收聚氨酯泡沫,是所有回收方法中最簡單也是最成熟的一種方法,它工藝簡單、投資少,適合中小企業(yè)應(yīng)用。據(jù)報道,僅美國每年就有20萬噸以上的軟質(zhì)泡沫廢料粉碎后粘結(jié)成再生泡沫。歐洲也多由塊狀軟質(zhì)泡沫塑料生產(chǎn)中的邊角料及舊汽車、沙發(fā)、床、座椅的軟墊泡沫生產(chǎn)再粘結(jié)泡沫制品。ICI聚氨酯公司用廢舊汽車坐墊生產(chǎn)地毯被襯。1997年日本豐田汽車公司用回收的舊汽車椅墊泡沫再粉碎粘結(jié)后用作隔音材料。
這種粘接加壓成型回收來的再生品拉伸強度、抗撕裂性、斷裂伸長率下降較大,而硬度有所增加,此外由于得到的回收品表面光潔度較差,因此只適用于拉伸性能和表面性能要求不高的領(lǐng)域。
作填料 軟質(zhì)聚氨酯廢舊泡沫經(jīng)過篩選、清洗徹底清除可能含有的金屬雜質(zhì)后,將其粉碎成粒徑為3mm左右的粒子,再在低溫下或采用兩輥研磨室溫粉碎機(jī)將粒子再粉碎成180-300?滋m的粉末,然后再把粉末作為填料加入到新的軟質(zhì)泡沫組合料中去。這樣不但回收了廢舊的泡沫塑料,而且還降低了新制品的成本,在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上都具有可行性,很適合軟泡生產(chǎn)廠在廠內(nèi)的廢料自我消化
對加入填料的多元醇,首先需要考慮的問題是其流動性,粘度增加主要與回收物添加的比例以及微細(xì)研磨的粒子的特性、粒徑有關(guān)。然后還要考慮它對制品性能的影響。
研究表明,當(dāng)回收物加入量不超過10%時,制得的軟泡的物性與常規(guī)的泡沫相比差別很小,與回收物粒徑的關(guān)系也不大。但隨回收物加入量以及粒徑的增加會使多元醇的粘度急劇增加,可能導(dǎo)致發(fā)泡機(jī)混合頭混合困難、混合壓力過高、組合料注射入模具時不流暢等問題,為此采用這種方法回收聚氨酯廢舊泡必須對發(fā)泡設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)。
擠出成型 擠出成型是利用熱力學(xué)作用把軟質(zhì)聚氨酯泡沫內(nèi)的分子鏈變成中等長度鏈,將泡沫材料轉(zhuǎn)變成軟塑性材料。這種材料適合做強度高,硬度高,但對拉伸、斷裂伸長率要求不高的塑料品,具體做法就是將泡沫粉碎成粉末,摻混到熱塑性聚氨酯中,在擠出成型機(jī)中造粒,采用注射成型方法制造鞋底等制品,德國Bayer公司曾做過這方面的研究。這種方法適合回收的廢舊品很有限,不適合大規(guī)模的回收。
化學(xué)回收法
聚氨酯是由含異氰酸酯基-NCO的化合物如TDI、MDI等與含活潑氫的化合物如ROH、RNH2,通過聚合反應(yīng)得到的,聚合物中含有氨基甲酸酯鍵、脲鍵等,這個聚合反應(yīng)的兩個重要反應(yīng)式如下
OCN-R-NCO+HO~~OH ~~OOCNH-R-NHCOO~~(氨基甲酸酯基) 2~~NCO+H2O~~NHCONH~~(脲基)+CO2 化學(xué)回收就是在一定條件下采用醇解、水解、堿解、熱解的方法把軟質(zhì)聚氨酯泡沫中的氨基甲酸酯基和脲基斷裂,分解成多元醇及芳香族胺、二氧化碳等,然后通過蒸餾等設(shè)備,將分解物進(jìn)行分離,達(dá)到回收的目的。
醇解法 在對軟質(zhì)聚氨酯廢料化學(xué)回收的研究中,以醇解法最為活躍,并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益,是當(dāng)前重點推廣的回收方法。已被研究的醇解方法很多,其中又多以小分子的烷基二元醇為主要的醇解劑,在一定比例的醇解劑及助醇解劑如醇胺、叔胺、有機(jī)金屬化合物的作用下,反應(yīng)溫度控制在150-250℃進(jìn)行醇解反應(yīng)1D5個小時,即可得再生多元醇及芳香族胺的混合物。反應(yīng)分解歷程主要有以下兩類:
氨基甲酸酯基團(tuán)的酯交換反應(yīng) 普通的聚氨酯材料中主要含有的是氨基甲酸酯特性基團(tuán),它在一定條件下遇醇易發(fā)生酯交換反應(yīng),從而鍵斷裂生成聚醚醇。反應(yīng)式如下: R1~~NHCOOR2+HO~~OH R1DNHCOO~~OH+R2OH
脲鍵基團(tuán)的分解 在制備軟質(zhì)聚氨酯泡沫體時,原料中多少都會含有水或特意加入水作為發(fā)泡沫劑,水和異氰酸酯反應(yīng),在泡沫體中產(chǎn)生脲鍵基團(tuán),脲鍵基團(tuán)也能被醇分解,從而產(chǎn)生含有羥基的氨基