聚氨酯总体可分为热固和热塑性两大类,可以制成聚氨酯塑料(以泡沫塑料为主),聚氨酯纤维(氨纶),以及聚氨酯弹性体。近年来,聚氨酯制品越来越受到人们的青睐,比如在生活中冰箱保温层、床垫、汽车部件中,被广泛地应用。生产聚氨酯泡沫的工厂每年产生大量的边角料、模具溢料、废品,在下游各个应用领域也产生了大量的废弃物如报废汽车中的旧聚氨酯泡沫及弹性体,它们都需要进行回收处理。尽管聚氨酯一直被贴上环保、可回收的标签,但实际上聚氨酯材料制成终端产品后,回收利用的情况并不乐观,依旧是困扰行业的问题之一。
传统的回收方法如通过焚烧、填埋等方式进行处理。填埋法是一种无奈的办法,既占用土地,又耗费用。焚烧回收热能,由于聚氨酯是含氮聚合物,必须严格控制燃烧条件,需要有吸收装置,减少有毒气体对环境的污染。
近年来,通过科研人员的逐步探索,聚氨酯的回收方法也开始丰富起来。本网通过对环球聚氨酯网资料进行编辑整理,较全面的介绍废旧聚氨酯进行回收利用的物理和化学方法,以及聚氨酯材料回收现状,以期促进资源综合利用。
(一)物理回收
物理回收为聚氨酯硬泡和复合材料的回收提供了一种有效、经济的方法。首先将原来的聚氨酯泡沫产品颗粒尺寸降低到二次加工过程中能够再加工的标准。废旧回收料,或者生产过程中产生的边角料,被降解成更有用的形式,如片状、颗粒状或粉末状。
1、黏结成型
这种方法是应用最为广泛的回收技术。通过粉碎机,将软质聚氨酯泡沫粉碎成数厘米的碎片,在混合器中喷洒反应型聚氨酯类黏合剂。采用的黏合剂一般是聚氨酯泡沫组合料或以多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)为基础的端NCO基预聚体。在采用以PAPI为主的黏合剂黏结成型时,还可通入蒸汽混合。在粘结废旧聚氨酯的过程中,添加90%的废旧聚氨酯,10%的黏合剂,混合均匀,也可以加入部分染料,然后对混合物加压。
粘结成型技术不仅有极大的灵活性,其最终制品的机械性能也有很大的可变性。聚氨酯制品最成功的回收利用方法是用软泡边角料等废旧泡沫通过黏结的方法生产再生聚氨酯泡沫,主要用作地毯背衬、运动垫、隔音材料等产品。软泡颗粒和黏合剂在一定的温度和压力下,可模压成汽车底部垫板等产品;采用更高的压力和温度,可模压出机泵壳体等硬质部件产品。
硬质聚氨酯泡沫、反应注射成型(RIM)聚氨酯弹性体等也能采用同样的方法回收利用。废料颗粒与异氰酸酯预聚体混合,热压成型,例如制造管道供热系统的管托架。
在日本,有的公司把回收的RIM材料颗粒与橡胶碎屑以25:75的质量比混合,作为运动跑道、网球场和高尔夫球场的铺面材料的颗粒原料使用。在欧洲硬泡颗粒与PAPI混合制成聚氨酯粒子板。用聚氨酯泡沫废料制成的板材与刨花板同样牢固,适用于水上设备。
2、热压成型
热固性的聚氨酯软泡及RIM聚氨酯制品在100-200℃的温度范围具有一定的热软化可塑性能。废旧聚氨酯在高温高压之下,可以完全不使用黏合剂就能相互黏结在一起。而为了使再生产品更加均匀,往往是将废料粉碎后再加热加压成型。
成型条件随废旧聚氨酯的种类及再生制品而定。例如,聚氨酯软泡废料在1~ 30MPa的压力、100~220°C 的温度范围热压数分钟可制成减震片、挡泥板等部件。
这种方法已经成功应用于RIM型聚氨酯汽车零部件的回收中。比如,汽车门面板和仪表盘可以加入约6%的RIM聚氨酯粉末和15%的玻璃纤维来制造。
3、作填料使用
聚氨酯软泡可以通过低温粉碎或者研磨工艺变成微细颗粒,并把这种颗粒的分散液加入多元醇中,用于制造聚氨酯泡沫或其他制品,不但使废旧聚氨酯材料得到回收,还可有效地降低制品成本。在MDI基冷熟化软质聚氨酯泡沫塑料中碎粉含量限制在15%以内,TDI基热熟化泡沫塑料中最多可加人25%的碎粉。
有一种工艺是将预切碎的废旧泡沫废料加人软泡聚醚多元醇中,再在合适的碾磨机中湿碾磨成含细微颗粒的“回收多元醇”混合物,用于制造软泡。
可以把废旧RIM聚氨酯粉碎成粉末,掺混到原料中,再制造RIM弹性体。废旧聚氨酯硬泡及聚异氰脲酸酯(PIR)泡沫废料粉碎后,也可用于在组合料中添加比如5%回收料,制造硬泡。