廢舊聚氨酯的處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種廢舊聚氨酯的處理工藝。經(jīng)以下步驟進行：（1）廢舊聚氨酯前處理，將廢舊聚氨酯破碎至1-20mm的顆粒；（2）將廢舊聚氨酯顆粒、分解劑、催化劑一起加入反應釜內(nèi)，通入惰性氣體，然后加溫至溫度為80-150℃，反應1-6小時；（3）得到的產(chǎn)物在140-220℃之間精餾，精餾產(chǎn)物即為聚氨酯的水解產(chǎn)物；（4）剩余物返回與廢舊聚氨酯一起繼續(xù)處理。本工藝聚氨酯的分解溫度低,可在80-150℃下進行,且分解效率高,分解出的產(chǎn)物可以通過精餾分離出來。
【專利說明】廢舊聚氨酯的處理工藝

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及固體廢棄物的回收利用【技術領域】，具體涉及一種廢舊聚氨酯的處理工
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【背景技術】
[0002]聚氨酯(簡稱PU)是由多異氰酸酯、多元醇及交聯(lián)劑等原料制成的聚合物。廣泛應用于汽車制造、冰箱制造、交通運輸、土木建筑、鞋類、合成革、織物、機電、石油化工、礦山機械、航空、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等許多領域。
[0003]2005年全球聚氨酯產(chǎn)量突破1375萬t。隨著聚氨酯的快速發(fā)展，其廢棄物也越來越多。其中包括用于隔熱及沙發(fā)坐墊的大量聚氨酯泡沫、廢舊I3U鞋底、廢舊PU皮革等。如果僅僅通過填埋和焚燒的方法處理這些廢料，不僅占用土地，而且污染環(huán)境，同時也是對資源的一種浪費。因此，聚氨酯的回收利用問題已經(jīng)是聚氨酯工業(yè)迫切需要解決的重大問題之一 _2 J，對廢舊聚氨酯進行回收再利用，減少環(huán)境污染，同時降低新制品的生產(chǎn)成本，具有現(xiàn)實意義。
[0004]硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的回收處理有如下幾種方法:物理回收、化學回收以及燃燒回收熱能法。
[0005]物理回收法。改變廢舊聚氨酯泡棉的物理形態(tài)然后直接利用，粘合加壓成型得到產(chǎn)品。一般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。物理法可以制備建筑材料、保溫材料、耐水材料、填料等。如:再生聚氨酯泡沫材料法，主要工藝過程包括將攪拌均勻的混合物料定量注入金屬模中，在一定溫度下發(fā)泡，經(jīng)過一定時間的預熟化后脫模，再經(jīng)后熟化即可得到新的泡沫塑料。這樣，混合物經(jīng)過乳化、起發(fā)、膠化、固化等幾個階段，舊的泡沫塑料粉料固結(jié)在新泡沫塑料之中，形成新的泡沫塑料。此工藝特點是可制造尺寸標準、形狀復雜的產(chǎn)品，物料損失少，添加泡沫塑料粉料也較為方便。聚氨酯耐水板材，冰箱等用的硬質(zhì)聚氨酯泡沫廢舊料是單一的聚氨酯，用多苯基多亞甲基多異氰酸酯做膠粘劑。將膠粘劑均勻分散于廢舊泡沫碎片之間，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。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。軟塑性材料，將聚氨酯廢料通過擠出成型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，摻混到熱塑性聚氨酯中，在擠出成型機中造粒，采用注射成型方法制造鞋底等制品，德國Bayer公司曾做過這方面的研宄。保溫板材，將廢聚氨酯泡沫塑料經(jīng)過粗破碎后，向其中加入膠粘劑、水，經(jīng)攪拌入模，施加一定的壓力，保持一定的溫度、時間后，脫模制得保溫板材。此方法具有工藝簡單、成本低和有益于環(huán)保等優(yōu)點。得到的保溫板廣泛彩鋼夾芯板、中央空調(diào)、建筑墻體材料、冷庫、冷藏室、保溫箱、化工罐體等領域。用作填料，廢冰箱、冰柜拆解下來的泡棉，大塊的硬質(zhì)聚氨酯泡沫，在檢驗其性能合格后，用作小型冰箱或其他設備的保溫層，剩余的碎料歸入小塊硬質(zhì)PU泡沫中處理；在分類后分別破碎到一定粒度，作為填料。將各種廢聚氨酯粉碎成細片或粉末作為填料混入原料中回收重用。據(jù)美國道化學公司報道，廢聚氨酯作為填料重用于生產(chǎn)RIM制品比用新原料成本低。
[0006]化學回收技術?；瘜W法是通過各種方法將聚合物中的單體解離出來，通過分餾等手段將單體分離出來或者添加其他成分制備產(chǎn)品的方法?；瘜W回收技術歸納起來有6種:醇解法、水解法、堿解法、氨解法、熱解法、加氫裂解法。各種方法所產(chǎn)生的分解產(chǎn)物不同。醇解法，一般生成多元醇混合物。以醇類化合物為分解劑，在加熱的情況下，聚氨酯廢料被分解為聚醚多元醇的方法，即為醇解法。聚氨酯廢舊料用二元醇為醇解劑，在中等溫度和氣體保護下反應降解為低分子多元醇等，降解產(chǎn)物穩(wěn)定，組成較簡單，易于分離和純化。對于硬質(zhì)的聚氨酯泡沫塑料，比較適宜于用醇解法工藝處理，其特點是醇解條件溫和，反應速度比水解法、熱解法低，允許廢舊料含其他雜質(zhì)。水解法，生成多兀醇和多兀胺。水解法是利用堿金屬氫氧化物作催化劑，在高壓水蒸氣的作用下于250?340°C將聚氨酯硬泡或軟泡水解成二胺、多元醇C02。該法的缺點在于水解是在高溫高壓下進行，因而對反應條件和設備要求很高，且水解產(chǎn)物的提純技術難度也很大，所以這種方法并沒有得到廣泛的應用。堿解法，生成胺、醇和相應堿的碳酸鹽。以堿金屬或堿土金屬氫氧化物為降解劑，在160?200°C下將聚氨酯降解成低聚物。反應的產(chǎn)物主要由聚醚多元醇、二元芳胺等變成中等長度碳鏈，將聚氨酯轉(zhuǎn)變成軟塑性材料，對于軟質(zhì)微孔聚氨酯泡沫，可將其粉碎后的粉末摻混到熱塑性聚氨酯中，在擠出成型機中造粒，采用注射成型方法制造鞋底等制品，德國Bayer公司曾做過這方面的研宄。氨解法，生成多元醇、胺、脲。氨解法是指在超臨界狀態(tài)下，用氨將聚氨酯中的脲鍵與氨基甲酸乙酯鍵切斷，生成多元醇、胺和非取代的脲的方法。DOW塑料公司利用此法成功進行了生產(chǎn)。加氫裂解法，主要產(chǎn)物為油和氣。加氫裂解法指將粉碎后的聚氨酯置于加氫反應器中，在40MPa和500°C下使其裂解為油和氣的方法。由于經(jīng)濟因素，只有在大量的聚氨酯需要處理時，此法才適用。
[0007]燃燒回收熱能法。聚氨酯主要含有碳、氫、氧、氮，在空氣中燃燒時，產(chǎn)生大量的熱能，每公斤聚氨酯約產(chǎn)生25-28MJ的熱量。聚氨酯廢舊料常與城市固體廢料一起作燃料，可取代部分煤作鍋爐燃料，提供熱能。
[0008]物理法制備的產(chǎn)品附加值較低，而回收熱能法容易造成二次污染。化學法中，水解法產(chǎn)生的多元醇難純化，費用高；堿解法工藝長，成本高；胺解法得到的產(chǎn)物成分復雜，不利于回收利用；醇反應可在常壓、條件下進行，但降解溫度相對較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種利用廢舊聚氨酯的處理工藝，該法的特點聚氨酯的分解溫度低，可在80-150°C下進行，且分解效率高，分解出的產(chǎn)物可以通過精餾分離出來。
[0010]本發(fā)明通過以下方案達到上述目的:
(1)廢舊聚氨酯前處理，將廢舊聚氨酯破碎至l-20mm的顆粒；
(2)將廢舊聚氨酯顆粒、分解劑、催化劑一起加入反應釜內(nèi)，通入惰性氣體，然后加溫至溫度為80-150。。，反應1-6小時；
(3)得到的產(chǎn)物在140-220°C之間精餾，精餾產(chǎn)物即為聚氨酯的水解產(chǎn)物； (4)剩余物返回與廢舊聚氨酯一起繼續(xù)處理。
[0011]所述分解劑選自乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺中的一種或幾種。
[0012]所述催化劑選自硫酸、磷酸、醋酸、鹽酸中的一種或幾種。
[0013]所述催廢舊聚氨酯顆粒、分解劑、催化劑的比例為質(zhì)量比1:0.1-0.3:0.01-0.05。
[0014]所述惰性氣體為氮氣、氬氣、二氧化碳中的一種或幾種。
[0015]所述精餾時間為1-5小時。
[0016]其原理為聚氨酯在一定的溫度和分解劑、催化劑的作用下，分解為小分子產(chǎn)物，如多元醇、酯類等物質(zhì)，而這些物質(zhì)在一定的溫度下?lián)]發(fā)出來，可做為基體單質(zhì)來制備一些化工產(chǎn)品。從而實現(xiàn)聚氨酯的再利用。而醇胺類分解劑兼具醇類分解劑和胺類分解劑的優(yōu)勢，能實現(xiàn)較低溫度聚氨酯的分解，且分解效率高，得到的小分子產(chǎn)物可通過精餾實現(xiàn)純化。其具有以下優(yōu)勢:
1.分解溫度大大降低，在80-150°C可實現(xiàn)聚氨酯的分解。
[0017]2.分解效率高，在1-6小時內(nèi)，聚氨酯的分解率可大于90%以上。
[0018]3.實現(xiàn)分解產(chǎn)物與其他雜質(zhì)的分離，采用精餾手段，實現(xiàn)了分解產(chǎn)物的提純與凈化。

【具體實施方式】
[0019]實施例1
(1)廢舊聚氨酯前處理，將廢舊聚氨酯破碎至1mm的顆粒；
(2)將廢舊聚氨酯顆粒、三乙醇胺分解劑、硫酸催化劑按照質(zhì)量比1:0.15:0.03 一起加入反應釜內(nèi)，通入惰性氣體氮氣，然后加溫至溫度為95°C，反應2小時；
(3)得到的產(chǎn)物在200°C精餾，精餾時間為2小時，精餾產(chǎn)物即為聚氨酯的水解產(chǎn)物；
(4)剩余物返回與廢舊聚氨酯一起繼續(xù)處理。
[0020]最終聚氨酯的分解率為91.2%。
[0021]實施例2
(1)廢舊聚氨酯前處理，將廢舊聚氨酯破碎至1mm的顆粒；
(2)將廢舊聚氨酯顆粒、三乙醇胺分解劑、磷酸催化劑按照質(zhì)量比1:0.15:0.01 一起加入反應釜內(nèi)，通入惰性氣體氮氣，然后加溫至溫度為120°C，反應2小時；
(3)得到的產(chǎn)物在200°C精餾，精餾時間為3小時，精餾產(chǎn)物即為聚氨酯的水解產(chǎn)物；
(4)剩余物返回與廢舊聚氨酯一起繼續(xù)處理。
[0022]最終聚氨酯的分解率為92.3%。
[0023]實施例3
(1)廢舊聚氨酯前處理，將廢舊聚氨酯破碎至1mm的顆粒；
(2)將廢舊聚氨酯顆粒、乙醇胺分解劑、磷酸催化劑按照質(zhì)量比1:0.2:0.01 一起加入反應釜內(nèi)，通入惰性氣體二氧化碳，然后加溫至溫度為140°C，反應2小時；
(3)得到的產(chǎn)物在200°C精餾，精餾時間為4小時，精餾產(chǎn)物即為聚氨酯的水解產(chǎn)物；
(4)剩余物返回與廢舊聚氨酯一起繼續(xù)處理。
[0024]最終聚氨酯的分解率為92.7%。
[0025]實施例4 (1)廢舊聚氨酯前處理，將廢舊聚氨酯破碎至1mm的顆粒；
(2)將廢舊聚氨酯顆粒、二乙醇胺分解劑、磷酸催化劑按照質(zhì)量比1:0.2:0.015 一起加入反應釜內(nèi)，通入惰性氣體二氧化碳，然后加溫至溫度為110°C，反應2小時；
(3)得到的產(chǎn)物在200°C精餾，精餾時間為2小時，精餾產(chǎn)物即為聚氨酯的水解產(chǎn)物；
(4)剩余物返回與廢舊聚氨酯一起繼續(xù)處理。
[0026]最終聚氨酯的分解率為92.1%。
【權(quán)利要求】
1.一種廢舊聚氨酯的處理工藝，其特征在于，包括以下步驟: (1)廢舊聚氨酯前處理，將廢舊聚氨酯破碎至l-20mm的顆粒； (2)將廢舊聚氨酯顆粒、分解劑、催化劑一起加入反應釜內(nèi)，通入惰性氣體，然后加溫至溫度為80-150。。，反應1-6小時； (3)得到的產(chǎn)物在140-220°C之間精餾，精餾產(chǎn)物即為聚氨酯的水解產(chǎn)物； (4)剩余物返回與廢舊聚氨酯一起繼續(xù)處理。
2.如權(quán)利要求1所述的廢舊聚氨酯的處理工藝，所述分解劑選自乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺中的一種或幾種。
3.如權(quán)利要求1所述的廢舊聚氨酯的處理工藝，所述催化劑選自硫酸、磷酸、醋酸、鹽酸中的一種或幾種。
4.如權(quán)利要求1所述的廢舊聚氨酯的處理工藝，所述催廢舊聚氨酯顆粒、分解劑、催化劑的比例為質(zhì)量比1:0.1-0.3:0.01-0.05。
5.如權(quán)利要求1所述的廢舊聚氨酯的處理工藝，所述惰性氣體為氮氣、氬氣、二氧化碳中的一種或幾種。
6.如權(quán)利要求1所述的廢舊聚氨酯的處理工藝，所述精餾時間為1-5小時。
【文檔編號】B29B17/00GK104494006SQ201410734953
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月5日
【發(fā)明者】王則奮, 林成剛, 黃永康, 馮尚, 覃寧波, 程敏敏, 謝瀟楠, 譚金峰, 包遠富, 趙克菲, 馬昭鍵 申請人:廣西吉寬太陽能設備有限公司