聚氨酯材料的回收 - 企业新闻

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。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。

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。

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。本文将介绍一些对废旧聚氨酯进行回收利用的物理和化学方法，希望能给大家带来比较全面的视角。

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。

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。

化学回收

化学回收法即就是采用醇解、胺解、水解或热解等方法，把聚氨酯品泡沫分解成聚氨酯原料或其他化学原料的方法。聚氨酯泡沫存在氨酯键、脲键等。在醇解、胺解及碱水解过程，聚氨酯分子中氨酯键及脲键断裂，分解成多元醇及芳香族多元胺、二氧化碳等。对这类回收方法，已有不少专利和实例报道。

1、二元醇解法

二元醇解法是化学回收方法中应用最为广泛的一种。在小分子二元醇（如乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇）及催化剂（叔胺、醇胺或有机金属化合物）的存在下，聚氨酯（泡沫、弹性体、RIM制品等）在200°C左右的温度进行醇解，反应数小时，可得到再生多元醇。再生多元醇可以与新鲜多元醇混合，用于制造聚氨酯材料。

2、胺解法

聚氨酯泡沫可以通过胺解转化为最初的软质多元醇和硬质多元醇。胺解过程是聚氨酯泡沫在加压升温过程中与胺反应。采用的胺解剂包括二丁基胺、乙醇胺、内酰胺或内酰胺加和物，反应可以在150℃以下的温度进行。最终的产物无需纯化直接制备的聚氨酯泡沫，可以完全取代采用原始多元醇制备的聚氨酯。

3、其他化学回收方法

水解法——可用氢氧化钠作为水解催化剂，使聚氨酯软泡及硬泡分解，生成多元醇和胺类中间体，用作回收原料。

碱解法——将聚醚、碱金属氢氧化物作分解剂，泡沫分解后除去碳酸盐，得到回收多元醇及芳香族二胺。

热解——可将聚氨酯软泡在有氧或无氧条件下高温分解，得到油状物质，通过分离可得到多元醇。 

从聚氨酯废料中回收能量是一项更具环保和经济价值的技术。美国聚氨酯循环回收委员会正进行过一项实验，在固体垃圾焚烧炉中加入20%的废聚氨酯软泡沫。结果显示烧剩的灰分以及排放物都仍在规定的环保要求范围内，废泡沫加入后释放出的热能大大节省了矿物燃料的消耗。在欧洲的瑞典、瑞士、德国和丹麦等国家，也在试验利用焚烧聚氨酯类废料过程中回收的能量提供电能和取暖用热的技术。

由于聚氨酯是含氮聚合物，无论采用哪种燃烧回收能方法，都必须采用最佳的燃烧条件，以减少氮氧化物及胺的生成。燃烧炉需要设置适当的排气处理装置，减少对环境的伤害。