聚氨酯泡沫塑料的化学降解机理研究及二次利用

论文总字数：13063字

摘 要

随着社会的进步，聚氨酯泡沫塑料的应用越来越广，用量也越来越大。因此大量的废弃聚氨酯泡沫塑料需要回收处理。本文论述的回收的方法有物理回收法、能量回收法以及化学回收法。物理回收法是利用粘结、热压、挤出成型等方法使PU废弃物回收利用,也包括通过粉碎的方法将PU废料粉碎成细片或粉末作为填料。能量回收法可以通过燃烧聚氨酯获得大量热能。根据降解剂的种类和降解条件 ,化学降解方法可以分为醇解法、胺解法、醇胺法、磷酸酯法、碱解法、水解法、氨解法、热解法、氢解法等等。本文主要对聚氨酯泡沫塑料的化学降解机理进行论述

关键词：聚氨酯，化学降解，二次利用

Abstract: Along with the progress of the society, more and more wide application of polyurethane foam, the amount is also growing. Therefore the need of large waste polyurethane foam plastics recycling. Method of recovering the physical recovery, energy recovery method and chemical recycling method Physical recycling method is the use of adhesive, hot pressing, extrusion molding and other methods to make PU waste recycling, including through the crushing method will PU waste crushed into fragments or powder as filler. Energy recovery method can obtain a large amount of heat energy by burning polyurethane.Depending on the type and degrading conditions of degradation agents, chemical degradation method can be divided into an alcohol solution, the amine solution, alcohol amine method, phosphate, alkaline solution, hydrolysis, ammonia solution, pyrolysis, hydrogen solution and so on. This paper focuses on the chemical degradation mechanisms are discussed polyurethane foam.

Keywords: polyurethane (PU), chemical degradation, reutilization

目录

1 前言 4

2 聚氨酯泡沫塑料 5

2.1 聚氨酯泡沫塑料的结构及性能特点 5

2.2 聚氨酯泡沫塑料的用途 6

3 聚氨酯泡沫塑料的回收利用 7

3.1 聚氨酯泡沫材料回收的用意 7

3.1.1 物理回收法 7

3.1.2 能量回收法 7

3.1.3 化学回收法 8

4 聚氨酯的化学降解 8

4.1 聚氨酯泡沫塑料的化学降解原理 8

4.2不同结构聚氨酯的降解机理 8

4.2.1 二元醇结构对聚氨酯降解性的影响 8

4.2.2 聚酯多元醇对聚氨酯降解性的影响 8

4.2.3 异氰酸酯结构对聚氨酯降解性的影响 9

4.3 聚氨酯的化学降解方法简述 9

4.3.1 醇解法 10

4.3.2 氨解法 10

4.3.3 碱降解法 11

4.3.4 胺解法 11

4.3.5 水解法 11

4.3.6 磷酸酯法 12

4.3.7 热解法 12

4.3.8 加氢裂解法 13

4.3.9 醇胺法 13

结论 14

参考文献 15

致谢 16

1 前言

聚氨酯(Polyurethane ,PU)是由多元醇和异氰酸酯反应制得的一类主链上带有-NHCOO-重复单元的聚合物的总称^【1】。改变多元醇或异氰酸酯的种类可以获得从液体到固体、从软质到硬质的应用于涂料、粘合剂、塑料和橡胶等领域不同类型和性能的聚合物产品。聚氨酯以其优异的物理性能、良好的可加工型、优良的耐化学介质和耐老化性能，己经成为目前应用领域最广泛的高分子材料之一，并且其产量和应用的范围正在不断的扩大之中聚氨酯材料以其优良的物理性能和良好的可加工性而得到广泛的应用 ,世界上聚氨酯的消费量基本上每10年翻一番 ,2000年全球聚氨酯产量突破860万吨。

我国自20世纪50年代末就开始了聚氨酯的研究工作，60年代以聚氨酯多元醇为基础的混炼型聚氨酯弹性体己具有中试规模，并着手进行浇注型聚氨酯弹性体的研制，70年代混炼型聚氨酯弹性体投入批量生产，浇注型聚氨酯弹性体处于中试阶段，与此同时又先后研制成功聚酯型和聚醚型的热塑型聚氨酯弹性体。那时的产品主要用于国防工业以及尖端科研领域，如作为导弹和人造卫星的配套材料等等。进入80年代以后，我国的聚氨酯工业步入蓬勃发展的阶段，聚氨酯弹性体的各类产品均发展迅速，形成了以民为主、军民两用的新格局，制品品种、生产规模及实际产量都成倍增长，技术水平明显提高，应用领域也由国防、航天部门扩大到冶金、石油、医疗、体育、粮食加工、建材等众多工业部门，科技队伍不断成长壮大，生产设备和测试仪器也日趋完善。

聚氨酯弹性体是聚氨酯产品中的一个重要组成部分，又称聚氨酯橡胶，它属于特种合成橡胶，是一类在分子链中含有氨基甲酸酯基团的弹性聚合物材料。聚氨酯弹性体通常以低聚物多元醇(聚醚或聚酯)、多异氰酸酯、扩链和交联剂及少量助剂为原料制得。从分子结构上看，聚氨酯弹性体是一种嵌段聚合物，一般由低聚物多元醇柔性长链构成软段，以二异氰酸酯及扩链剂构成硬段，硬段和软段交替排列，形成重复结构单元。

聚氨酯弹性体柔性链段和刚性链段交替的这种特殊化学结构，使得其综合性能也非常特殊，其独特的性能主要表现在：较高的强度和弹性，可在较宽的硬度范围内保持较高的弹性；在相同硬度下，比其他弹性体承载能力高；优异的耐磨性；耐油脂及耐化学品优良；耐辐射性能好；耐氧化和耐臭氧性能优良；耐疲劳及抗震动性能好以及抗冲击性能好等等。由于聚氨酯弹性体优异的综合性能，使其广泛应用于矿山、开采、汽车、建筑、鞋材、机械、医疗、轻工和航天等各个方面。

但是伴随着生产规模的扩大和应用领域的扩展，在聚氨酯生产与使用过程中产生了大量废物。在人们环保意识日益增强的今天，消除白色污染，实现资源的充分利用，保证经济和社会的可持续发展，已经作为人类急需解决的重大课题被提到了战略高度，其中对废聚氨酯材料进行回收再利用具有重大的社会效益和经济效益。对废旧材料回收再利用水平的高低也间接地反映了一个国家的科技发展水平。在这个领域中，日本、美国及欧洲的一些国家走在了世界前列。我国的聚氨酯工业虽然起步晚，但是具有庞大的消费市场(比如鞋材，运动器材等)，这就要求我们采取一个有力的废料回收措施，使我国的聚氨酯市场从粗犷型向集约化的方向转变，因此加强废料的回收工作刻不容缓。处理这些废弃物的最简单方法是掩埋 ,但掩埋法占用大量土地 ,随着人们对环保问题的日益重视 ,特别是可持续发展意识的提高 ,消除白色污染 ,实现资源的合理利用 ,将具有重大的经济效益和社会效益。目前回收聚氨酯的方法有物理回收方法、能量回收方法和化学回收方法。物理回收方法是在不破坏高聚物的化学结构、不改变其组成的情况下对聚氨酯重新使用 ,主要有粘结成型、用作填料、热压成型、挤出成型等等 ,物理回收方法简单方便 ,但通过这种方法获得的产品市场使用范围有限 ,而且它们的处理过程也都有技术性限制 ,所以回收的废料主要是低档的聚氨酯废料以及由于经济因素不适于化学回收的废料。能量回收方法是利用焚烧的方法从聚氨酯废弃物中获得一定的能量 ,但聚氨酯如果在焚烧过程中燃烧不完全的话 ,将会有有毒气体生成 ,对大气造成污染。化学回收方法是在化学试剂、催化剂、热和空气存在的条件下 ,将聚氨酯降解成可重新利用的液体低聚物甚至是小分子有机化合物 ,从而实现原料的循环使用。化学回收方法的优点是可以回收不熔不溶的热固性聚氨酯废弃物^【2】。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：13063字