废旧硬质聚氨酯泡沫塑料的回收处理技术现状

牟善友，张国鹏，魏 慧

(1.山东建筑大学，山东 济南 250031；2.日照交通发展集团有限公司，山东 日照 276800;3.山东省交通科学研究院，山东 济南 250031)

废旧硬质聚氨酯泡沫塑料的回收处理技术现状

牟善友1，张国鹏2，魏 慧3

(1.山东建筑大学，山东 济南 250031；2.日照交通发展集团有限公司，山东 日照 276800;3.山东省交通科学研究院，山东 济南 250031)

随着硬质聚氨酯泡沫塑料的广泛应用，产生了大量的聚氨酯废弃物，在注重环保的今天，其回收利用技术也备受关注。本文介绍了废旧硬质聚氨酯泡沫塑料的处理技术，主要包括粉碎法、物理法、 化学法、 焚烧等技术，以及国内外的发展现状。

聚氨酯；废旧聚氨酯泡沫塑料; 回收处理技术

作为一种良好性能的结构材料和绝热材料。硬质聚氨酯泡沫塑料产量仅次于软质泡沫塑料。由于其高度交联的热固性，使得此类材料的孔泡结构大部分是闭孔型，也有少量开孔结构硬泡用于特殊目的。

硬韧性是硬质聚氨酯泡沫塑料的主要特性，但由于原材料中发泡剂、稳泡剂、催化剂、固化剂等助剂的掺量与型号的差异，泡沫结构性能也会发生相应变化。聚氨酯泡沫材料的弹性、耐低温性、可发泡性、耐溶剂性、耐磨性、耐酸碱性等优异性能使其广泛用于冰箱、冰柜的箱体绝热层、冷库、冷藏车等绝热材料，建筑物、储罐及管道保温材料，少量用于非绝热场合，如仿木材、包装材料，以及道路养护材料等。随着使用范围的变大及用量的增加，大量泡沫废料随之出现，造成自然环境恶化，因此废旧聚氨酯硬泡的回收处理技备受关注。

一般情况下，废旧硬质聚氨酯泡沫塑料回收技术有粉碎法、物理法、化学法以及燃烧回收法[1]。

1 粉碎法

聚氨酯硬质泡沫边角料及废旧料在使用前首先进行切割或粉碎、过筛得到所需粒度。硬质废旧聚氨酯泡沫易于粉碎， 目前的工艺成熟很多，像精密切割、Flachm atrit sen挤压等工艺，都能将废弃泡沫粉碎致粒度小于1mm。

2 物理法

此法是通过改变废旧料的物理形态后再直接利用废旧泡沫材料的一种方法。主要有粘合加压成型、热压成型、挤出成型和用作填料四种途径，主要采用粘合加压成型。

2．1 粘合加压成型

这是最主要的回收方法。其要点是：应先将废旧硬质泡沫材料粉碎成细片，在表面涂抹聚氨酯粘合剂。然后通入高温水蒸气等气体，使熔融或溶解后的聚氨酯粘合剂对粉状泡沫材料进行黏结，最后加压重塑成所需形状的泡沫[2]。

硬质聚氨酯泡沫废料主要有两种：一种是不含杂物的废料，冰例如箱、冷库；另一种废料含有较多金属面材或纤维掺混物， 例如绝热夹芯板、管材等。他们的回收工艺有所不同。

冷库和冰箱等用的硬质泡沫材料是单一的聚氨酯，回收工艺简单，常用PAPI进行胶粘。胶粘剂应均匀涂抹在废旧泡沫材料之间，无空气喷雾法比较适合，胶粘剂用量大约为废旧料质量的5%～10%，均匀混合后，再预制成坯垫，置入已涂刷隔离剂的试模中，再放入高压高温条件下，高温在120～220℃之间，根据坯垫的密度和产品要求决定模内压力，压力在0.5～5MPa间。由于硬质聚氨酯泡沫废料耐水性好，可用来制作船用家具。还具有良好的弹性，适用作体育馆地板。

废旧的绝热夹芯板聚氨酯硬泡材料经粉碎后的成分比较复杂，约有3%铝箔、2%玻璃纤维、70%聚氨酯泡沫，25%纤维，很难筛分 直接掺加进聚醚多元醇中作为填充料时，会使其粘度急剧增大，4%的掺量就能使其变成不能使用的膏状物废料。所以需寻找更好的加工工艺。将聚氨酯硬质泡沫夹心板废材料粉碎为12l7mm左右的碎片，加入6%的PAPI进行胶粘，在转动式混合器内进行混合，再制成厚度约为l2．7mm的板，制板过程需在176℃条件下进行，大约6min可制作完成。此板的硬度、弯曲强度、内部粘接强度、拨螺纹强度比木质碎料板好。但在密度相同时，其刚度比木质碎料板差。但可添加木材碎片、低价木纤维、废纸碎片来提高刚度，使其达到规范要求。

2．2 用作填充料

在目前许多建筑填充材料中，很大一部分为废旧硬质聚氨酯泡粉沫。例如用作屋顶的绝热层，把废旧硬质聚氨酯泡沫粉、砂、水、水泥混合均匀铺作房顶面的底层，材料的绝热性能好，质量轻，且材料上可以锭钉。

2．3 挤出成型

此法是通过热力学作用来改变分子链结构性质，转变成中等长度链，因而Pu材料就被转变成软塑性材料，适用于对强度、硬度要求高，对断裂伸长率要求低的塑料件。回收软质微孔PU泡沫材料时，可将其粉碎，掺加到热塑性聚氨酯内，用挤出成型机制成颗粒，可用于鞋底等产品中，德国Bayer公司进行过这方面的研究[3]。

3 化学法

因为聚氨酯的聚合反应具有可逆性，达到具备的反应条件，逆向反应即可进行，聚氨酯会逐步解聚，生成原反应物或其它的物质，经过蒸馏等设备，可得到纯净单体多元醇、胺、异氰酸酯等。目前已有多套装置投入试运行，进行聚氨酯废料回收。回收的多元醇等作为原材料再进行聚氨酯的制备，此方式是目前聚氨酯废材回收的主要攻关方向之一。

根据分解产物的不同，化学回收法可分为六种具体的方法，分别是热解法、加氢裂解法、醇解法、氨解法、水解法、碱解法。热解法会生成液态和气态馏分混合物；加氢裂解法主要产生油和气；醇解法一般产生多元醇混合物；氨解法产生胺、脲和多元醇；水解法产生多元胺与多元醇；碱解法产生醇、胺以及相应碱的碳酸盐。

3．1 二元醇醇解法

此法是化学法领域内技术较成熟的方法、研究得也最多，并在工业化应用上初具规模。醇解法就是在加热条件下，用醇类化合物做分解剂，将聚氨酯废料分解成聚醚多元醇。废旧聚氨酯材料用乙二醇类二元醇做醇解剂，在中等温度或中等温度/催化剂和有惰性气体保护下反应降解为低分子齐聚多元醇等，反应产物组成较简单且稳定，易于分离和纯化。反应温度、醇解时间、催化剂种类及用量都会对醇解反应产生影响。

3．2 碱降解法

碱降解法是以AOH(A为Na、Ca、Li、K之一或多种混合物)为降解剂，温度控制在160～200℃左右，聚氨酯硬泡将会降解成低聚物。将酯类或卤代烃等非极性溶剂和水加到降解产物中，降解产物会分为两层，上层经过蒸馏可得到多元醇，可再次用于生产聚氨酯硬泡。下层的二胺经浓缩、结晶、真空蒸馏或重结晶可生成异氰酸酯。

不足之处是反应过程需要在强碱、高温条件下进行，这就对对设备要求高，提高了生产成本。

4 燃烧回收热能

聚氨酯含有大量的C、H、O、N，1kg聚氨酯燃烧时会产生约25～28mJ，可替代部分煤作燃料。聚氨酯泡沫燃烧时产生的气体不含硫化物，只含少量的NO2， 用作锅炉燃料时，比燃油、煤等燃料划算。但若燃烧不完全时，将产生有毒气体造成大气污染。所以需谨慎选用此法。

5 结语

因硬质聚氨酯泡沫材料具有优良的性能，使其广泛应用于各领域，也随之产生许多废旧材料，对废料进行回收利用可有效地减少污染，保护环境，节约资源。从经济角度看，对于废旧硬质聚氨酯泡沫材料的回收，直接回收利用最好，但产品性能差。从产品的性能方面看，还是水解、醇解、碱解类化学法比较好。PU废料不适合采用能量回收法。不同处理方法的选择需结合实际情况，才能获得最佳投入产出比。

[1] 李俊贤．塑料工业手册：聚氨酯[M]. 1版.北京：化学工业出版社，1999．

[2] 吴自强，曹红军．废聚氨酯的综合利用[J]．再生资源研究，2003(4)：19-23．

[3] 张玉霞.热固性塑料回收利用技术[J]．中国塑料，1997，11(3)：56-64．

PresentSituationofRecyclingTechnologyofWasteRigidPolyurethaneFoam

MouShanyou1，ZhangGuopeng2,WeiHui3

(1.Shandong Jianzhu University， Jinan 250031，China； 2.Rizhao Transportation Development Group Co., Ltd.， Rizhao 276800，China ;3.Shandong Institute of Transportation Science,Jinan 250031, China)

With the extensive appcation of rigid polyurethane foam, a great deal of polyurethane waste has been produced, and the recycling technology has attracted much attention today.

polyurethane; waste polyurethane foam; recycling technology

2017-07-12

牟善友(1994—),山东日照人，研究生，研究方向：沥青与沥青混合料。

X705

A

1008-021X(2017)18-0198-02

(本文文献格式牟善友，张国鹏，魏慧.废旧硬质聚氨酯泡沫塑料的回收处理技术现状[J].山东化工，2017，46(18)：198-199.)