探究聚氨酯废弃软泡的资源化利用技术（上）

肖 艳

（广东省江门化工材料公司）

探究聚氨酯废弃软泡的资源化利用技术（上）

肖 艳

（广东省江门化工材料公司）

软质聚氨酯泡沫塑料废旧物的回收利用无疑对环境保护和资源利用是有利的，由于聚氨酯的用量较大，而近期原料价格居高不下，其废弃物回收资源化利用市场前景看好。针对废旧聚氨酯软泡塑料的循环利用形势所迫，分别论述了废旧聚氨酯软泡塑料的物理回收利用技术；废旧聚氨酯软泡塑料的化学回收利用技术；废旧聚氨酯软泡回收利用的粘结加压成型和挤出成型技术，以及废旧聚氨酯软泡回收利用热解法制作填料技术等的工艺特点、加工方法，同时指出其社会效益、经济效益和市场前景。

聚氨酯 废弃软泡 资源化利用 市场前景

近十年聚氨酯产品得以广泛应用，但其废弃物对环境造成的压力还不是很明显，再加上聚氨酯泡沫塑料是热固性聚合材料，不能像热塑性塑料那样熔融再生利用，它的回收相对来说比较困难，国内对聚氨酯废弃物的研究并不多见。软质聚氨酯泡沫塑料废旧物的回收利用无疑对环境保护和资源利用是有利的，但是主要问题还在于回收废聚氨酯是否有经济效益。由于聚氨酯的用量较大，而近期原料价格居高不下，其废弃物回收资源化利用市场前景看好，但以前使用的回收方法经济性普遍不强，未能广泛推广，因此，开发经济可行的回收方法已经成为业界研究的热点，值得社会的广泛关注。

1.废旧聚氨酯软泡塑料的循环利用形势所迫

聚氨酯硬质泡沫是以异氰酸酯和聚醚为主要原料，在发泡剂、催化剂、阻燃剂等多种助剂的作用下，通过专用设备混合，经高压喷涂现场发泡而成的高分子聚合物。聚氨酯硬泡体是一种具有保温与防水功能的新型合成材料，其导热系数低，相当于挤塑板的一半，是目前所有保温材料中导热系数最低的。目前聚氨酯泡沫塑料主要应用在建筑物外墙保温，屋面防水保温一体化、冷库保温隔热、管道保温材料、建筑板材、冷藏车及冷库隔热材等。

泡沫塑料是聚氨酯合成材料的主要品种之一，它的主要特征是多孔性，因而相对密度小，比强度高。根据所用的原料不同和配方变化，可制成软质、半硬质和硬质聚氨酯泡沫塑料等几种。若按所用的多元醇品种分类又可分为聚酯型，聚醚型和蓖麻油型聚氨酯泡沫塑料等。若按发泡方法分类又有块状、模塑和喷涂聚氨酯泡沫塑料等类型。

聚氨酯泡沫塑料应用范围十分广泛，几乎渗透到国民经济各部门，特别在家具、床具、运输、冷藏、建筑、绝热等部门使用得十分普遍，已成为不可缺少的材料之一。成为塑料中应用范围最广的品种之一。聚氨酯软泡主要应用于家具、床具及其他家用品，如沙发和座椅、靠背垫，床垫和枕头。聚氨酯硬泡主要用于绝热保温，冷藏冷冻设备及冷库，绝热板材，墙体保温，管道保温，储罐的绝热，单组分泡沫填缝材料等。

聚氨酯是由多异氰酸酯与多元醇反应制得的具有独特加工性能的高聚物，以其优良的可发泡性、弹性、耐磨性、耐低温性、耐溶剂性、耐生物老化性等性能而广泛应用于机电、船舶、航空、车辆、土木建筑、轻工、纺织等部门。聚氨酯工业发展非常迅速，世界上聚氨酯的消费量基本上每十年翻一番。与此同时，在聚氨酯的生产与使用过程中产生了大量废弃物（包括生产中的边角料和使用老化报废的各类聚氨酯材料）。对这些废弃物的最简单直接处理方法就是掩埋，但掩埋法占用大量的土地，在土地资源日益紧张的今天，掩埋法遭到了人们日益激烈的反对。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，已经作为人类急需解决的重大课题被提到了战略高度。聚氨酯材料作为一种重要的高聚物，它的合理回收再利用将具有重大的社会效益和经济效益。

有关部门预测，十二五末，我国聚氨酯工业产业规模将达900万～1000万吨，稳居世界首位。聚氨酯软泡需求将达180万～200万吨，硬泡达200万～210万吨，弹性体（包括CPU，TPU，防水铺装材料）达70万～80万吨，鞋底原液40万～45万吨，胶黏剂／密封剂40万～50万吨。发展最快的是聚氨酯泡沫塑料，正是由于其性能优良和广泛的应用领域，聚氨酯工业得到了迅速发展，也因此产生了大量废弃物（包括生产中的边角料和使用老化报废的各类聚氨酯材料），从而使得聚氨酯的回收利用成为迫切需要解决的问题。

随着聚氨酯材料在国民经济中的用途越来越广，用量越来越大，其废弃物的回收再利用也日益受到人们的重视。废旧聚氨酯主要包括生产厂的边角废料、模具溢出料，报废汽车、冰箱中的聚氨酯泡沫及弹性体，废旧鞋底和废旧PU革、氨纶旧衣物等。当前聚氨酯的回收利用主要有三种方法：物理法、化学法、能源法。物理法已有许多报道和实用技术，该方法回收的PU生产的制品性能较差，只适用于低档制品。能源回收是通过将废料焚烧来回收热量，这种方式会造成二次污染，基本不再使用。当物理回收方法受到技术和经济上限制时，就需要采取化学法加收。因此化学法回收聚氨酯一直是业内人士研究的热点和发展方向。

废旧聚氨酯软质泡沫的回收利用对环境保护和资源利用极为有利。该事业的决定性因素在于是否有较好的经济效益。技术经济评价表明，生产成本中废PU的收集成本占了相当大的比重。因此，为了有利于收集，一方面各国致力于开发和应用废PU的分拣技术，另一方面政府要积极颁布相应的法律，促进PU回收制品的生产和流通，为废PU回收利用的实施和推广创造有利的外部环境。进入21世纪后，汽车等制造业以及隔热制冷等行业的飞速发展，我国聚氨酯泡沫塑料的年产量已达50万吨，软泡约占三分之二左右，硬泡占三分之一，并以7%的年增长率快速增长。由此聚氨酯泡沫塑料下脚料也越来越多，软泡在制备过程中大约产生10%左右废料，硬泡在制备过程中大约产生15%左右的废料。再加上许多聚氨酯制品都即将进入老化报废期，因此研究开发聚氨酯泡沫的回收也指日可待，

2.废旧聚氨酯软泡塑料的物理回收利用技术

物理方法回收利用聚氨酯废旧料是指改变废旧料的物理形态后直接利用的方法。物理回收利用方法有热压成型、粘合加压成型、挤出成型和用作填料等，而以粘合加压成型为主。

物理回收方法主要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。

粘合加压成型是废旧聚氯酯回收利用中最普遍的方法。其要点是：先将废旧聚氨酯硬质泡沫粉碎成细片状，涂撒聚氨酯粘合剂等，再直接通入水蒸气等高温气体，使聚氨酯粘合剂熔融或溶解后对粉状的废旧聚氨酯粘接，然后加压固化成一定形状的泡沫。

物理方法对泡沫塑料进行回收再利用的一种方法，该法简单易行，也比较成熟，但回收来的泡沫适合作低档产品，而且老化淘汰的更快。硬质聚氨酯泡沫废料主要有两类：一类是聚氨酯废旧硬质泡沫，不含其他混杂物；另一类是绝热夹心板产生的废旧硬质聚氢酯泡沫，含有较多的纤维或金属面材，是掺混物。他们的回收利用工艺有一定的差别。

粘结成型是利用异氰酸酯将粉碎好的聚氨酯碎片在一定温度和一定压力下粘接在一起，得到的回收泡沫主要用作垫材、支撑物等。将PU废料用作填料时，首先通过机械方法将PU废料研磨成180～300μm的粉末，再将粉末作为填料加入到新的PU制品中去，用于制取MM弹性体、吸能泡沫和隔音泡沫。也可以将得到的PU粉末加到生产原部件的原料中，在一定范围内不影响部件的机械性能。对于一些低交联度的热固性聚氨酯废弃物来说，它们在100～220℃之间具有一定的热软化可塑性，废料在这个温度范围内加热加压，能直接粘结在一起，所得的产品适用于对断裂伸长率与表面性能要求不高的领域，但因加工温度的限制，这种方法只适用于废弃物组分已知的情况下。

冰箱等用的硬质聚氨酯泡沫废旧料是单一的聚氨酯，回收利用比较简单，常用多苯基多亚甲基多异氰酸酯做胶粘剂。胶粘剂必须均匀分散于废旧泡沫碎片之间，可在连续或者非连续的混合器中进行，最好用无空气喷雾法将胶粘剂喷雾到废旧泡沫碎片上，胶粘剂用量约为废旧料质量的5%～10%，混合均匀后，预制成疏松的坯垫，置入涂有脱模剂的模中，在高压和加热下压制成泡沫碎料板或者制件，一般模温在120～220℃之间，模内压力根据预制坯垫的密度及制成品要求的密度决定，一般在0.5～5MPa范围，模压时间与模温和废旧料的导热因数有关。模温为180℃时，每毫米厚的硬质聚氨酯碎料板需模压约0.5min。由于硬质聚氨酯废料碎料板耐水性优良，常用来制作舰船用家具。此外，聚氨酯碎料板有很好的回弹性，广泛用作体育馆地板。废旧绝热夹芯板聚氨酯泡沫粉碎后约含70%聚氨酯泡沫，25%纤维（如房顶绝热板面层），3%铝箔和2%玻璃纤维，难于筛分。若直接加到聚醚多元醇中用作填充料，则多元醇的粘度急剧增大，添加量仅4%时，已变成膏状物，不能使用。采用胶粘工艺是可行的方法。将硬质聚氯酯泡沫夹心板废旧物料粉碎为约12.7mm碎片后加入约6%的多苯基多次甲基多异氰酸酯（PMDl）胶粘剂，在转动式混合器中混合（即将定量的胶粘剂连续喷雾到碎泡沫片上），然后在约176℃经约6min模制成厚约12.7mm板。板的内部粘接强度、弯曲强度、硬度、拨螺纹强度优于木质碎料板，耐水性及尺寸稳定性远超过所有木质板材。在密度相等的情况下，硬质聚氨酯碎泡板的刚度比木质碎料板差，可以添加价格低廉的木纤维、回收废纸碎片、木材碎片来增加刚度，满足标准要求。

挤出成型在塑料加工中又称为挤塑，在非橡胶挤出机加工中利用液压机压力于模具本身的挤出称压出。是指物料通过挤出机料筒和螺杆间的作用，边受热塑化，边被螺杆向前推送，连续通过机头而制成各种截面制品或半制品的一种加工方法。挤出成型是通过热力学作用把分子链变成中等长度链，将PU材料转变成软塑性材料，这种材料适合作强度高、硬度高.但对断裂伸长率要求不高的塑料件。对于软质微孔PU泡沫废料，可以将其粉碎成粉末，掺混到热塑性聚氯酯中，在挤出成型机中造粒，采用注射成型方法制造鞋底等制品。

（未完待续：见本刊2014年第6期）

To explore the utilization technology of waste soft polyurethane foam s

Xiao Yan
（Guangdong province jiangmen chemicalmaterials company）

the soft polyurethane foam plastic wastematerial recycling certainly is good for environmental protection and resource utilization，due to large dosage of polyurethane，and recent raw material prices，its waste recycling utilization market prospects look good.In view of the polyurethane soft foam plastic waste recycling situation compelled，respectively discusses the physics of polyurethane soft foam plastic waste recycling technology；Chemical recycling of waste polyurethane soft foam plastic technology；Recycle ofwaste polyurethane soft foam adhesive compression molding and extrusion molding technology，legal system and recycle of waste polyurethane soft foam pyrolysis dressing technology and process characteristics，processing methods，and points out its social benefit，economic benefit and market prospect.

waste of soft polyurethane foams resource－oriented utilization market prospect