阻燃聚氨酯泡沫塑料的回收再利用研究开题报告

1. 研究目的与意义

目前世界上绝大部分聚氨酯产品中，聚氨酯泡沫塑料是用量最大的一种。聚氨酯泡沫塑料是现代塑料工业发展最快的工业之一。近几年，阻燃型聚氨酯泡沫塑料在国内外已成为主导产品，目前国内市场上以使用大量的添加型阻燃剂为主。因其绝热性能好、电学性能、声学性能和耐化学性能优越，施工方便，因而被广泛用于家电、石化、建筑、车辆、航空、机械仪表等领域作为绝热材料或结构材料。但随着阻燃聚氨酯泡沫塑料的快速发展，生产阻燃聚氨酯泡沫的工厂每年产生大量的边角料、模具溢料、废品，在聚氨酯的各应用领域中的废弃物如报废汽车中的旧聚氨酯泡沫及弹性体也需进行处理。因此阻燃聚氨酯泡沫塑料的回收再利用已越来越成为全球性的问题。

美国、日本等发达国家还专门成立了聚氨酯回收组织。在美国，美国塑料工业协会（ＳＰＩ）聚氨酯分会下有一个聚氨酯回收利用委员会（ＰＵＲＲＣＩ），它一直从事降低聚氨酯工业及从耐久性物品如冰箱、汽车、床具、毯垫及家具的聚氨酯产品废弃物产生的固态废物量的工作国内少数工厂已开始重视废旧聚氨酯的回收利用。国内少数工厂已开始重视废旧聚氨酯的回收利，不过许多工厂还没有对聚氨酯废料进行充分的再生利用。阻燃聚氨酯泡沫塑料是热固性聚合物材料，回收再利用比较困难，不能像热塑性塑料那样再熔成颗粒加以再生利用，必须采用其他方法。目前阻燃聚氨酯软泡规模化回收方法是将泡沫边料破碎后通过粘结制成地毯类背衬。然而采用这种物理方法回收的软泡废料的量有限，且对废料的形态、密度有要求。除此方法，有些工厂还将泡沫进行热分解产生多元醇油。在厂内焚烧产热，但必须采用最佳化的燃烧条件。以尽可能减少氮氧化物及胺的生成，且不经济。还有许多方法如醇解、碱解、裂解等化学回收法，粉碎后作为多元醇填料发泡的物理回收法等。目前阻燃聚氨酯废弃物的回收利用方法主要分为物理法和化学法，这俩种方法是通过物理或者化学的过程实现废弃资源的再利用，是阻燃废弃物回收再利用的发展方向。

由于阻燃聚氨酯硬质泡沫塑料性能优良和用途广泛，其发展与日俱增，因此对其废旧制品的回收利用不仅能有效地保护环境，减少污染，而且能节省资源，变废为宝。有效的回收利用聚氨酯硬质泡沫塑料不仅是先进科技水平的表现，未来，在对其废弃物处理的研究中将不断开发更好的废旧聚氨酯回收利用方法。

2. 研究内容和预期目标

近几年，阻燃型聚氨酯泡沫塑料在国内外已成为主导产品，目前国内市场上以使用大量的添加型阻燃剂为主。综合各方面的资料来看，对pu材料阻燃主要有两种方法：添加法和反应型阻燃法。添加法在聚氨酯制品配方中加入含磷、氯、溴、锑、铝、硼、氮等阻燃元素的添加型阻燃剂，使制得的产品具有阻燃性能。反应型阻燃剂法在生产pu配方中加入含磷、氯、溴、硼、氮阻燃元素的多羟基化合物等反应型阻燃剂，或在生产pu主要原料一一聚醚多元醇、聚酯多元醇、异氰酸酯分子中引入阻燃元素，使制得的pu材料分子中含有阻燃元素，从而获得阻燃性能。

醇解工艺以醇类化合物为分解剂，在加热的情况下，聚氨酯废料被分解为聚醚多元醇的方法，即为醇解法。醇解法的基本原理是利用烷基二醇为分解剂,在150～250℃温度范围内,使聚氨酯废料中的氨基甲酸酯基断裂,即氨基甲酸酯基团与烷基二醇进行酯交换反应,氨基甲酸酯基团被短的醇链取代,释放出长链多元醇。醇解法现存的主要问题是催化剂的选择困难、降解产物的分离与提纯，特别是二胺化合物回收分离困难、回收效率和回收产品再利用的性能等问题。

本论文将开展阻燃聚氨酯泡沫塑料化学法回收技术的系统研究。选择市场常用聚氨酯软泡汽车海绵作为再生资源原料。利用原有磷系阻燃剂作为催化剂，进行醇解法回收聚氨酯泡沫塑料技术的系统研究和机理探讨。进行不同醇解剂对聚氨酯泡沫塑料分解产物影响的对比研究，探索废料中阻燃剂作为催化剂的影响效果，探讨化学法回收反应机理，优化条件。并就回收技术分别用于硬泡、软泡回收的普适性进行研究。

3. 研究的方法与步骤

本论文将进行醇解法回收聚氨酯泡沫塑料技术的系统研究和机理探讨。影响醇解反应的因素主要有反应时间、反应温度、醇解剂的用量。在国内常规阻燃聚氨酯泡沫塑料中，一般磷系阻燃剂含量为15%以上。选择市场常用阻燃聚氨酯泡沫塑料废料：聚氨酯硬泡保温板；聚氨酯软泡汽车海绵作为再生原料。利用原有磷系阻燃剂作为催化剂，对比研究一缩二乙二醇、一缩二丙二醇、聚丙二醇醚为醇解剂，研究醇解剂用量、反应温度、反应时间对聚氨酯泡沫塑料分解产物影响，探索废料中阻燃剂作为催化剂的影响效果，优化反应条件。利用红外光谱、核磁共振谱、固体核磁谱、液质联机、元素分析仪、综合热分析法，对比研究回收技术分别用于硬泡、软泡回收得到的产物结构特点，进行不同醇解剂化学法回收反应机理探讨。

利用红外光谱、核磁共振谱、固体核磁谱、液质联机、元素分析仪、综合热分析法，对比研究回收技术分别用于硬泡、软泡回收得到的产物结构特点，综合分析多种影响因素，优化制备工艺。拟选用的醇解剂有利于获得两层低黏度回收液，将两层回收产物分离出上层多元醇，分析测试纯度和结构特性。并对比未加回收产物为原料，研究加入不同质量比的多元醇回收产物后，对聚氨酯泡沫塑料各项综合性能的影响。

4. 参考文献

[1]张慧波，杨绪杰，孙向东.我国聚氨酯泡沫塑料的发展近况．工程塑料应用，2005，33(2)：71-73

[2]耿佳，冯芳，王东田．聚氨酯泡沫在环境领域的应用及其回收处理．材料导报，2012，26（2）：78-83

[3]曹民干，曹晓蓉．聚氨酯硬质泡沫塑料的处理和回收利用．塑料，2005，34(1)：14-16

5. 计划与进度安排

1、2015-03-1～2015-03-21查阅文献资料，完成开题报告（第1～3周）

查阅中外文献资料（关键词：recycling，pufoams，degradation），综述国内外研究现状和发展趋势等，并进行外文资料翻译。

2、2015-03-22～2015-05-2：回收聚氨酯泡沫醇解研究（第4~10周）