一種以再生聚醚多元醇為原料生產(chǎn)的高密度高韌性聚氨酯泡沫及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于聚氨酯（PU)泡沫塑料領(lǐng)域，具體涉及一種以再生聚醚多元醇為原料 生產(chǎn)的高密度高韌性聚氨酯泡沫及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚氨酯（PU)泡沫固體主要由聚醚多元醇組合料和異氰酸酯兩種液體通過(guò)化學(xué)反 應(yīng)而生成。PU泡沫再制成產(chǎn)品過(guò)程中容易產(chǎn)生廢料，由于PU泡沫材料自身結(jié)構(gòu)與性能的 局限性，難以被二次利用。目前較為有效的二次利用方式主要是降解回收再利用，例如醇解 法、水解法、氨解法、胺解法、磷解法、酸解法、堿解法和酶解法等。
[0003] 申請(qǐng)?zhí)枮?01310651447. 0專利將廢舊聚氨酯制品經(jīng)醇解制得再生多元醇及芳香 族胺的混合物，再制得聚醚多元醇或聚酯多元醇（芳香族胺的混合物）。將得到的多元醇及 芳香族胺的混合物、聚醚多元醇和聚酯多元醇配制成硬質(zhì)泡沫用組合聚醚，進(jìn)行發(fā)泡，制得 新的聚氨酯硬質(zhì)泡沫。申請(qǐng)?zhí)枮?01110280330. 7專利采用胺解法將塊狀廢舊聚氨酯慢慢 加入到含胺基的化合物中，在沒(méi)有催化劑存在或加入適量的催化劑情況下，在攪拌和反應(yīng) 溫度控制在150-250°C條件下進(jìn)行胺解反應(yīng)1~20個(gè)小時(shí)，得到再生多元醇及芳香族胺的 混合物。申請(qǐng)?zhí)枮?01410630963. X專利采用堿解法將粉碎好后的聚氨酯廢棄物和酸堿混 合物，按l〇〇〇kg聚氨酯廢棄物、150kg酸堿混合物的比例，加入分解爸后充分?jǐn)嚢瑁?duì)其 加溫至200°C，并保持此溫度在2小時(shí)即可反應(yīng)結(jié)束，反應(yīng)結(jié)束后的產(chǎn)物通過(guò)蒸餾、水洗即 可得到可再生利用的精制聚醚。
[0004] 為了與正常的聚醚多元醇區(qū)分開(kāi)來(lái)，這里將通過(guò)降解回收得到的聚醚多元醇命名 為再生聚醚多元醇。再生聚醚多元醇較正常聚醚多元醇之最大的不同是其含有較大比例的 醇解劑與胺類物質(zhì)，這部分物質(zhì)直接與異氰酸酯反應(yīng)后會(huì)導(dǎo)致PU泡沫變得酥、脆，力學(xué)性 能不理想。因此，目前再生聚醚多元醇的市場(chǎng)前景堪憂，只能用于低端的PU泡沫產(chǎn)品，無(wú)法 真正實(shí)現(xiàn)PU泡沫的循環(huán)利用。
[0005] 申請(qǐng)?zhí)?1122803. 2專利從含有硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的廢舊冷藏庫(kù)中回收高純度 硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料、通過(guò)化學(xué)分解對(duì)可再利用的氨基甲酸乙酯原料進(jìn)行回收利用，制造 冷藏庫(kù)。申請(qǐng)?zhí)枮?01410677754. 0專利利用廢舊聚氨酯鞋底再生聚氨酯復(fù)合材料。
[0006] 以上專利涉及的應(yīng)用領(lǐng)域較窄，再生聚醚多元醇的使用率不高，在生產(chǎn)過(guò)程中，工 序復(fù)雜，且產(chǎn)品存在不穩(wěn)定的風(fēng)險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中再生聚醚多元醇循環(huán)利用所存在的不足，本發(fā)明提供了一種 以再生聚醚多元醇為原料生產(chǎn)的高密度高韌性聚氨酯泡沫及其制備方法，本發(fā)明的具體技 術(shù)方案如下：
[0008] 本發(fā)明公開(kāi)了一種以再生聚醚多元醇為原料生產(chǎn)的高密度高韌性聚氨酯泡沫，聚 氨酯泡沫是由聚醚多元醇組合料與異氰酸酯經(jīng)發(fā)泡工藝制得，所述的聚醚多元醇組合料包 括再生聚醚多元醇、多種非再生聚醚多元醇的混合多元醇、發(fā)泡劑、催化劑和表面活性劑。
[0009]作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的聚醚多元醇組合料與異氰酸酯的重量比為 1:1. 1~1:1. 9。在此范圍內(nèi)可以方便而完全地控制泡沫硬度，異氰酸酯之所以要過(guò)量，完 全是為了滿足交聯(lián)反應(yīng)，即生成脲基甲酸酯和縮二脲交聯(lián)的需要。
[0010] 作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的聚醚多元醇組合料與異氰酸酯的重量比優(yōu)選為 1:1.6~1:1.8。選擇此范圍，是因?yàn)楸壤^(guò)低時(shí)，泡沫易產(chǎn)生開(kāi)裂、強(qiáng)度差；比例過(guò)高時(shí)， 泡沫閉孔，易發(fā)生收縮，泡沫變的酥脆，韌性降低。
[0011] 作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的聚醚多元醇組合料的配方如下：
[0012] 100重量份的再生聚醚多元醇及多種非再生聚醚多元醇的混合多元醇；
[0013] 0· 5~4. 0重量份的發(fā)泡劑；
[0014] 1~5重量份的表面活性劑；
[0015] 0. 05~2重量份的催化劑；
[0016] 所述的異氰酸酯為多苯基多亞甲基異氰酸酯的混合物，NC0重量百分含量30. 5~ 32. 0%〇
[0017] 作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的聚醚多元醇組合料的優(yōu)選配方如下：
[0018] 100重量份的再生聚醚多元醇及多種非再生聚醚多元醇的混合多元醇；
[0019] 1~3重量份的發(fā)泡劑；發(fā)泡劑過(guò)少，泡沫存在發(fā)不起的風(fēng)險(xiǎn)，泡沫密度過(guò)高，泡沫 可塑性降低；若發(fā)泡劑過(guò)多，泡沫密度偏小，硬度偏低結(jié)構(gòu)酥脆，同時(shí)容易導(dǎo)致泡沫收縮。
[0020] 1. 5~3. 0重量份的表面活性劑；表面活性劑過(guò)少時(shí)，泡沫穩(wěn)定性不足，發(fā)生嚴(yán)重 并泡，泡孔粗大而不均勻，且由于使用再生聚醚多元醇，其品質(zhì)差于正常聚醚多元醇，易使 泡沫泡孔大小不一、并泡，適當(dāng)增加表面活性劑非常重要；表面活性劑過(guò)多，則氣泡膜彈性 太好，過(guò)于牢固，氣泡壁不能破裂，泡沫趨向于閉孔，甚至造成泡沫收縮。
[0021] 0. 05~1重量份的催化劑。催化劑量過(guò)多，反應(yīng)過(guò)快，工藝不好控制，另外反應(yīng)速 度過(guò)快，氣泡膜壁強(qiáng)度過(guò)高，氣體無(wú)法沖破氣泡膜壁，形成閉孔結(jié)構(gòu)。
[0022] 作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的多種非再生聚醚多元醇的混合多元醇包括聚醚 多元醇1和聚醚多元醇2,100重量份的再生聚醚多元醇及多種非再生聚醚多元醇的混合多 元醇是由10~70wt%的再生聚醚多元醇、0~45wt%的聚醚多元醇1和10~45wt%的聚 醚多元醇2組成。
[0023]作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的再生聚醚多元醇是由泡沫經(jīng)醇解化學(xué)降解 而成，醇解所用的醇解劑為一縮二乙二醇、一縮二丙二醇和丙三醇中的至少一種，醇解劑占 再生聚醚多元醇重量比的5wt%，再生聚醚多元醇的羥值為300~550mgK0H/g。醇解劑起 到交聯(lián)劑和擴(kuò)鏈劑的作用，聚醚多元醇組合料中不再添加其他交聯(lián)劑和擴(kuò)鏈劑。
[0024] 作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的聚醚多元醇1以山梨醇、甘露醇、木糖醇和蔗糖 中的至少一種與一縮二乙二醇、一縮二丙二醇和丙三醇中的至少一種組成的混合物為起始 劑，聚合單體為環(huán)氧丙烷，開(kāi)環(huán)聚合而成，羥值為350~550mgK0H/g，數(shù)均分子量約440~ 690;所述的聚醚多元醇2以丙三醇為起始劑，環(huán)氧丙烷開(kāi)環(huán)聚合、環(huán)氧乙烷封端，羥值 100~200mgK0H/g，數(shù)均分子量約840~1680,支化程度低。
[0025] 作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的發(fā)泡劑是水，所述的表面活性劑為聚硅氧 烷-氧化烯烴嵌段共聚物，可使用常規(guī)的硬質(zhì)或者半硬質(zhì)泡沫發(fā)泡的表面活性劑，所述的 催化劑為反應(yīng)型胺催化劑，即醇胺類物質(zhì)，催化劑中的羥基可與異氰酸酯反應(yīng)，降低自身的 揮發(fā)或迀移，所述的反應(yīng)型胺催化劑為N，N-二甲基乙醇胺、二甲氨基乙氧基乙醇、N，N-雙 (3-二甲氨基丙基）-N-異丙醇胺的至少一種以上組成。
[0026] 本發(fā)明還公開(kāi)了一種以再生聚醚多元醇為原料生產(chǎn)的高密度高韌性聚氨酯泡沫 的制備方法，具體制備步驟如下：
[0027] 1)、將再生聚醚多元醇、聚醚多元醇1和聚醚多元醇2的混合物多種非再生聚醚多 元醇的混合多元醇、發(fā)泡劑、表面活性劑、催化劑按比例混合攪拌均勻后得到聚醚多元醇組 合料；
[0028] 2)、將上述聚醚多元醇組合料和異氰酸酯各自的溫度控制在20~26°C，按照比例 充分?jǐn)嚢杌旌虾?，然后快速傾倒在模具中進(jìn)行發(fā)泡形成聚氨酯泡沫。20~26°C的區(qū)間選擇 是因?yàn)闇囟冗^(guò)高，則反應(yīng)過(guò)快，使發(fā)泡難以控制，甚至有燒心的危險(xiǎn)；溫度過(guò)低，則起發(fā)速度 慢，影響發(fā)泡高度。
[0029] 再生聚醚多元醇中含有未分離出去的醇解劑和胺類物質(zhì)，當(dāng)這部分物質(zhì)直接和異 氰酸酯反應(yīng)，就容易導(dǎo)致泡沫酥脆，分子鏈段交聯(lián)程度高。本專利的創(chuàng)新就是通過(guò)配方的調(diào) 整，增加了支化程度低的長(zhǎng)鏈聚醚多元醇來(lái)降低胺類物質(zhì)帶來(lái)的負(fù)面影響。一方面當(dāng)泡沫 的交聯(lián)度適當(dāng)降低，泡沫從酥脆的表觀手感轉(zhuǎn)變?yōu)橛睬也环鄣谋碛^手感，另一方面泡沫引 入了一部分長(zhǎng)鏈的高分子聚醚多元醇后，帶給泡沫很好的韌性。這里的高分子聚醚多元醇 是指聚醚多元醇2.
[0030] 采用本發(fā)明的有益效果如下：
[0031] 1、使用再生聚醚多元醇作為聚醚多元醇組合料的主料，搭配不同分子量的聚醚多 元醇，使發(fā)出來(lái)的泡沫能保持很好的韌性，揉搓不掉粉，再生聚醚多元醇的羥值高，分子量 低，支化程度高，賦予聚氨酯泡沫高硬度，再生聚氨酯泡沫可用做隔熱板、高承載板，還可與 其他材料復(fù)合后用于軌道交通的承重板。
[0032] 2、將再生聚醚多元醇中醇解劑作為聚醚多元醇組合料中的交聯(lián)劑和擴(kuò)鏈劑。將再 生聚醚多元醇中保留的醇解劑利用起來(lái)，與聚醚多元醇1反應(yīng)使其起到交聯(lián)劑的作用，增 加PU泡沫的硬度；與聚醚多元醇2反應(yīng)使其起到擴(kuò)鏈劑的作用，增加泡沫的韌性。
[0033] 3、以再生聚醚多元醇制成的泡沫具有低吸濕性，良好的氣密性，從而使其擁有較 長(zhǎng)的使用壽命。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 下面結(jié)合實(shí)施例及對(duì)比例對(duì)本發(fā)明予以進(jìn)一步說(shuō)明。
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