聚氨酯加工

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【热点】新工艺让聚氨酯泡沫废物能被回收制成高质量材料

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【热点】新工艺让聚氨酯泡沫废物能被回收制成高质量材料

发布日期:2020-05-24 00:00 来源:http://www.pu518.com 点击:

聚氨酯出现在各种消费产品中:家具和车辆中的座垫/汽车保险杠,减震运动鞋鞋底等等。去年,聚氨酯的全球市场超过190亿美元,当这些产品用完时,它们会产生大量废物-仅在美国,每年就超过100万吨。但是,赋予聚氨酯强度和耐久性的正是交联的聚合物链,这使得这些废物很难再加工成具有相当价值的新产品。


一些组织试图将其转化为一种可循环利用的固体形式,通过压缩它来移除它的气泡。但不幸的是,生成的材料往往会开裂或不均匀。事实上,当泡沫被重新利用时,通常只是被分解成用于地毯的低价值纤维。


为了扩大回收利用的可能性,来自明尼苏达大学和伊利诺斯州西北大学的科学家们设计了一种工艺,他们首先将聚氨酯泡沫废料跟催化剂溶液混合,这使得泡沫具有延展性。


接下来,处理过的泡沫通过一台双螺杆挤出机,该机器利用两个相互啮合的共转螺杆驱动研磨材料,在这个过程中泡沫中的空气会被去除。最终得到的结果要么是硬塑料要么是软橡胶,它们实际上比原来的泡沫价值更高。除其他用途外,它们还可用于汽车保险杠、腕表表带、购物车或滑板轮子等产品。


 
聚氨酯是一种热固性塑料,通常通过不可逆的反应通过加热使其固化。随着材料的固化,二月桂酸二丁基锡催化聚氨酯链的交联反应。但是事实证明,在适当的浓度和升高的温度下,它会破裂并在材料内形成键。因此,为了分解材料,研究人员将锡催化剂添加到了硬质聚氨酯泡沫塑料中,并将材料加热到了160°C。”西北大学William Dichtel实验室的研究生,论文的主要作者Daylan Sheppard说。因为反应是可逆的,所以可以将聚氨酯重塑。


Dichtel说,催化过程一次只能破坏几个交联键,因此材料永远不会完全断裂,而挤出过程会给材料施加机械应力以改变其整体形状。将旧的聚氨酯薄膜制成新的薄膜相对简单。但是,最初实验室尝试将聚氨酯泡沫材料重新加工成薄膜或线状长丝。但是原始泡沫中含有空气,导致新材料出现裂纹。为了解决这个问题,研究人员使用了双螺杆挤出机将多余的空气从丝或薄膜中挤出。


当该团队在实际的消费品上测试其方法时,废料中可能包含阻燃剂之类的添加剂,他们发现此类添加剂不会影响后处理。


伊利诺伊大学厄本那-香槟分校的化学家Steven Zimmerman表示,研究人员在商业产品上展示该技术也非常重要,因为它表明该方法可以应用于现实世界中的材料。团队回收泡沫也很重要。Zimmerman说:“以前的工作集中在聚氨酯膜上,这种膜很容易重新加工。泡沫不仅最具挑战性,而且也代表了废物流的最大组成部分。”泡沫占商业聚氨酯产品的三分之二。


Sheppard表示,生产可回收的薄膜是有用的,因为它们生产保险杠等刚性产品,但是鉴于泡沫的普遍性,该团队将致力于从再加工的材料中制造泡沫,以扩大该过程可以生产的产品类型。Dichtel说,他们还试图找到一种不含锡的更环保的催化剂。他们希望这项工作可以为处理其他化学上不同的交联塑料提供新的方法。


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