废旧聚氨酯硬质泡沫塑料的降解回收及再利用

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.08.015

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (8): 105-111.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.08.015

废旧聚氨酯硬质泡沫塑料的降解回收及再利用

顾晓华¹, 吕士伟¹(), 刘思雯², 王佳佳¹, 康媛媛¹

^1.齐齐哈尔大学材料科学与工程学院，黑龙江齐齐哈尔 161006
^2.上海鹤城高分子科技有限公司，上海 201615

收稿日期:2020-02-01 出版日期:2021-08-26 发布日期:2021-08-27
基金资助:
黑龙江省教育厅项目(135409301);齐齐哈尔市科技局项目(GYGG201902);齐齐哈尔大学研究生创新基金项目(YJSCX2019063);黑龙江省大学生创新创业训练项目(202010232240)

Degradation Recovery and Reuse of Waste Polyurethane Rigid Foams

GU Xiaohua¹, LYU Shiwei¹(), LIU Siwen², WANG Jiajia¹, KANG Yuanyuan¹

^1.College of Materials Science and Engineering，Qiqihar University，Qiqihar 161006，China
^2.Shanghai Crane City Polymer Technology Co，Ltd，Shanghai 201615，China

Received:2020-02-01 Online:2021-08-26 Published:2021-08-27
Contact: LYU Shiwei E-mail:599848533@qq. com

摘要/Abstract

摘要：

采用双组分醇解剂乙二醇（EG）和丙二醇（PG）对废旧聚氨酯（PU）硬质泡沫塑料进行降解，获得了降解产物低聚物多元醇，并将其与木质素为原料制备出再生聚氨酯（r?PU）硬质泡沫塑料复合材料。利用导热系数测定仪、扫描电子显微镜、热重分析仪、傅里叶变换红外光谱仪等对废旧PU的降解效果和r?PU硬质泡沫复合材料的压缩强度、吸水率、导热系数、微观形貌及热稳定性等进行了分析和表征。结果表明，双组分醇解剂EG和PG质量比（m_EG：m_PG）为2：3时，废旧PU的降解效果最佳；当木质素添加量为6 %（质量分数，下同）时制备r?PU硬质泡沫复合材料的泡沫孔壁较厚且比较均匀，骨架几何构型完整，其压缩强度为185.3 kPa、导热系数为0.021 5 W/（m·K），均能够达到国家标准要求。

关键词: 废旧聚氨酯硬质泡沫, 降解, 醇解剂, 回收, 再利用, 木质素

Abstract:

The two?component alcoholysis agents， ethylene glycol （EG） and propylene glycol （PG）， were used to degrade the waste polyurethane （PU） rigid foams to obtain a degradation product， oligomer polyol. This degradation product was further used together with lignin as raw materials to prepare the composite materials based on the recycled polyurethane （r?PU） rigid foams. The degradation effect of PU products and the compressive strength， water absorption， thermal conductivity， microscopic morphology and stability heat of r?PU composite materials were investigated using thermal conductivity tester， scanning electron microscope， thermogravimetric analyzer， and Fourier?transform infrared spectrometer. The results indicated that the waste PU achieved an optimal degradation effect at a mass ratio of EG to PG of 2∶3 （m_EG∶m_PG）. The foam cell wall was thick and relatively uniform， and the skeleton geometry was complete. The compressive strength of r?PU composites was 185.3 kPa and its thermal conductivity was 0.0215 W/（m·K）. These data can meet the requirements of national standards.

Key words: waste polyurethane rigid foam, degradation, alcoholysis agent, recovery, reuse, lignin

中图分类号:

TQ323.8

顾晓华, 吕士伟, 刘思雯, 王佳佳, 康媛媛. 废旧聚氨酯硬质泡沫塑料的降解回收及再利用[J]. 中国塑料, 2021, 35(8): 105-111.

GU Xiaohua, LYU Shiwei, LIU Siwen, WANG Jiajia, KANG Yuanyuan. Degradation Recovery and Reuse of Waste Polyurethane Rigid Foams[J]. China Plastics, 2021, 35(8): 105-111.

图/表 10

图1 发泡反应原理示意图

Fig.1 Schematic diagram of foaming reaction principle

图2 不同醇解剂配比醇解废旧PU降解产物的FTIR谱图

Fig.2 FTIR spectra of degradation products of waste PU degraded with various proportion of alcoholysis agent

m_EG∶m_PG	黏度（25 ℃）/mPa?s	羟值/mg KOH·g^-1
1∶2	2 652	406
2∶3	2 502	441
1∶1	2 808	409
3∶2	3 420	357

表1 mEG∶mPG对降解产物黏度和羟值的影响

Tab.1 Effect of mEG∶mPG on the viscosity and hydroxyl value of degradation products

图3 木质素含量对r?PU硬质泡沫复合材料压缩强度的影响

Fig.3 Effect of lignin content on compressive strength of r?PU rigid foams

木质素含量/%	导热系数/W·（m·K）^-1
0	0.025 1
3	0.024 6
6	0.021 8
9	0.023 7

表2 不同木质素含量的r?PU硬质泡沫复合材料的导热系数

Tab.2 Thermal conductivity of r?PU rigid foam composites with different lignin content

图4 木质素含量对r?PU硬质泡沫吸水率的影响

Fig.4 Effect of lignin addition on the water absorption of r?PU rigid foams

图5 木质素含量对r?PU硬质泡沫复合材料水浸泡处理后质量损失率的影响

Fig.5 Effect of lignin addition on the loss rate of r?PU rigid foam composites after water immersion treatment

图6 不同木质素添加量制备r?PU硬质泡沫复合材料的FTIR谱图

Fig.6 FTIR spectra of r?PU rigid foam composites prepared with different lignin additions

图7 不同木质素添加量制备r?PU硬质泡沫复合材料的SEM照片

Fig.7 SEM graphs of r?PU rigid foam composites prepared with different lignin additions

图8 不同木质素含量制备r?PU硬质泡沫复合材料的TG和DTG曲线

Fig.8 TG and DTG curves of r?PU rigid foam composites prepared with different lignin additions

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