废弃聚异氰脲酸酯泡沫塑料的降解回收及再生利用

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.01.015

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (1): 92-96.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.01.015

废弃聚异氰脲酸酯泡沫塑料的降解回收及再生利用

周天宇(), 李玖重, 张婧帆

中石化炼化工程（集团）股份有限公司洛阳技术研发中心，河南洛阳 471003

收稿日期:2024-03-27 出版日期:2025-01-26 发布日期:2025-02-14
作者简介:周天宇（1991—），男，高级工程师，主要从事节能与传热技术研发工作， zhoutianyu.segr@sinopec.com
基金资助:
中国石化科技开发项目，废弃保冷材料PIR的循环再生及资源化利用技术开发(CHG22149)

Degradation and recycling of waste polyisocyanurate foams

ZHOU Tianyu(), LI Jiuchong, ZHANG Jingfan

SINOPEC Engineering （Group） Co，Ltd，Luoyang R&D Center of Technology，Luoyang 471003，China

Received:2024-03-27 Online:2025-01-26 Published:2025-02-14

摘要/Abstract

摘要：

采用双组份醇解剂乙二醇（EG）和二乙二醇（DEG）对废弃聚异氰脲酸酯泡沫塑料（PIR）进行降解，得到降解产物多元醇，利用降解产物发泡得到再生PIR泡沫塑料。对降解产物进行红外光谱和黏度测试分析，对再生PIR泡沫进行表观密度、压缩强度、导热系数及热稳定性分析表征。结果表明，当双组份醇解剂质量配比为m_EG∶m_DEG=1∶2；NaOH催化剂加入量为1.0 g；降解反应条件为“180 ℃下1 h+190 ℃下1 h”时，降解废弃PIR和再生发泡PIR效果最佳。此时，降解产物黏度为2 246 mPa·s；再生PIR泡沫表观密度为0.044 8 g/cm³、压缩强度为0.398 MPa、导热系数为0.025 W/m•K，均能达到国家标准要求。

关键词: 聚异氰脲酸酯泡沫, 降解, 回收, 再利用, 醇解剂

Abstract:

Two component alcoholysis agents， ethylene glycol （EG） and diethylene glycol （DEG）， were used to degrade the waste polyisocyanurate foams （PIR） to obtain polyol as the degradation product. The regenerated PIR foams were obtained through foaming the degradation product. The infrared spectrum and viscosity of the degradation product were and analyzed. The apparent density， compression strength， thermal conductivity and thermal stability of the regenerated PIR were investigated. The results indicated that the degradation of waste PIR and regeneration of PIR obtained an optimal effect at a mass ratio of mEG to mDEG of 1/2 and a NaOH catalyst amount of 1.0 g under the degradation reaction condition at 180 ºC for 1 h and then at 190 ºC for 1 h. In this case， the viscosity of the degradation product was 2 246 mPa∙s. The apparent density of regenerated PIR was 0.044 8 g/cm³， its compressive strength was 0.398 MPa， and its thermal conductivity was 0.025 W/m∙K. All performance parameters can meet a requirement of national standards.

Key words: polyisocyanurate foam, degradation, recovery, reuse, alcoholysis agent

中图分类号:

TQ323.4

周天宇, 李玖重, 张婧帆. 废弃聚异氰脲酸酯泡沫塑料的降解回收及再生利用[J]. 中国塑料, 2025, 39(1): 92-96.

ZHOU Tianyu, LI Jiuchong, ZHANG Jingfan. Degradation and recycling of waste polyisocyanurate foams[J]. China Plastics, 2025, 39(1): 92-96.

图/表 7

图1 废弃PIR泡沫塑料降解机理示意图

Fig.1 Schematic diagram of degradation mechanism of waste PIR foam

图2 不同配比醇解剂降解废弃PIR降解产物的FTIR谱图

Fig.2 FTIR spectra of waste PIR degradation products degraded by different ratios of alcoholysis agents

降解醇比例	转子	转速/r·min^-1	黏度/mPa·s
商用多元醇	2^#	6	2 242
mEG∶mDEG=4∶1	2^#	6	1 655
mEG∶mDEG=3∶2	2^#	6	2 003
mEG∶mDEG=2∶1	2^#	6	1 387
mEG∶mDEG=1∶2	2^#	6	2 246
mEG∶mDEG=2∶3	2^#	6	2 033
mEG∶mDEG=1∶4	2^#	6	1 717

表1 不同配比醇解剂降解废弃PIR降解产物的黏度

Tab.1 Viscosity of waste PIR degradation products degraded by different ratios of alcoholysis agents

反应醇比例	再生PIR表观密度/ g·cm^-³	再生PIR压缩强度/ MPa
m_EG∶m_DEG=4∶1	0.033 6	0.383
m_EG∶m_DEG=3∶2	0.032 8	0.375
m_EG∶m_DEG=2∶1	0.031 2	0.375
m_EG∶m_DEG=1∶2	0.044 8	0.398
m_EG∶m_DEG=2∶3	0.038 4	0.394
m_EG∶m_DEG=1∶4	0.025 6	0.371

表2 不同配比醇解剂的降解产物再生PIR的密度和强度

Tab.2 Apparent density and compressive strength of PIR regenerated from degradation products of different ratios of alcoholysis agents

图3 不同配比醇解剂的降解产物再生PIR的TG曲线

Fig.3 TG curves of PIR regeneration from degradation products of different ratios of alcoholysis agents

反应温度及时间	降解产物黏度/ mPa·s	再生PIR强度/MPa
195 ℃、1.5 h	1 530	0.382
180 ℃，1 h、190 ℃、1 h	2 246	0.398
180 ℃、2 h	2 451	0.384
180 ℃、1 h；190 ℃、0.5 h；180 ℃、0.5 h	2 543	0.354
180 ℃、1 h；190 ℃、0.5 h；195 ℃、0.5 h	1 416.8	0.350

表3 不同降解反应条件对PIR降解再生的影响

Tab.3 Effects of different degradation reaction conditions on the degradation and regeneration of waste PIR

催化剂加入量/g	降解产物黏度/mPa·s	再生PIR强度/MPa	再生PIR导热系数/W/m•K
0.8	4 026	0.354 0	0.029
1	2 246	0.398 0	0.025
1.2	2 460	0.365 0	0.026
1.3	4 060	0.380 0	0.039

表4 不同催化剂用量对PIR降解再生的影响

Tab.4 The effect of different catalyst dosages on the degradation and regeneration of waste PIR

参考文献 6

1	李采临，王金富. LNG管道保冷设计特点［J］. 炼油技术与工程，2021，51（2）：52⁃55.
	LI C L， WANG J F. Design characteristics of cold insulation of LNG pipelines［J］. Petroleum Refinery Engineering， 2021， 51（2）： 52⁃55.
2	汪敏. 石油化工设备常用保冷材料的选用［J］. 炼油技术与工程，2017，47（4）：38⁃41.
	WANG M. Selection of cold insulation materials for petrochemical equipment［J］. Petroleum Refinery Engineering， 2017， 47（4）： 38⁃41.
3	祝建勋，邓刚，李枝芳，等. PIR与PUR泡沫塑料性能对比研究［J］. 聚氨酯工业，2015（2）：29⁃31.
	ZHU J X， DENG G， LI Z F， et al. Study on property contrast of PIR and PUR foams［J］. Polyurethane Industry， 2015（2）：29⁃31.
4	肖丽红，田德永. 聚异氰脲酸酯泡沫塑料应用于LNG站的探讨［J］. 聚氨酯工业，2019，34（5）：29⁃31.
	XIAO L H， TIAN D Y. Discussion on application of polyisocyanurate foam in LNG station［J］. Polyurethane Industry， 2019，34（5）：29⁃31.
5	曲顺利. 聚异氰脲酸酯（PIR）在LNG管道中的应用介绍［J］. 山东化工，2016，45（24）：79⁃82，85.
	QU S L. Application and introduction of polyisocyanurate （PIR）Material in LNG pipeline［J］. ShanDong Chemical Industry，2016，45（24）：79⁃82，85.
6	工业设备及管道绝热工程设计规范（附条文说明）：［S］. 2013.

[1]	何文峰, 赵彤杰, 谢于辉, 梅毅, 谢德龙. 耐高温含氢乙烯基有机硅树脂的合成及改性[J]. 中国塑料, 2025, 39(1): 31-36.
[2]	高成涛, 胥秋, 张黎, 李剑, 黄维, 陈劲松, 刘楠, 何声宝, 陈思瑶, 潘首慧. 无机纳米粒子在可生物降解复合材料中的应用进展[J]. 中国塑料, 2025, 39(1): 85-91.
[3]	陈卓, 胡婕, 马超, 李晓慧, 班甜甜, 刘小翠. 贵州地形及气候条件下生物降解地膜对白菜产量、土壤环境和经济效益的影响[J]. 中国塑料, 2025, 39(1): 97-103.
[4]	文麒霖, 贾雪华, 孙炎君, 牛思霁, 陈英红, 陈宁. 生物可降解塑料包装薄膜的制备及应用进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(9): 112-122.
[5]	崔豹, 杨建军, 吴庆云, 吴明元, 张建安, 刘久逸. 聚乳酸复合材料共混改性研究及应用进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(9): 129-136.
[6]	殷茂峰, 王晓珂, 孙国华, 张信, 李鹏鹏, 马劲松, 肖军, 侯连龙. 红外光谱快速检测生物降解聚酯的研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(9): 94-100.
[7]	梁济峰, 瞿金平. 体积脉动注塑rPE⁃HD/rPET混杂体系结构性能演变[J]. 中国塑料, 2024, 38(8): 1-7.
[8]	王兴国, 吕明福, 黄逸伦, 郭鹏, 高达利, 张师军. 聚乙醇酸高温降解性能研究及其调控方法[J]. 中国塑料, 2024, 38(8): 13-19.
[9]	何和智, 黄宗海, 赖文, 熊华威. PLA/PBAT/CB防静电包装材料的制备及其性能研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(7): 1-8.
[10]	王珅, 刘宣伯, 张艳芳, 贾雪飞, 祝桂香, 张龙贵. 生物可降解无纺布材料研究进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(7): 86-92.
[11]	骆佳伟, 周炳, 王洪学, 贾钦. 扩链条件对聚丁二酸丁二酯⁃共⁃对苯二甲酸丁二酯/滑石粉共混物性能的影响[J]. 中国塑料, 2024, 38(6): 1-11.
[12]	牛荷, 吕明福, 张宗胤, 徐耀辉, 许巍, 张师军, 郭鹏. 聚乙醇酸加工技术中助剂的应用进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(6): 105-110.
[13]	程恩, 叶冬蕾, 程德宝, 田华峰, 赵晓颖, 项爱民. 明胶基静电纺丝纳米纤维及其应用[J]. 中国塑料, 2024, 38(4): 103-108.
[14]	孟凡悦, 文悦, 李琛, 高珊. 生物基塑料包装需氧生物降解研究进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(4): 109-115.
[15]	胡延庆, 胡凡, 周剑池, 豆义波. 废弃塑料回收与转化的研究进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(4): 79-87.

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