Статус переработки полиуретановых материалов в Китае
1, завод по производству полиуретана будет производить большое количество отходов каждый год из-за относительной концентрации и легкости переработки.Большинство заводов используют физические и химические методы переработки отходов для восстановления и повторного использования отходов.
2. Отходы полиуретановых материалов, используемые потребителями, плохо перерабатываются.В Китае есть несколько предприятий, специализирующихся на переработке отходов полиуретана, но большинство из них в основном занимаются сжиганием и физической переработкой.
3. Есть много университетов и исследовательских институтов в стране и за рубежом, которые занимаются поиском технологий химической и биологической переработки полиуретана, опубликовали определенные академические результаты.Но на самом деле в крупномасштабном применении очень немногие, Германия H&S является одной из них.
4. Классификация бытовых отходов в Китае только началась, окончательная классификация полиуретановых материалов относительно низкая, и предприятиям трудно продолжать получать отходы полиуретана для последующей переработки и использования.Нестабильная поставка отходов затрудняет работу предприятий.
5. Не существует четкого стандарта оплаты за переработку и переработку крупных отходов.Например, матрасы из полиуретана, изоляция холодильников и т. д. При совершенствовании политики и производственных цепочек предприятия по переработке отходов могут получать значительный доход.
6. Хантсман изобрел метод переработки пластиковых бутылок из ПЭТ после ряда строгих процессов обработки в установке химической реакции с реакцией другого сырья для производства продуктов из полиэфира и полиола, ингредиентов продукта до 60% из переработанных пластиковых бутылок из ПЭТ и полиэстера. полиол используется для производства полиуретановых материалов, одного из важных сырьевых материалов.В настоящее время Huntsman может эффективно перерабатывать 1 миллиард пластиковых бутылок из ПЭТ емкостью 500 мл в год, а за последние пять лет 5 миллиардов переработанных пластиковых бутылок из ПЭТ были преобразованы в 130 000 тонн полиольной продукции для производства полиуретановых изоляционных материалов.
Физическая переработка
Этот метод является наиболее широко используемой технологией переработки отходов.Мягкий пенополиуретан измельчается дробилкой на фрагменты в несколько сантиметров, а в смесителе распыляется реактивный полиуретановый клей.Используемые клеи обычно представляют собой комбинации пенополиуретана или терминальные преполимеры на основе NCO на основе полифенилполиметиленполиизоцианата (PAPI).При использовании для склеивания и формования клеев на основе PAPI можно также проводить паровое смешивание. В процессе склеивания отходов полиуретана добавляют 90% отходов полиуретана, 10% клея, равномерно перемешивают, можно также добавить часть красителя, а затем создайте давление на смесь.
Мягкий термореактивный пенополиуретан и полиуретановые изделия RIM обладают определенной степенью пластичности при термическом размягчении в диапазоне температур 100-200 ℃.Под воздействием высокой температуры и высокого давления отходы полиуретана можно склеить без использования клея.Чтобы сделать переработанный продукт более однородным, отходы часто измельчают, а затем нагревают и сжимают под давлением.
Мягкий пенополиуретан можно превратить в мелкие частицы путем низкотемпературного измельчения или процесса измельчения, а дисперсию этих частиц добавляют в полиол, который используется для производства пенополиуретана или других продуктов, не только для восстановления отходов полиуретановых материалов, но и также эффективно снизить себестоимость продукции.Содержание порошкообразного порошка в мягком пенополиуретане холодного отверждения на основе MDI ограничено 15 %, а к пене горячего отверждения на основе TDI можно добавлять максимум 25 % порошка.
Химическая переработка
Гидролиз диолов является одним из наиболее широко используемых методов химического восстановления.В присутствии низкомолекулярных диолов (таких как этиленгликоль, пропиленгликоль, диэтиленгликоль) и катализаторов (третичные амины, спиртамины или металлорганические соединения) полиуретаны (пены, эластомеры, продукты РИМ и др.) алкоголизируются при температуре около 200°С в течение нескольких часов для получения регенерированных полиолов.Переработанные полиолы можно смешивать со свежими полиолами для производства полиуретановых материалов.
Пенополиуретаны можно превращать в исходные мягкие полиолы и твердые полиолы путем аминирования.Амолиз – это процесс, при котором пенополиуретан реагирует с аминами при повышении давления и нагревании.В состав используемых аминов входят дибутиламин, этаноламин, лактам или смесь лактамов, причем реакцию можно проводить при температуре ниже 150°С. Конечный продукт не требует очистки непосредственно полученного пенополиуретана и может полностью заменить полиуретан, полученный из исходного. полиол.
Компания Dow Chemical внедрила процесс химического восстановления гидролизом аминов.Процесс состоит из двух стадий: отходы полиуретана разлагаются на дисперсные аминоэфиры высокой концентрации, мочевину, амин и полиол с помощью алкилоламина и катализатора;Затем проводят реакцию алкилирования для удаления ароматических аминов из восстановленного материала и получают полиолы с хорошими характеристиками и светлым цветом.Этот метод позволяет восстанавливать многие виды пенополиуретана, а восстановленный полиол можно использовать во многих видах полиуретановых материалов.Компания также использует процесс химической переработки для получения переработанных полиолов из деталей RRIM, которые можно повторно использовать для повышения качества деталей RIM до 30%.
Метод гидролиза. Гидроксид натрия можно использовать в качестве катализатора гидролиза для разложения мягких и твердых пузырьков полиуретана с получением полиолов и промежуточных аминов, которые используются в качестве вторичного сырья.
Алкалолиз: в качестве разлагающих агентов используются полиэфир и гидроксид щелочного металла, а после разложения пены удаляются карбонаты для извлечения полиолов и ароматических диаминов.
Процесс совмещения алкоголиза и амолиза - в качестве агентов разложения используют полиэфирполиол, гидроксид калия и диамин, а твердые карбонаты удаляют с получением полиэфирполиола и диамина.Разложение твердых пузырьков невозможно разделить, но полиэфир, полученный реакцией пропиленоксида, можно непосредственно использовать для изготовления твердых пузырьков.Преимуществами этого метода являются низкая температура разложения (60–160 ℃), короткое время и большое количество пены разложения.
Процесс спиртового фосфора - полиэфирполиолы и галогенированный эфир фосфорной кислоты в качестве агентов разложения, продуктами разложения являются полиэфирполиолы и твердый фосфат аммония, легкое разделение.
Reqra, немецкая компания по переработке отходов, продвигает недорогую технологию переработки отходов полиуретановой обуви.В этой технологии переработки отходы сначала измельчаются на частицы размером 10 мм, нагреваются в реакторе с помощью диспергатора для разжижения и, наконец, восстанавливаются для получения жидких полиолов.
Метод разложения фенола. В Японии будут использоваться отходы мягкого пенополиуретана, измельченные и смешанные с фенолом, нагретые в кислых условиях, карбаматная связь разрывается, в сочетании с гидроксильной группой фенола, а затем вступают в реакцию с формальдегидом с образованием фенольной смолы, добавляют гексаметилентетрамин для ее затвердевания, можно подготовлены с хорошей прочностью и ударной вязкостью, отличными термостойкими продуктами из фенольной смолы.
Пиролиз – мягкие пузырьки полиуретана можно разлагать при высоких температурах в аэробных или анаэробных условиях с получением маслянистых веществ, а полиолы можно получать путем разделения.
Рекуперация тепла и очистка свалок
Получение энергии из отходов полиуретана является более экологически чистой и экономически ценной технологией.Американский совет по переработке полиуретана проводит эксперимент, в ходе которого 20% отходов мягкого пенополиуретана добавляют в печь для сжигания твердых отходов.Результаты показали, что остаточная зола и выбросы все еще находятся в пределах установленных экологических требований, а тепло, выделяющееся после добавления пенопласта, значительно экономит потребление ископаемого топлива.В Европе такие страны, как Швеция, Швейцария, Германия и Дания, также экспериментируют с технологиями, использующими энергию, полученную при сжигании отходов полиуретанового типа, для производства электроэнергии и отопления.
Пенополиуретан можно измельчить в порошок отдельно или вместе с другими пластиковыми отходами, чтобы заменить мелкий порошок древесного угля, и сжечь в печи для рекуперации тепловой энергии.Эффективность сгорания полиуретановых удобрений можно повысить с помощью микропорошка.
В отсутствие кислорода, высокой температуры, высокого давления и катализатора мягкие пенополиуретаны и эластомеры могут подвергаться термическому разложению с получением газа и нефтепродуктов.Полученное масло термического разложения содержит некоторое количество полиолов, которые очищаются и могут использоваться в качестве сырья, но обычно используются в качестве мазута.Этот метод подходит для переработки отходов, смешанных с другими пластиками.Однако разложение азотистого полимера, такого как пенополиуретан, может привести к разрушению катализатора.Пока этот подход не получил широкого распространения.
Поскольку полиуретан является азотсодержащим полимером, независимо от того, какой метод восстановления сгорания используется, необходимо использовать оптимальные условия сгорания, чтобы уменьшить образование оксидов азота и аминов.Печи сжигания должны быть оборудованы соответствующими устройствами очистки отходящих газов.
Значительное количество отходов пенополиуретана в настоящее время выбрасывается на свалки.Некоторые пенопласты не подлежат вторичной переработке, например пенополиуретаны, используемые в качестве посевных грядок.Как и другие пластмассы, если материал всегда стабилен в естественной среде, он со временем будет накапливаться и оказывать давление на окружающую среду.Чтобы разлагать свалочные полиуретановые отходы в естественных условиях, люди начали разрабатывать биоразлагаемые полиуретановые смолы.Например, молекулы полиуретана содержат углеводы, целлюлозу, лигнин или поликапролактон и другие биоразлагаемые соединения.
Прорыв в переработке отходов
В 2011 году студенты Йельского университета попали в заголовки газет, когда обнаружили в Эквадоре гриб под названием Pestalotiopsis microspora.Гриб способен переваривать и расщеплять полиуретановый пластик даже в безвоздушной (анаэробной) среде, что может заставить его работать даже на дне свалки.
Хотя профессор, возглавлявший исследовательскую поездку, предостерег от ожиданий слишком многого от результатов в краткосрочной перспективе, нельзя отрицать привлекательность идеи более быстрого, чистого, без побочных эффектов и более естественного способа утилизации пластиковых отходов. .
Несколько лет спустя дизайнер Катарина Унгер из LIVIN Studio в сотрудничестве с факультетом микробиологии Утрехтского университета запустила проект под названием Fungi Mutarium.
Они использовали мицелий (линейную питательную часть грибов) двух очень распространенных съедобных грибов, включая вешенки и шизофиллу.За несколько месяцев грибок полностью разложил пластиковый мусор, нормально разрастаясь вокруг стручка съедобного АГАРА.Судя по всему, пластик становится закуской для мицелия.
Другие исследователи также продолжают работать над этим вопросом.В 2017 году Сехрун Хан, ученый из Всемирного агролесомелиорационного центра, и его команда обнаружили на свалке в Исламабаде, Пакистан, еще один грибок, разлагающий пластик, — Aspergillus Tubeingensis.
Грибок может вырасти в большом количестве в полиэфирном полиуретане в течение двух месяцев и разбить его на мелкие кусочки.
Команда Университета Иллинойса под руководством профессора Стивена Циммермана разработала способ расщепления отходов полиуретана и превращения его в другие полезные продукты.
Аспирант Эфраим Морадо надеется решить проблему отходов полиуретана путем химического перепрофилирования полимеров.Однако полиуретаны чрезвычайно стабильны и состоят из двух трудноразрушаемых компонентов: изоцианатов и полиолов.
Полиолы играют ключевую роль, поскольку они производятся из нефти и не подвергаются легкому разложению.Чтобы избежать этой трудности, команда приняла химическую единицу ацеталь, которая легче разлагается и растворима в воде.Продукты деградации растворенных полимеров трихлоруксусной кислотой и дихлорметаном при комнатной температуре могут быть использованы для получения новых материалов.В качестве доказательства своей концепции Морадо может перерабатывать эластомеры, которые широко используются в упаковке и автомобильных деталях, в клеи.
Но самым большим недостатком этого нового метода восстановления является стоимость и токсичность сырья, используемого для проведения реакции.Поэтому исследователи в настоящее время пытаются найти лучший и более дешевый способ добиться того же процесса, используя для разложения мягкий растворитель (например, уксус).
Некоторые корпоративные попытки
1. План исследования PURESmart
2. Проект FOAM2FOAM
3. Tenglong Brilliant: переработка полиуретановых изоляционных материалов для новых строительных материалов.
4. Adidas: кроссовки для бега, полностью пригодные для вторичной переработки.
5. Salomon: переработка кроссовок из ТПУ в лыжные ботинки
6. Коси: Чуанг сотрудничает с Комитетом по переработке матрасов в целях продвижения экономики замкнутого цикла.
7. Немецкая компания H&S: Технология алкоголиза пенополиуретана для производства губчатых матрасов.
Время публикации: 30 августа 2023 г.