一种以废旧纺织品化学法再生工艺的副产物制备硬质聚氨酯泡沫的方法技术

本发明专利技术公开了一种以废旧纺织品化学法再生工艺的副产物制备硬质聚氨酯泡沫的方法，以废旧聚酯纺织品在化学法再生工艺中产生的副产物为原料，采用常压共沸精馏

【技术实现步骤摘要】
一种以废旧纺织品化学法再生工艺的副产物制备硬质聚氨酯泡沫的方法

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[0001]本专利技术涉及聚氨酯泡沫材料制备
，具体涉及到一种以废旧纺织品化学法再生工艺的副产物制备硬质聚氨酯泡沫的方法。
技术背景：
[0002]近年来，我国废旧纺织品积累量大幅增加，然而其综合利用率却不足15％，不仅造成了大量石油资源的消耗，也为我国生态环境造成极大的危害。与传统物理法回收相比，化学法回收可实现废旧聚酯纺织品的高值化闭环再生利用。其中，乙二醇醇解
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甲醇酯交换法因具有反应条件温和、设备要求低及再生单体回收方便等优点，展现出极大的技术优势和工业化发展前景。然而，要想真正实现废旧聚酯纺织品乙二醇醇解
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甲醇酯交换的完全绿色、高值化再生，还需解决以下难题：(1)再生DMT(对苯二甲酸二甲酯) 制备及精制过程中，会产生大量含有乙二醇为主要成分，少量二甘醇、甲醇、BHET(对苯二甲酸乙二醇酯)、有机颜料、醇解及酯交换催化剂的副产物，倘若不能将其合理利用，将会造成严重的环境二次污染。(2)副产物中的乙二醇可作为开发系列高使用价值产品的有效原料。然而，此类副产物中杂质成分多，直接以其为原料制备的下游产品性能难以稳定调控。特别是副产物中含有的K
+
、Na
+
等碱金属离子容易造成乙二醇聚合过程中催化剂表面酸性活性位点中和，引发催化剂中毒，导致副产物中乙二醇下游高值化产品的开发极其困难。因此，亟需开发乙二醇的高效提纯技术，并探寻适合副产物中乙二醇高值化利用的有效方法。
>[0003]以乙二醇为原料可制备硬质聚氨酯泡沫材料，其优异的机械性能、耐化学腐蚀性及隔音性能，使其广泛地用于家具、建筑、汽车内饰等领域。然而，聚氨酯泡沫材料密度低、比表面积大，极限氧指数仅为18％，使得其热稳定性差，极易点燃。此外，聚氨酯材料在太阳光的照射下，高能量的紫外光容易引起材料内部发生热、光氧反应，导致聚氨酯分子链断裂，材料的使用寿命大幅缩短。因此，硬质聚氨酯泡沫材料的阻燃、抗紫外改性成为研究热点之一。然而，将阻燃、抗紫外改性剂直接添加到聚氨酯材料中由于基体与添加剂相容性较差，不仅无法取得良好的改性效果，而且会造成材料机械性能的骤减。此外，添加卤、磷系阻燃剂的材料在使用中会释放大量有毒烟气，对环境和人体都会造成极大的危害。因此，亟需寻找一种绿色、高效的改性剂改善硬质聚氨酯泡沫材料的阻燃、抗紫外性能。
[0004]层状双金属氢氧化物(Layered Double Hydroxides，简写为LDH)是一类典型的阴离子层状化合物，其板层骨架由二价和三价的金属氢氧化物构成，板层显正电性且表面有大量羟基，层间的补偿阴离子和水分子通过氢键、静电力和离子键等形式与主体板层结合。LDH层间阴离子的可交换性，不仅使得改性剂与LDH能够有机结合，还为其与聚合物基体复合提供了优势条件。此外，聚合物/LDH复合材料在遇高温时，LDH通过释放层间结合水和CO2，起到稀释氧气和降低聚合物表面温度的作用。另外，LDH板层的金属氢氧化物在燃烧降解过程中，与聚合物发生特殊的催化反应，在复合材料表面形成致密的碳层，从而有效隔绝了外部的热量和氧气渗透到聚合物的内部，减缓聚合物在热降解时的质量损失速率。因此，
LDH作为改性剂可以有效提高硬质聚氨酯泡沫材料的阻燃及抗紫外性能。
[0005]基于此，以废旧聚酯纺织品乙二醇醇解
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甲醇酯交换工艺的副产物为原料，通过高效分离技术制得高纯度的乙二醇，以其为原料制备硬质聚氨酯泡沫材料，并结合LDH 和紫外光吸收剂用以提高材料的阻燃及抗紫外性能，具有重要的应用价值。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种以废旧纺织品化学法再生工艺的副产物制备硬质聚氨酯泡沫的方法，利用废旧聚酯纺织品在乙二醇醇解
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甲醇酯交换回收工艺中产生的副产物(以乙二醇为主)为原料，通过常压共沸精馏
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减压蒸馏两步法得到高纯度乙二醇，随后将其和二元酸进行反应生成聚酯多元醇，创新性地采用原位组装的策略制得阻燃、抗紫外改性剂SDS
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BTA
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LDH，继而将聚酯多元醇、催化剂、异氰酸酯、SDS
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BTA
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LDH、发泡剂、交联剂、扩链剂采用一步法合成无卤阻燃、抗紫外型硬质聚氨酯泡沫材料。该方法制备成本低，操作条件简单，有效解决了再生DMT制备及精制过程中副产物回收利用难的问题，为阻燃、抗紫外硬质聚氨酯泡沫材料的制备提供了一条新的原料路线，有力推动了废旧聚酯纺织品乙二醇醇解
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甲醇酯交换工艺完全绿色、高值化再生的发展。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种以废旧纺织品化学法再生工艺的副产物制备硬质聚氨酯泡沫的方法，包括以下步骤：
[0009](1)聚酯多元醇的制备：
[0010]将乙二醇、二元酸的混合液送入充有氮气保护的反应釜，在充分搅拌的条件下进行酯化反应，反应结束后除水并加入对甲苯磺酸催化剂进行第一阶段缩聚反应，降低体系温度后抽真空，继而进行第二阶段缩聚反应，最终制得聚酯多元醇；
[0011](2)自组装型改性剂SDS
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BTA
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LDH的制备：
[0012]将定量的可溶性二价、三价金属盐溶液缓慢加入到十二烷基硫酸钠和苯并三唑类紫外吸收剂的混合溶液中，在混合溶液中加入适量的碱性溶液，在连续搅拌的条件下进行水热反应，反应结束后过滤得到产物，并使用大量蒸馏水洗涤，最后通过真空干燥得到自组装型改性SDS
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BTA
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LDH；
[0013](3)阻燃、抗紫外型硬质聚氨酯泡沫材料的制备：
[0014]将经过计量后的聚酯多元醇、异氰酸酯、SDS
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BTA
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LDH、扩链剂、交联剂、发泡剂、催化剂共同加入到容器中搅拌均匀进行反应，随后将其注入到模具中发泡，最后将模具中发泡的材料进行干燥，即可得到硬质聚氨酯泡沫材料。
[0015]步骤(1)中，所述乙二醇为废旧纺织品化学法再生工艺中所得含乙二醇副产物的提纯产物。
[0016]乙二醇的提纯方法为：将含乙二醇的副产物与共沸剂送入共沸精馏塔，采用间歇精馏的方式精制乙二醇，精馏结束后乙二醇和共沸剂形成的共沸物从塔顶馏出，经冷凝器冷却后送入分相器，将上层含共沸剂相送回精馏塔，下层含少量杂质的乙二醇相送入减压蒸馏塔进行杂质分离，最终蒸馏塔塔顶馏出液，即为高纯度乙二醇。
[0017]所述共沸剂为甲苯、正丁醚、间二甲苯中的任意一种；所述含乙二醇的副产物与共沸剂的质量投料比为10
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30：1，共沸精馏塔的操作温度为110
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130℃、操作压力为 0.1
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0.3MPa、回流比为1
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15；所述减压蒸馏塔的操作压力为5
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12KPa。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以废旧纺织品化学法再生工艺的副产物制备硬质聚氨酯泡沫的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)聚酯多元醇的制备：将乙二醇、二元酸的混合液送入充有氮气保护的反应釜，在充分搅拌的条件下进行酯化反应，反应结束后除水并加入对甲苯磺酸催化剂进行第一阶段缩聚反应，降低体系温度后抽真空，继而进行第二阶段缩聚反应，最终制得聚酯多元醇；(2)自组装型改性剂SDS
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BTA
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LDH的制备：将定量的可溶性二价、三价金属盐溶液缓慢加入到十二烷基硫酸钠和苯并三唑类紫外吸收剂的混合溶液中，在混合溶液中加入适量的碱性溶液，在连续搅拌的条件下进行水热反应，反应结束后过滤得到产物，并使用大量蒸馏水洗涤，最后通过真空干燥得到自组装型改性SDS
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BTA
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LDH；(3)阻燃、抗紫外型硬质聚氨酯泡沫材料的制备：将经过计量后的聚酯多元醇、异氰酸酯、SDS
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BTA
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LDH、扩链剂、交联剂、发泡剂、催化剂共同加入到容器中搅拌均匀进行反应，随后将其注入到模具中发泡，最后将模具中发泡的材料进行干燥，即可得到硬质聚氨酯泡沫材料。2.根据权利要求1所述的一种以废旧纺织品化学法再生工艺的副产物制备硬质聚氨酯泡沫的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述乙二醇为废旧纺织品化学法再生工艺中所得含乙二醇副产物的提纯产物。3.根据权利要求2所述的一种以废旧纺织品化学法再生工艺的副产物制备硬质聚氨酯泡沫的方法，其特征在于，乙二醇的提纯方法为：将含乙二醇的副产物与共沸剂送入共沸精馏塔，采用间歇精馏的方式精制乙二醇，精馏结束后乙二醇和共沸剂形成的共沸物从塔顶馏出，经冷凝器冷却后送入分相器，将上层含共沸剂相送回精馏塔，下层含少量杂质的乙二醇相送入减压蒸馏塔进行杂质分离，最终蒸馏塔塔顶馏出液，即为高纯度乙二醇。4.根据权利要求3所述的一种以废旧纺织品化学法再生工艺的副产物制备硬质聚氨酯泡沫的方法，其特征在于，所述共沸剂为甲苯、正丁醚、间二甲苯中的任意一种；所述含乙二醇的副产物与共沸剂的质量投料比为10
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30：1，共沸精馏塔的操作温度为110
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130℃、操作压力为0.1
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0.3MPa、回流比为1
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15；所述减压蒸馏塔的操作压力为5
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12KPa。5.根据权利要求1所述的一种以废旧纺织品化学法再生工艺的副产物制备硬质聚氨酯泡沫的方法，其特征在于，步骤(1)中所述二元酸为己二酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸中的任意一种；所述酯化反应中乙二醇、二元酸的质量投料比为0.5
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5：1，酯化反应温度为110
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200℃；所述第一阶段缩聚反应中对甲苯磺酸催化剂的添加量占总投料比的0.03
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0.5％，反应温度为200
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300℃、反应时间为2
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5h，第一阶段缩聚反应结束后降低体系温度至50
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80℃，当体系酸值降至10
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30mgKOH时抽真空至500
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800mmHg后进行第二阶段缩聚反应，当体系酸值至1
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10mgKOH时结束反应，即可得到聚酯多元醇。6.根据权利要求1所述的一种以废旧纺织品化学法再生工艺的副产物制备硬质聚氨酯泡沫的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的可溶性二价、三价金属盐溶液中二价阳离子为Cu

【专利技术属性】
技术研发人员：官军，顾日强，王宝健，孙刚，陈林江，潘江峰，王国建，童奇，周永刚，卢国荣，严亮，任金秋，蔡磊，孙国君，
申请(专利权)人：浙江佳人新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：