一种催化废旧聚氨酯降解回收再利用材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种催化废旧聚氨酯降解回收再利用材料的制备方法，包括：将含有MxC1y、6％N

【技术实现步骤摘要】
一种催化废旧聚氨酯降解回收再利用材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及双金属催化剂
，尤其是涉及一种催化废旧聚氨酯降解回收再利用材料的制备方法。

技术介绍

[0002]聚氨酯是一种新兴的有机高分子材料，被誉为“第五大塑料”，因其卓越的性能而被广泛应用于国民经济众多领域。产品应用领域涉及轻工、化工、电子、纺织、医疗、建筑、建材、汽车、国防、航天、航空等。从全球范围来看，建筑行业、电子设备、汽车工业、新能源和环保产业快速增长的需求，极大地促进了聚氨酯发泡产品的发展。未来10年里，聚氨酯发泡产品还将会在制冷、鞋业、纺织、休闲等新兴领域广泛应用，因此，聚氨酯已经遍布于生产生活的各个领域，具体如应用在冰箱中的保温夹层、建筑外墙保温板、石油管道运输层的聚氨酯泡沫，用来制作织物的氨纶，用于仿皮革的聚氨酯人造革，取代传统油漆的聚氨酯涂料，汽车座椅以及床垫等聚氨酯软泡以及在工业领域聚取代橡胶被广泛应用于矿山、机械的聚氨酯弹性体等。截至2022年底，聚氨酯行业协会对中国聚氨酯生产能力的统计，西欧，北美和亚太地区聚氨酯的生产和销售占全球85％以上，其中亚太地区已成为全球最大的聚氨酯市场，占全球市场份额的45％左右，年增长率为4.5％。中国聚氨酯产能达到1350万吨，年均增长率达5％～7％，在经济放缓的环境下保持强劲的增长势头，聚氨酯材料发展前景广阔。废旧聚氨酯泡沫的回收利用是绿色环保项目，开发一种循环经济的回收方法已经成为业界关注的热点。
[0003]现代聚氨酯高额的需求，导致大量的废物聚氨酯也无处不在。如冰箱生产中的废品率可达7％～10％，在其他制品的生产中同样也存在废品率以及生产过程中的边角料以及超过使用期限正常使用的老化产品等各类废旧的聚氨酯材料，据统计，每年约有20％～30％的废旧聚氨酯制品需要处理，这些废弃物属于热固性高分子材料，不能进行简单的熔化重塑，在自然环境下又不易被降解，在给相关企业带来处理难题的同时也严重的污染了环境，如何经济环保的处理这一问题，已成为全球业界研究的热点，因此解决这一难点对于环境保护具有重要意义。聚氨酯泡沫的消耗量约占聚氨酯总消耗量的25％，对废旧聚氨酯泡沫的再回收再利用是有关环境和资源的重大问题，成为全球亟待解决的问题。对于聚氨酯泡沫回收再利用报道很多，但是研究废旧聚氨酯泡沫如何利用化学方法经济、高效回收和再利用，
[0004]针对于聚氨酯泡沫不同应用领域中合成的许多不同的产品每种产品都会产生不同种类的残留物/废物，必须经过处理才能服从环境法。大多数废旧泡沫的最终命运是垃圾填埋或填埋焚化。然而，作为热固性聚合物，废弃的PU泡沫很难回收。有不同的回收方法，聚氨酯(PU)的降解分为物理降解和化学降解。目前国内外更倾向于化学回收方法，处理后再生材料得到有效利用，化学回收方法中涉及催化剂的高效催化降解这一问题，据国内外文献报道，对废旧聚氨酯降解的化学降解研究方法中催化剂的研究文献报道较少，相对于传统的碱金属催化剂，降解效率较低，降解产物分子量分布宽，影响产品应用品质，研究高效
催化剂对废旧聚氨酯进行降解十分重要。
[0005]为克服上述催化剂对废旧聚氨酯降解的存在的不足，提出本专利技术。对聚氨酯回收再利用进行降解采用高效催化剂进行了探讨，采用了双金属催化剂DMC和传统催化剂进行对比应用和分析比较，对于降解体系具有很好的快速催化作用，比碱性催化剂的催化活性高，并且对反应环境要求不高，适合连续化生产。这样可以解决废弃聚氨酯难于有效处理的问题，绿色环保。废旧聚氨酯泡沫回收循环利用具有将污染、减排CO2的作用，对全球人类可持续发发展具有重要的战略意义。本专利技术是将废旧硬质聚氨酯泡沫塑料进行降解，采用高效的双金属催化剂，添加量少10
‑
25ppm，降解速率高，降解产物分子量分布窄，得到高品质的降解产物再生多元醇，采用一步法发泡工艺技术，制备出保温此材料。测试并优化样品的生产工艺及产品的技术指标。实现在大生产，绿色环保、产品价格低廉。采用一次发泡的工艺技术进行聚氨酯发泡，可以生产出符合国标要求的聚氨酯、喷涂和制板等硬泡材料。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种催化废旧聚氨酯降解回收再利用材料的制备方法。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采取了如下技术方案：
[0008]一种催化废旧聚氨酯降解回收再利用材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0009]步骤一：双金属催化剂的制备：
[0010]步骤一：双金属催化剂的制备：
[0011](1)首先将100mL含有MxC1y、6％N
Z
C1
K
的水溶液与25mL叔丁醇混合并用玻璃棒搅拌至完全溶解制备成混合溶液1；
[0012](2)再将1.85％P
x1
[Q
y1
(CN)
K1
]和7％N
Z
Cl
K
混合并用玻璃棒搅拌至完全溶解制备成50mL的混合溶液2；
[0013](3)然后将混合溶液1添加到三颈烧瓶中，并将其放在集热恒温磁力搅拌器上，设置转速为400r/min
‑
600r/min，剧烈搅拌5min
‑
20min，缓慢滴加混合溶液2进行反应，再加入0.5g
‑
1.0g助络合剂继续快速搅拌10min
‑
15min；待反应停止后将沉淀用抽滤瓶过滤分离，先用70％
‑
90％的叔丁醇水溶液对沉淀物进行第一次洗涤，然后用纯叔丁醇继续洗两次，最后将沉淀物放入真空干燥箱中，50℃
‑
80℃干燥至恒重制备出双金属高效催化剂M
x1
[Q
y1
(CN)
K1
]y；
[0014]步骤二：催化废旧聚氨酯降解回收再利用材料的制备:
[0015](1)将废旧聚氨酯泡沫粉碎或切成5
‑
10mm小颗粒备用；
[0016](2)将粉碎废旧聚氨酯泡沫、醇解剂装入有机械搅拌和冷凝管的反应釜中，向反应釜中加入双金属催化剂，再加入助醇解剂，将反应釜置于加热套中，然后关闭反应釜，并加热至110℃，打开反应釜加入备用的泡沫并记录此时温度和时间，待泡沫完全溶解，再次记录时间以及反应温度，然后继续升温至160～200℃，搅拌反应2～3小时，出锅，冷却保存，得到降解料；
[0017](3)降解后的回收产物与扩链剂、发泡剂、稳泡剂、催化剂、水搅拌均匀后作为白料，与黑料搅拌使之发泡，冷却得到聚氨酯保温材料。
[0018]优选的，所述步骤一中M为Zn
2+
，Fe
2+
，Fe
3+
，Co
2+
，Co
3+
；
[0019]x≥1，y≥1，Z≥1，k≥1，k1≥1；
[0020]N为Ca
2+
，Mg
2+
，Ba
2+
；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种催化废旧聚氨酯降解回收再利用材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：双金属催化剂的制备：(1)首先将100mL含有MxC1y、6％N
Z
C1
K
的水溶液与25mL叔丁醇混合并用玻璃棒搅拌至完全溶解制备成混合溶液1；(2)再将1.85％P
x1
[Q
y1
(CN)
K1
]和7％N
Z
Cl
K
混合并用玻璃棒搅拌至完全溶解制备成50mL的混合溶液2；(3)然后将混合溶液1添加到三颈烧瓶中，并将其放在集热恒温磁力搅拌器上，设置转速为400r/min
‑
600r/min，剧烈搅拌5min
‑
20min，缓慢滴加混合溶液2进行反应，再加入0.5g
‑
1.0g助络合剂继续快速搅拌10min
‑
15min；待反应停止后将沉淀用抽滤瓶过滤分离，先用70％
‑
90％的叔丁醇水溶液对沉淀物进行第一次洗涤，然后用纯叔丁醇继续洗两次，最后将沉淀物放入真空干燥箱中，50℃
‑
80℃干燥至恒重制备出双金属高效催化剂M
x1
[Q
y1
(CN)
K1
]y；步骤二：催化废旧聚氨酯降解回收再利用材料的制备:(1)将废旧聚氨酯泡沫粉碎或切成5
‑
10mm小颗粒备用；(2)将粉碎废旧聚氨酯泡沫、醇解剂装入有机械搅拌和冷凝管的反应釜中，向反应釜中加入双金属催化剂，再加入助醇解剂，将反应釜置于加热套中，然后关闭反应釜，并加热至110℃，打开反应釜加入备用的泡沫并记录此时温度和时间，待泡沫完全溶解，再次记录时间以及反应温度，然后继续升温至160～200℃，搅拌反应2～3小时，出锅，冷却保存，得到降解料；(3)降解后的回收产物与扩链剂、发泡剂、稳泡剂、催化剂、水搅拌均匀后作为白料，与黑料搅拌使之发泡，冷却得到聚氨酯保温材料。2.根据权利要求1所述的一种催化废旧聚氨酯降解回收再利用材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中M为Zn
2+
，Fe
2+
，Fe
3+
，Co
2+
，Co
3+
；x≥1，y≥1，Z≥1，k≥1，k1≥1；N为Ca
2+
，Mg
2+
，Ba
2+
；P为Li
+
，Na
+
，K
+
，Rb
+
，Cs
+
，Mg
2+
，Ba
2+
，Ca
2+
，Be
2+
，Zn
2+
；Q为Fe
2+
，Fe
3+
，Co
2+
，Co
3+
，Ir
3+
；x1≥1，y1≥1，k≥1，k1≥1；x1，y1，k，k1均为整数，分别可以为1
‑
10；络合剂为聚乙二醇分子量为Mn＝1000
‑
5000、吐温60、吐温80、纤维素、淀粉。...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾晓华，刘思雯，朱尚文，刘岩，
申请(专利权)人：桂林航天工业学院，
类型：发明
国别省市：