[發明專利]一種改性廢棄硬質聚氨酯泡沫塑料活性微粉增強橡膠材料的制備方法

有效

• 申請號: 201510510432.1
• 申請日: 2015-08-19
• 公開（公告）號: CN105017581A
• 公開（公告）日: 2015-11-04
• 發明（設計）人: 陳曉松;劉日鑫;熊煦;徐亮成;李珊珊;王自瑛
• 申請（專利權）人: 常州工程職業技術學院
• 主分類號: C08L9/02
• 分類號: C08L9/02;C08L9/06;C08L7/00;C08L75/04;C08J11/24;C08J11/28;C08K13/02;C08K3/22;C08K5/09
• 代理公司: 常州市維益專利事務所 32211
• 代理人: 王凌霄

技術領域

本發明涉及一種改性廢棄硬質聚氨酯泡沫塑料活性微粉增強橡膠材料的制備方法。

背景技術

硬質聚氨酯泡沫塑料(RPUF)具有硬韌性、耐磨性、絕熱性、耐溶劑性和耐老化性等優良性能，使其廣泛應用于冷凍冷藏設備、汽車、火車、屋頂、硬泡空心磚、聚氨酯硬泡混凝土、貯罐管道絕熱、包裝、辦公用品等領域。但是隨著人類的大量使用，使得硬質聚氨酯泡沫塑料的廢棄物也越來越多，從而對人類的生存環境造成了極其嚴重的污染。廢棄硬質聚氨酯泡沫塑料(WRPUF)的來源主要有兩個方面，一是在生產與制備硬質聚氨酯泡沫塑料制品過程中產生的廢品與邊角料；二是使用多年之后老化報廢的各種硬質聚氨酯泡沫塑料。

廢棄硬質聚氨酯泡沫塑料屬于交聯高分子，其再利用難度很大。傳統的處理WRPUF的方式是填埋或焚燒。聚氨酯很難被微生物降解，所以填埋法并不能解決根本問題。而焚燒過程中會產生大量的濃煙及十分刺鼻的氣味，對大氣環境產生嚴重污染。如此大量的硬質聚氨酯泡沫塑料如不加以正確有效的回收利用，不僅是資源的浪費，更會對環境構成巨大的威脅。

隨著人們環保意識的不斷提高，特別是在可持續發展的今天，實現資源的合理利用，已經被提到了重要的戰略高度。硬質聚氨酯泡沫塑料作為一種重要的材料，它的合理回收再利用將具有重大的經濟效益和社會效益。因此對WRPUF的回收和處理已經成為當今世界最迫切需要解決的問題。

有關WRPUF回收利用的研究成果較多，相關論文和專利中涉及的回收處理方法主要有物理回收法、化學回收法、生物降解回收法和能量回收法。對于WRPUF的回收利用，從產前投入的經濟角度看，以物理回收法為佳。但是，再生料所制得的制品性能下降，主要作為低檔用品使用。而化學回收法、生物降解回收法和能量回收法由于受技術或成本問題的限制，在回收過程中會產生二次污染或成本太高，目前還難以大規模工業化生產。因此，研究一種工藝簡單、無二次污染、成本低廉且附加值高的WRPUF資源化利用方法是實現WRPUF高效循環利用和保護環境的有效途徑。

針對目前我國每年廢棄大量的硬質聚氨酯泡沫塑料造成的環境污染和資源浪費問題，本發明從環境保護、節能降耗與可持續發展出發，將WRPUF用固相力化學反應粉碎活化，并對活化微粉的微粒表面進行化學改性，將其用于橡膠材料的增強填料。WRPUF粉碎后添加到橡膠中要起到補強作用，必須解決下列三個關鍵技術問題。

(1)WRPUF微粉大小及粒徑分布的控制

PU泡沫本身的分子結構和WRPUF中泡孔的存在，致使WRPUF具有一定的韌性，簡單的利用機械粉碎，很難達到要求的顆粒細度和均勻的粒徑分布。而一定的顆粒細度和均勻的粒徑分布又是WRPUF高附加值回收利用的關鍵，因此選擇合適的固相力化學粉碎活化方法、設計恰當的粉碎活化工藝對后續的研究至關重要。

(2)WRPUF解交聯程度和改性微粉顏色的控制

WRPUF微粉作為增強填料要能夠對橡膠起到明顯的補強作用，必須要經過化學解交聯改性，使其分子鏈上帶有可反應的官能團，以便在增強橡膠時與相容劑反應，提高與橡膠基體的相容性。WRPUF的解交聯程度直接關系到WRPUF分子鏈上官能團數目的多少，因而控制好解交聯程度顯得尤為重要。另外，WRPUF解交聯方法和工藝的不同可能會導致改性微粉顏色變深，進而影響最終制品的外觀。所以，選擇合適的解交聯方法和工藝，控制WRPUF的解交聯程度和顏色是保證WRPUF高附加值回收利用的關鍵。

(3)WRPUF活性微粉在橡膠基體材料中的均勻分散和相容性研究

WRPUF活性微粉增強橡膠材料時，WRPUF活性微粉在橡膠基體中會存在分散不均、相容性不好的問題，致使橡膠材料性能下降。因此，應選擇合適的分散劑和相容劑并確定其用量，設計合適的加工工藝，以促進WRPUF活性微粉在橡膠基體中均勻分散并具有良好的兩相相容性，確保WRPUF活性微粉增強橡膠材料的綜合性能最佳。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：基于上述問題，本發明提供一種改性廢棄硬質聚氨酯泡沫塑料活性微粉增強橡膠材料的制備方法。

本發明解決其技術問題所采用的一個技術方案是：一種改性廢棄硬質聚氨酯泡沫塑料活性微粉增強橡膠材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)除雜粗碎：去除廢棄硬質聚氨酯泡沫塑料WRPUF中的金屬零件、金屬板或其它塑料件雜質，利用粉碎機將WRPUF進行常溫粗碎；