Resirkuleringsstatus for polyuretanmaterialer i Kina
1, polyuretan produksjonsanlegg vil produsere et stort antall skrap hvert år, på grunn av den relativt konsentrerte, lett å resirkulere.De fleste anlegg bruker fysiske og kjemiske resirkuleringsmetoder for å gjenvinne og gjenbruke skrapmaterialer.
2. Avfall av polyuretanmaterialer brukt av forbrukere har ikke blitt godt resirkulert.Det er noen bedrifter som spesialiserer seg på behandling av polyuretanavfall i Kina, men de fleste av dem er hovedsakelig forbrenning og fysisk resirkulering.
3, det er mange universiteter og forskningsinstitusjoner i inn-og utland, forpliktet til å lete etter polyuretan kjemisk og biologisk resirkulering teknologi, publiserte en viss akademiske resultater.Men virkelig satt i storskala anvendelse av svært få, er Tyskland H&S en av dem.
4, Kinas klassifisering av husholdningsavfall har nettopp startet, og den endelige klassifiseringen av polyuretanmaterialer er relativt lav, og det er vanskelig for bedrifter å fortsette å skaffe polyuretanavfall for påfølgende resirkulering og bruk.Den ustabile tilgangen på avfallsmaterialer gjør det vanskelig for virksomheter å operere.
5. Det er ingen klar avgiftsstandard for gjenvinning og behandling av stort avfall.For eksempel, madrasser laget av polyuretan, kjøleskapsisolasjon, etc., med forbedring av politikk og industrikjeder, kan resirkuleringsbedrifter oppnå betydelige inntekter.
6, Huntsman oppfant en metode for å resirkulere PET-plastflasker, etter en rekke strenge prosesseringsprosesser, i den kjemiske reaksjonsenheten med andre råmaterialer reaksjon for å produsere polyesterpolyolprodukter, produktingredienser opptil 60% fra resirkulerte PET-plastflasker og polyester polyol brukes til å produsere polyuretanmaterialer en av de viktige råvarene.For tiden kan Huntsman effektivt resirkulere 1 milliard 500 ml PET-plastflasker per år, og i løpet av de siste fem årene har 5 milliarder resirkulerte PET-plastflasker blitt omgjort til 130 000 tonn polyolprodukter for produksjon av polyuretanisolasjonsmaterialer.
Fysisk resirkulering
Denne metoden er den mest brukte gjenvinningsteknologien.Det myke polyuretanskummet pulveriseres til flere centimeter med fragmenter av en knuser, og et reaktivt polyuretanlim sprayes i blanderen.Limene som brukes er vanligvis polyuretanskumkombinasjoner eller terminale NCO-baserte prepolymerer basert på polyfenylpolymetylenpolyisocyanat (PAPI).Når PAPI-baserte lim brukes til liming og forming, kan dampblanding også føres inn. I prosessen med å lime avfallspolyuretan, tilsett 90% avfallspolyuretan, 10% lim, bland jevnt, du kan også tilsette en del av fargestoffet, og trykk deretter blandingen.
Termohærdende mykt polyuretanskum og RIM-polyuretanprodukter har en viss grad av termisk mykgjørende plastisitet i temperaturområdet 100-200 ℃.Under høy temperatur og høyt trykk kan avfallspolyuretan bindes sammen uten lim.For å gjøre det resirkulerte produktet mer jevnt, blir avfallet ofte knust og deretter varmet opp og satt under trykk.
Mykt polyuretanskum kan gjøres om til fine partikler ved lavtemperatursliping eller slipeprosess, og dispersjonen av denne partikkelen tilsettes polyolen, som brukes til å produsere polyuretanskum eller andre produkter, ikke bare for å gjenvinne avfallspolyuretanmaterialene, men også for å effektivt redusere produktkostnadene.Innholdet av pulverisert pulver i MDI-basert kaldherdende mykt polyuretanskum er begrenset til 15 %, og maksimalt 25 % pulverisert pulver kan tilsettes til TDI-basert varmherdende skum.
Kjemisk resirkulering
Diolhydrolyse er en av de mest brukte metodene for kjemisk utvinning.I nærvær av små molekylære dioler (som etylenglykol, propylenglykol, dietylenglykol) og katalysatorer (tertiære aminer, alkoholamin eller organometalliske forbindelser), alkoholiseres polyuretaner (skum, elastomerer, RIM-produkter, etc.) ved en temperatur på ca. 200°C i flere timer for å oppnå regenererte polyoler.Resirkulerte polyoler kan blandes med ferske polyoler for fremstilling av polyuretanmaterialer.
Polyuretanskum kan omdannes til de opprinnelige myke polyolene og harde polyolene ved aminering.Amolyse er en prosess der polyuretanskum reagerer med aminer under trykksetting og oppvarming.Aminene som brukes inkluderer dibutylamin, etanolamin, laktam eller laktamblanding, og reaksjonen kan utføres ved temperaturer under 150 ° C. Sluttproduktet krever ikke rensing av det direkte preparerte polyuretanskummet og kan fullstendig erstatte polyuretanet fremstilt fra originalen. polyol.
Dow Chemical har introdusert en kjemisk gjenvinningsprosess for aminhydrolyse.Prosessen består av to trinn: polyuretanavfallet spaltes til høykonsentrasjonsdispergert aminoester, urea, amin og polyol av alkylolamin og katalysator;Deretter utføres alkyleringsreaksjonen for å fjerne de aromatiske aminer i det gjenvunnede materialet, og polyolene med god ytelse og lys farge oppnås.Metoden kan gjenvinne mange typer polyuretanskum, og den gjenvunnede polyolen kan brukes i mange typer polyuretanmaterialer.Selskapet bruker også en kjemisk resirkuleringsprosess for å oppnå resirkulerte polyoler fra RRIM-deler, som kan gjenbrukes for å forbedre RIM-deler med opptil 30 %.
Hydrolysemetode - Natriumhydroksid kan brukes som en hydrolysekatalysator for å dekomponere myke polyuretanbobler og harde bobler for å produsere polyoler og aminmellomprodukter, som brukes som resirkulerte råvarer.
Alkalolyse: polyeter og alkalimetallhydroksid brukes som spaltningsmidler, og karbonater fjernes etter skumnedbrytning for å gjenvinne polyoler og aromatiske diaminer.
Prosessen med å kombinere alkohollyse og amolyse - polyeterpolyol, kaliumhydroksid og diamin brukes som nedbrytningsmidler, og karbonatfaststoffer fjernes for å oppnå polyeterpolyol og diamin.Dekomponeringen av harde bobler kan ikke separeres, men polyeteren oppnådd ved reaksjonen av propylenoksid kan brukes direkte til å lage harde bobler.Fordelene med denne metoden er lav dekomponeringstemperatur (60~160 ℃), kort tid og stor mengde nedbrytningsskum.
Alkoholfosfor prosess - polyeterpolyoler og halogenert fosfatester som nedbrytningsmidler, nedbrytningsprodukter er polyeterpolyoler og ammoniumfosfat fast, enkel separasjon.
Reqra, et tysk resirkuleringsselskap, fremmer en rimelig resirkuleringsteknologi for polyuretanavfall for resirkulering av polyuretanskoavfall.I denne resirkuleringsteknologien blir avfallet først knust til 10 mm partikler, varmet opp i reaktoren med et dispergeringsmiddel for å gjøre det flytende, og til slutt gjenvinnes for å oppnå flytende polyoler.
Fenolnedbrytningsmetode -- Japan vil kaste bort mykt polyuretanskum knust og blandet med fenol, oppvarmet under sure forhold, karbamatbinding brutt, kombinert med fenolhydroksylgruppe, og deretter reagere med formaldehyd for å produsere fenolharpiks, tilsette heksametylentetramin for å størkne den, kan tilberedt med god styrke og seighet, utmerket varmebestandighet fenolharpiksprodukter.
Pyrolyse - myke polyuretanbobler kan dekomponeres ved høye temperaturer under aerobe eller anaerobe forhold for å oppnå oljeholdige stoffer, og polyoler kan oppnås ved separasjon.
Varmegjenvinning og deponibehandling
Å gjenvinne energi fra polyuretanavfall er en mer miljøvennlig og økonomisk verdifull teknologi.American Polyurethane Recycling Board gjennomfører et eksperiment der 20 % av mykt polyuretanskum tilsettes en forbrenningsovn for fast avfall.Resultatene viste at restaske og utslipp fortsatt var innenfor spesifiserte miljøkrav, og varmen som ble frigjort etter at avfallsskummet ble tilsatt, sparte kraftig forbruket av fossilt brensel.I Europa eksperimenterer land som Sverige, Sveits, Tyskland og Danmark også med teknologier som bruker energi utvunnet fra forbrenning av polyuretan-avfall for å gi strøm og varme.
Polyuretanskum kan males til pulver, enten alene eller med annen plastavfall, for å erstatte fint kullpulver og brennes i en ovn for å gjenvinne varmeenergi.Forbrenningseffektiviteten til polyuretangjødsel kan forbedres med mikropulver.
I fravær av oksygen, høy temperatur, høyt trykk og katalysator, kan myke polyuretanskum og elastomerer spaltes termisk for å oppnå gass og oljeprodukter.Den resulterende termiske dekomponeringsoljen inneholder noen polyoler, som er renset og kan brukes som råmateriale, men som vanligvis brukes som brennolje.Denne metoden er egnet for resirkulering av blandet avfall med annen plast.Imidlertid kan dekomponering av nitrogenholdig polymer som polyuretanskum bryte ned katalysatoren.Så langt har denne tilnærmingen ikke blitt brukt i stor grad.
Siden polyuretan er en nitrogenholdig polymer, uansett hvilken forbrenningsgjenvinningsmetode som brukes, må de optimale forbrenningsforholdene brukes for å redusere dannelsen av nitrogenoksider og aminer.Forbrenningsovner må være utstyrt med passende utstyr for avgassbehandling.
En betydelig mengde polyuretanskumavfall blir i dag deponert på søppelfyllinger.Noen skum kan ikke resirkuleres, for eksempel polyuretanskum som brukes som såbed.Som annen plast, hvis materialet alltid er stabilt i det naturlige miljøet, vil det hope seg opp over tid, og det er press på miljøet.For å dekomponere polyuretanavfallet under naturlige forhold, har folk begynt å utvikle biologisk nedbrytbar polyuretanharpiks.For eksempel inneholder polyuretanmolekylene karbohydrater, cellulose, lignin eller polykaprolakton og andre biologisk nedbrytbare forbindelser.
Gjenvinningsgjennombrudd
I 2011 skapte studenter ved Yale University overskrifter da de oppdaget en sopp kalt Pestalotiopsis microspora i Ecuador.Soppen er i stand til å fordøye og bryte ned polyuretanplast, selv i et luftfritt (anaerobt) miljø, noe som til og med kan få den til å fungere på bunnen av et deponi.
Mens professoren som ledet forskningsturen advarte mot å forvente for mye av funnene på kort sikt, kan det ikke nektes appellen til ideen om en raskere, renere, bivirkningsfri og mer naturlig måte å kaste plastavfall på .
Noen år senere samarbeidet designer Katharina Unger fra LIVIN Studio med mikrobiologiavdelingen ved Universitetet i Utrecht for å starte et prosjekt kalt Fungi Mutarium.
De brukte mycelet (den lineære, næringsrike delen av sopp) av to svært vanlige spiselige sopp, inkludert østerssopp og schizophylla.I løpet av en periode på flere måneder brøt soppen ned plastavfallet fullstendig mens den vokste normalt rundt belg av spiselig AGAR.Tilsynelatende blir plast en snack for mycel.
Også andre forskere jobber videre med problemstillingen.I 2017 oppdaget Sehroon Khan, en forsker ved World Agroforestry Center, og teamet hans en annen plastnedbrytende sopp, Aspergillus tubingensis, på et deponi i Islamabad, Pakistan.
Soppen kan vokse i store mengder i polyesterpolyuretan innen to måneder og bryte den ned i små biter.
Et team ved University of Illinois, ledet av professor Steven Zimmerman, har utviklet en måte å bryte ned polyuretanavfall og gjøre det om til andre nyttige produkter.
Graduate student Ephraim Morado håper å løse problemet med polyuretanavfall ved å kjemisk gjenbruke polymerer.Imidlertid er polyuretaner ekstremt stabile og er laget av to komponenter som er vanskelige å bryte ned: isocyanater og polyoler.
Polyoler er nøkkelen fordi de er avledet fra petroleum og ikke brytes ned lett.For å unngå denne vanskeligheten, tok teamet i bruk en kjemisk enhet acetal som er lettere nedbrytes og vannløselig.Nedbrytningsproduktene av oppløste polymerer med trikloreddiksyre og diklormetan ved romtemperatur kan brukes til å produsere nye materialer.Som et bevis på konseptet er Morado i stand til å konvertere elastomerer, som er mye brukt i emballasje og bildeler, til lim.
Men den største ulempen med denne nye utvinningsmetoden er kostnadene og toksisiteten til råvarene som brukes til å utføre reaksjonen.Derfor prøver forskerne for tiden å finne en bedre og billigere måte å oppnå den samme prosessen ved å bruke et mildt løsemiddel (som eddik) for nedbrytning.
Noen bedriftsforsøk
1. PUReSmart forskningsplan
2. FOAM2FOAM-prosjekt
3. Tenglong Brilliant: Resirkulering av polyuretanisolasjonsmaterialer for nye byggematerialer
4. Adidas: En fullstendig resirkulerbar løpesko
5. Salomon: Resirkulering av fulle TPU-joggesko for å lage skistøvler
6. Cosi: Chuang samarbeider med Madrass Recycling Committee for å fremme den sirkulære økonomien
7. Tysk H&S Company: Polyuretanskum-alkoholyseteknologi for produksjon av svampmadrasser
Innleggstid: 30. august 2023