聚氨酯泡沫

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聚氨酯硬質(zhì)泡沫是以異氰酸酯和聚醚為主要原料,在發(fā)泡劑、催化劑、阻燃劑等多種助劑的作用下,通過專用設(shè)備混合,經(jīng)高壓噴涂現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡而成的高分子聚合物。 聚氨酯泡有軟泡和硬泡兩種。軟泡為開孔結(jié)構(gòu), 硬泡為閉孔結(jié)構(gòu);軟泡又分為結(jié)皮和不結(jié)皮兩種。

聚氨酯軟泡的主要功能是緩沖。 聚氨酯軟泡常用于沙發(fā)家具、枕頭、坐墊、玩具、服裝和隔音內(nèi)襯。
聚氨酯硬泡體是一種具有保溫與防水功能的新型合成材料,其導(dǎo)熱系數(shù)低,僅0.022~0.033W/(m*Κ),相當(dāng)于擠塑板的一半,是所有保溫材料中導(dǎo)熱系數(shù)最低的。硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料主要應(yīng)用在建筑物外墻保溫,屋面防水保溫一體化、冷庫保溫隔熱、管道保溫材料、建筑板材、冷藏車及冷庫隔熱材等。

產(chǎn)品類型
泡沫塑料是聚氨酯合成材料的主要品種之一,它的主要特征是多孔性,因而相對(duì)密度小,比強(qiáng)度高。根據(jù)所用的原料不同和配方變化,可制成軟質(zhì)、半硬質(zhì)和硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料等幾種;若按所用的多元醇品種分類又可分為聚酯型,聚醚型和蓖麻油型聚氨酯泡沫塑料等;若按發(fā)泡方法分類又有塊狀、模塑和噴涂聚氨酯泡沫塑料等類型。
聚氨酯泡沫塑料應(yīng)用范圍十分廣泛,幾乎滲透到國民經(jīng)濟(jì)各部門,特別在家具、床具、運(yùn)輸、冷藏、建筑、絕熱等部門使用得十分普遍,已成為不可缺少的材料之一。成為塑料中應(yīng)用范圍最廣的品種之一。聚氨酯軟泡主要應(yīng)用于家具、床具及其他家用品,如沙發(fā)和座椅、靠背墊,床墊和枕頭;聚氨酯硬泡主要用于絕熱保溫,冷藏冷凍設(shè)備及冷庫,絕熱板材,墻體保溫,管道保溫,儲(chǔ)罐的絕熱,單組分泡沫填縫材料等。

用途
1. 高效節(jié)能,填充后無縫隙,固化后粘結(jié)強(qiáng)固。
2. 防震抗壓,固化后不開裂,不腐化,不脫落。
3. 具有超低溫?zé)醾鲗?dǎo)率,耐熱保溫。
4. 高效絕緣,隔音,固化后防水防潮。
5. 本填縫劑可粘附在混凝土,涂層,墻體,木材及塑料表面。

應(yīng)用范圍
本產(chǎn)品業(yè)務(wù)領(lǐng)域:門窗工程安裝,家庭裝修等。
1. 密封固定木質(zhì),塑鋼,鋁合金及其他金屬門窗框。
2. 包裹密封電纜電線盒,空調(diào)管,保溫冷熱水管。
3. 填充磚石建筑的空洞;填補(bǔ)船體的空隙。
4. 家庭維修:填充孔洞縫隙,地磚、地板的修補(bǔ)。
5. 造景園藝:插花,園藝造景、布景,輕便美觀。
6. 廣告展覽:模型、沙盤的制造、展板修補(bǔ)。
7. 包裝運(yùn)輸:瞬間將貴重易碎商品包裹。
8. 冷藏空調(diào):冷庫、空調(diào)機(jī)周邊的填縫、密封保溫。

使用說明
a) 清除施工表面污物、油脂,并用少許水份濕潤(rùn)待填充部位。
b) 在5℃-40℃溫度范圍內(nèi)使用,若在寒冷季節(jié)施工,建議將罐體在30℃的環(huán)境中預(yù)熱。
c) 使用前用力搖動(dòng)1分鐘以上。
d) 摘下護(hù)蓋,旋上專用施工槍,倒置罐體,慢慢按動(dòng)槍柄,出料正常即可施工。施工時(shí)罐體處于倒置狀態(tài)。
e) 施工完即用清洗劑除去槍嘴和閥門上的殘留物,以免固化堵塞。
f) 20-30分鐘表干,24小時(shí)內(nèi)形成彈性填充結(jié)構(gòu)。
g) 成型填充物可切割、打磨、噴涂,本品不耐紫外線,建議進(jìn)一步涂裝。
h) 有效期18個(gè)月,生產(chǎn)日期見罐底。

注意事項(xiàng)
a) 將料罐放在兒童觸及不到的地方。
b) 禁止刺穿、燃燒料罐及空罐,施工時(shí)遠(yuǎn)離火源和熱源。
c) 運(yùn)輸、保管過程中嚴(yán)禁明火,避免撞擊和日光曝曬,罐體溫度不得超過45℃。
d) 施工時(shí)需戴好防護(hù)目鏡和手套并保證通風(fēng)良好。
e) 如果泡沫觸及眼睛或皮膚,請(qǐng)立即用大量水沖洗,必要時(shí)請(qǐng)就醫(yī)。
f) 不可倒置,正常狀態(tài)下罐體處于壓力狀態(tài),處置不當(dāng)會(huì)有爆裂危險(xiǎn)。
g) 本品含有異氰酸酯成份,未固化泡沫具有刺激性。

事故實(shí)例
上?!?1·15”特別重大火災(zāi)事故已經(jīng)奪去了53條鮮活的生命。盡管事故是由無證電焊工違章操作引起的,但已查明,真正的幕后殺手卻是這些尼龍織網(wǎng)、毛竹片、聚氨酯泡沫。
對(duì)于聚氨酯泡沫,國際上是否作為不可或缺的建筑裝飾材料,想必相關(guān)部門是清楚的。事實(shí)上,國內(nèi)一些建筑裝飾企業(yè)看重的是它的優(yōu)勢(shì),比如與同類產(chǎn)品相比,裝飾效果比較好,粘結(jié)強(qiáng)、防震抗壓、具有超低溫?zé)醾鲗?dǎo)率、隔音等,因而在建筑裝飾中大量被使用。正因?yàn)橛羞@樣的優(yōu)勢(shì),相比幾次亡人的火災(zāi),自然不會(huì)給整個(gè)建筑裝飾市場(chǎng)太大的沖擊。
對(duì)于聚氨酯泡沫的控制,依然停留在人口密集的公共場(chǎng)所。不少地方也出臺(tái)了相關(guān)規(guī)定,深圳就出臺(tái)了《關(guān)于禁止公眾聚集場(chǎng)所使用聚氨酯泡沫材料裝修、裝飾的公告》,并對(duì)公共場(chǎng)所落實(shí)檢查整改。而至于建筑的外立面使用聚氨酯泡沫,似乎還未引起相關(guān)部門的警惕。從上?!?1·15”火災(zāi)案來看,控制聚氨酯泡沫的使用,顯然不能僅停留在人員密集的娛樂場(chǎng)所、商場(chǎng)、超市等公共場(chǎng)所,對(duì)于人口密集的企業(yè)用房、高層居民住宅的外立面包括室內(nèi)裝修同樣需要控制,并且有必要規(guī)定或采取強(qiáng)制的措施。
針對(duì)上?!?1·15”重大火災(zāi),有關(guān)專家呼吁,應(yīng)從更大層面上盡快出臺(tái)規(guī)定,比如建筑工地腳手架必須用難燃和不燃材料搭建,杜絕聚氨酯泡沫用于外墻保溫和室內(nèi)裝修,必須用難燃的物質(zhì)代替。這關(guān)乎整個(gè)建筑裝飾材料行業(yè)的利益,況且在當(dāng)前轟轟烈烈的城市化建設(shè)、旺盛的市場(chǎng)需求情況下,必然會(huì)動(dòng)一發(fā)牽全身,必定會(huì)有一番激烈的博弈。在這樣的背景下,叫停聚氨酯泡沫,似乎難度相當(dāng)大。
事實(shí)上,不僅是聚氨酯泡沫,國內(nèi)的建筑裝飾材料可謂琳瑯滿目,難免魚目混珠。由此,在關(guān)乎人命,基于對(duì)生命的尊重下,確實(shí)需要相關(guān)部門對(duì)建筑裝飾材料疏理一番,或權(quán)威發(fā)布,讓公眾明晰發(fā)生火災(zāi)時(shí),哪些有毒甚至劇毒,哪些安全性比較高,讓公眾理性選擇,這同樣也是防患于未然。
火災(zāi)防范是一個(gè)系統(tǒng)工程,完備的防火設(shè)施、人們的防火意識(shí)、快速的應(yīng)急救援機(jī)制,都能最大限度地減少火災(zāi)的發(fā)生或降低危害,但最大程度上控制或叫停使用諸如奪命的聚氨酯泡沫等劇毒材料,也須納入防火系統(tǒng)工程范疇。同樣,對(duì)于房屋建筑如何防火,發(fā)生火災(zāi)時(shí)如何利于救援,都需要從科學(xué)的角度進(jìn)行考量,也就是從源頭上堵塞漏洞,減少悲劇的發(fā)生。

廢舊產(chǎn)生回收
軟質(zhì)泡沫的回收利用技術(shù)可分為兩大類,一是物理法,二是化學(xué)法。物理法回收技術(shù)是采用粘結(jié)加壓成型、作填料、擠出成型等辦法,對(duì)泡沫塑料進(jìn)行回收再利用的一種方法,該方法簡(jiǎn)單易行,也比較成熟,但回收來的泡沫適合作低檔產(chǎn)品,而且老化淘汰的更快?;瘜W(xué)法回收技術(shù)工藝相對(duì)復(fù)雜,工業(yè)化成熟較晚,直到現(xiàn)在新的降解方法仍不斷出現(xiàn),但最終回收物制得的泡沫性能較好。
下文介紹軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的兩種回收方法

物理回收法
1)粘結(jié)加壓成型
這種方法是通過粉粹機(jī)把聚氨酯軟質(zhì)泡沫粉粹成3—10毫米的碎料,放入帶有攪拌器的容器里,噴灑反應(yīng)型、單組份濕固化型多苯基多亞甲基多異氰酸酯類粘合劑,粘合劑用量約為廢舊料質(zhì)量的5%-10%,混合均勻后,將噴上膠液的泡沫放入模具中模塑,按適當(dāng)?shù)膲嚎s比,室溫固化12小時(shí),或150℃下保持40分鐘,即得成品。得到的回收泡沫可用作包裝、汽車襯里、地毯被襯、支撐物等低檔部件。
粘結(jié)加壓成型回收聚氨酯泡沫,是所有回收方法中最簡(jiǎn)單也是最成熟的一種方法,它工藝簡(jiǎn)單、投資少,適合中小企業(yè)應(yīng)用。據(jù)報(bào)道,僅美國每年就有20萬噸以上的軟質(zhì)泡沫廢料粉碎后粘結(jié)成再生泡沫。歐洲也多由塊狀軟質(zhì)泡沫塑料生產(chǎn)中的邊角料及舊汽車、沙發(fā)、床、座椅的軟墊泡沫生產(chǎn)再粘結(jié)泡沫制品。ICI聚氨酯公司用廢舊汽車坐墊生產(chǎn)地毯被襯。1997年日本豐田汽車公司用回收的舊汽車椅墊泡沫再粉碎粘結(jié)后用作隔音材料。
這種粘接加壓成型回收來的再生品拉伸強(qiáng)度、抗撕裂性、斷裂伸長(zhǎng)率下降較大,而硬度有所增加,此外由于得到的回收品表面光潔度較差,因此只適用于拉伸性能和表面性能要求不高的領(lǐng)域。
2)作填料
軟質(zhì)聚氨酯廢舊泡沫經(jīng)過篩選、清洗徹底清除可能含有的金屬雜質(zhì)后,將其粉碎成粒徑為3mm左右的粒子,再在低溫下或采用兩輥研磨室溫粉碎機(jī)將粒子再粉碎成180-300?滋m的粉末,然后再把粉末作為填料加入到新的軟質(zhì)泡沫組合料中去。這樣不但回收了廢舊的泡沫塑料,而且還降低了新制品的成本,在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上都具有可行性,很適合軟泡生產(chǎn)廠在廠內(nèi)的廢料自我消化
對(duì)加入填料的多元醇,首先需要考慮的問題是其流動(dòng)性,粘度增加主要與回收物添加的比例以及微細(xì)研磨的粒子的特性、粒徑有關(guān)。然后還要考慮它對(duì)制品性能的影響。
研究表明,當(dāng)回收物加入量不超過10%時(shí),制得的軟泡的物性與常規(guī)的泡沫相比差別很小,與回收物粒徑的關(guān)系也不大。但隨回收物加入量以及粒徑的增加會(huì)使多元醇的粘度急劇增加,可能導(dǎo)致發(fā)泡機(jī)混合頭混合困難、混合壓力過高、組合料注射入模具時(shí)不流暢等問題,為此采用這種方法回收聚氨酯廢舊泡必須對(duì)發(fā)泡設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)。
3)擠出成型
擠出成型是利用熱力學(xué)作用把軟質(zhì)聚氨酯泡沫內(nèi)的分子鏈變成中等長(zhǎng)度鏈,將泡沫材料轉(zhuǎn)變成軟塑性材料。這種材料適合做強(qiáng)度高,硬度高,但對(duì)拉伸、斷裂伸長(zhǎng)率要求不高的塑料品,具體做法就是將泡沫粉碎成粉末,摻混到熱塑性聚氨酯中,在擠出成型機(jī)中造粒,采用注射成型方法制造鞋底等制品,德國Bayer公司曾做過這方面的研究。這種方法適合回收的廢舊品很有限,不適合大規(guī)模的回收。

化學(xué)回收法
聚氨酯是由含異氰酸酯基-NCO的化合物如TDI、MDI等與含活潑氫的化合物如ROH、RNH2,通過聚合反應(yīng)得到的,聚合物中含有氨基甲酸酯鍵、脲鍵等,這個(gè)聚合反應(yīng)的兩個(gè)重要反應(yīng)式如下
OCN-R-NCO+HO~~OH ~~OOCNH-R-NHCOO~~(氨基甲酸酯基)2~~NCO+H2O~~NHCONH~~(脲基)+CO2
化學(xué)回收就是在一定條件下采用醇解、水解、堿解、熱解的方法把軟質(zhì)聚氨酯泡沫中的氨基甲酸酯基和脲基斷裂,分解成多元醇及芳香族胺、二氧化碳等,然后通過蒸餾等設(shè)備,將分解物進(jìn)行分離,達(dá)到回收的目的。
1)醇解法
在對(duì)軟質(zhì)聚氨酯廢料化學(xué)回收的研究中,以醇解法最為活躍,并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益,是當(dāng)前重點(diǎn)推廣的回收方法。已被研究的醇解方法很多,其中又多以小分子的烷基二元醇為主要的醇解劑,在一定比例的醇解劑及助醇解劑如醇胺、叔胺、有機(jī)金屬化合物的作用下,反應(yīng)溫度控制在150-250℃進(jìn)行醇解反應(yīng)1—5個(gè)小時(shí),即可得再生多元醇及芳香族胺的混合物。反應(yīng)分解歷程主要有以下兩類:
a.氨基甲酸酯基團(tuán)的酯交換反應(yīng)
普通的聚氨酯材料中主要含有的是氨基甲酸酯特性基團(tuán),它在一定條件下遇醇易發(fā)生酯交換反應(yīng),從而鍵斷裂生成聚醚醇。反應(yīng)式如下:
R1~~NHCOOR2+HO~~OH■
R1—NHCOO~~OH+R2OH
b.脲鍵基團(tuán)的分解
在制備軟質(zhì)聚氨酯泡沫體時(shí),原料中多少都會(huì)含有水或特意加入水作為發(fā)泡沫劑,水和異氰酸酯反應(yīng),在泡沫體中產(chǎn)生脲鍵基團(tuán),脲鍵基團(tuán)也能被醇分解,從而產(chǎn)生含有羥基的氨基甲酸酯和相應(yīng)的胺。反應(yīng)式如下:
~~NHCONH~~+HO~~OH■
~~NHCOO~~OH+NH2~~<br><br>
從上面兩種分解歷程看,醇分解劑與助醇解劑的種類和配比的選擇是很重要的,它不僅決定了反應(yīng)溫度、時(shí)間等工藝條件,同時(shí)也決定了醇解產(chǎn)物的性質(zhì)。使用不同分子量的二元醇作醇解劑;生產(chǎn)的多元醇的分子量也不同,一般來說,高分子的醇解劑生成的多元醇分子量也相應(yīng)較高,根據(jù)對(duì)再生多元醇的需要可以選擇使用的醇解劑有乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、一縮二乙二醇、一縮二丙二醇等。
對(duì)于助醇解劑可以選擇醇胺、叔胺、堿金屬或堿土金屬的醋酸鹽、鈦酸酯等,助醇劑和醇解劑的有效配伍可以降低反應(yīng)速度和溫度、縮短反應(yīng)時(shí)間、提高醇解反應(yīng)能力、減少醇解劑的用量、便于回收物的分離和回收聚醚的精制。在有些工藝分類中,根據(jù)醇解劑和助醇解劑的配合又將醇解法分為二醇法、醇胺法、醇涂法(又叫醇?jí)A金屬氫氧化物法)、醇磷酸酯法。這幾種工藝方法原理相同,功效略有差異,各工藝特點(diǎn)見表格1。
醇解工藝條件的分類及各工藝特點(diǎn)工藝條件二醇法醇胺法醇涂法醇磷法醇解劑C2~C6的二元醇C2~C6的二元醇
(90%—100%)OH當(dāng)量為30~1000的
聚合二醇與胺化合物并用分子量為400~3000的
聚丙二醇醚&nbsp;助醇解劑叔胺C4~C8二烷醇胺
(0~10%)&nbsp;堿金屬氫氧化物鹵代磷酸酯分解泡沫倍數(shù)0.3~1.00.3~1.030~500.3~1.0分解溫度/℃150~200175~25060~160170~250分解時(shí)間/h4~83~151~53~5
回收物成分多胺、多元醇多元醇多胺、多元醇多元醇、磷酸胺再利用方法與工業(yè)摻合使用摻和20%~40%工業(yè)聚醚混合使用直接利用發(fā)泡直接利用發(fā)泡
幾種醇解法工藝都比較簡(jiǎn)單,設(shè)備投資較少,易于操作,相比較而言,醇解法有較大優(yōu)勢(shì),回收產(chǎn)品可直接利用。國外已有多家公司投入工業(yè)化回收生產(chǎn)。如日本Soflan公司、荷蘭Terneuzen公司、英國ICI公司和DuVergier公司合資在倫敦建立的回收能力達(dá)3000~5000t/a高質(zhì)量多元醇的工廠。
2)水解
水解法就是在堿金屬氫氧化物的催化下,在250-340℃溫度下,向廢舊軟泡中通入壓力為50—150Kpa的水蒸氣,廢舊軟泡可分解成胺、多元醇、CO2。降解反應(yīng)式如下:
Rl~~NHCOOR2+H2O
R1-NH2+R2OH+CO2
所分解生成的胺和CO2隨水蒸氣帶出,經(jīng)冷凝后可回收胺類化合物,而醇類化合物則從裂解器的下部收集。水解溫度是回收物產(chǎn)率和質(zhì)量的保證,有報(bào)道稱最佳溫度為288℃。
由于該方法通入的是高壓水蒸氣,所以有時(shí)也叫水蒸氣裂解法,這種方法的優(yōu)點(diǎn)是直接得到回收物種類多,回收來的多元醇可以5%的比例制備軟質(zhì)泡沫,與常規(guī)相比,密度、拉伸強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率均有所提高,只是撕裂強(qiáng)度有所下降。缺點(diǎn)是水解溫度相對(duì)較高,所得的胺不能直接用于異氰酸酯的生產(chǎn),多元醇也很難醇化到需求標(biāo)準(zhǔn),且費(fèi)用較高,所以該方法尚未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。
3)堿解法
堿解法是以堿金屬氫氧化物如NaOH、LiOH、KOH、Ca(OH)2中的一種或多種混合物作分解劑,以季胺鹽或硫酸鹽作活化劑,加入盛有粉碎的軟質(zhì)泡沫體的分解器中,在攪拌下加熱至160℃,即開始分解反應(yīng),連續(xù)攪拌保溫4小時(shí)左右,即可獲得堿解法產(chǎn)物多元醇、二元芳香胺和碳酸鈉等。分解反應(yīng)式如下:R1~~NHCOOR2■
R1~~NCO+R2OH
R1~~NHCONH~~R2■
R1~~NCO+R2OH
R1~~NCO+2NaOH■
R1-NH2+Na2CO3
整個(gè)過程包括泡沫體的分解、甲苯二胺分離回收、聚醚多元醇的精制回收三部分組成?;厥盏募妆蕉芳兌瓤沙^98.5%,可直接作為光氣化反應(yīng)的原料,用以生產(chǎn)異氰酸酯?;厥盏亩嘣家部芍苯佑糜谥苽渚郯滨ヅ菽w,且性能與常規(guī)泡沫很接近。一般經(jīng)清洗后的1000kg的軟泡可以回收550kg左右的多元醇和230kg左右的甲苯二胺,回收率較高,從環(huán)保和經(jīng)濟(jì)角度考慮,堿解法都不失為是一種較好的回收方法。但缺點(diǎn)是反應(yīng)高溫強(qiáng)堿的條件下進(jìn)行,對(duì)設(shè)備要求高,初期投資較大,工業(yè)化較為困難。
4)熱解法
軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的熱解有兩種方法,一種方法是在惰性氣體氛圍或氧化氣氛中及高溫250-1200℃下進(jìn)行裂解,產(chǎn)物為氣態(tài)和液態(tài)混合物。采取這種方法裂解時(shí),產(chǎn)物和溫度有關(guān),例如在250-300℃裂解軟泡廢料,產(chǎn)物為基本等量的異氰酸酯和多元醇,在700-800℃下進(jìn)行裂解,產(chǎn)物為熱解氣,油和焦炭,得到的熱解氣用來作為熱解反應(yīng)的燃料,以節(jié)約熱解費(fèi)用

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