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化學(xué)回收聚氨酯廢料的新方法

2019-12-01


  聚氨酯是通過(guò)異氰酸酯與多元醇反應形成的聚合物。這些聚合物的硬度,硬度和密度范圍非常廣泛,通常用于制造高回彈泡沫座椅、硬質(zhì)泡沫絕緣板、泡沫座椅和墊片、彈性車(chē)輪和輪胎、高性能膠粘劑和表面涂層,以及密封膠。


  就數量而言,聚氨酯泡沫作為軟質(zhì)或硬質(zhì)泡沫最為重要,而家具市場(chǎng)是最重要的領(lǐng)域。全球每年對家具墊子,地毯墊子和床墊等的需求超過(guò)500萬(wàn)噸。


  另外,由于建筑,電子,汽車(chē)和包裝業(yè)用材料等其他領(lǐng)域中越來(lái)越多地使用輕質(zhì)和絕緣材料,近年來(lái)全球對聚氨酯材料的需求持續增長(cháng)。


關(guān)鍵的聚氨酯廢料


  因為焚化這些物質(zhì)時(shí)會(huì )釋放出例如異氰酸酯,氫氰酸和二惡英等許多有害化學(xué)物質(zhì),聚氨酯廢料處理成為了一個(gè)問(wèn)題。沉積在垃圾填埋場(chǎng)中的聚氨酯產(chǎn)品也會(huì )分解成危害環(huán)境的有害物質(zhì)。除此之外,由于大多數聚氨酯是熱固性聚合物,在加熱時(shí)不會(huì )熔化,因此目前很難對聚氨酯進(jìn)行回收。


  越來(lái)越多人聚焦更可持續的生產(chǎn)方式,因此人們已經(jīng)在研究策略上進(jìn)行了研究,例如通過(guò)機械地回收聚合物(即將舊的床墊泡沫變成絕緣材料)或通過(guò)化學(xué)回收來(lái)實(shí)現聚氨酯的回收。


  考慮到這一點(diǎn),由Steven Zimmerman教授領(lǐng)導的伊利諾伊大學(xué)團隊開(kāi)發(fā)了一種分解聚氨酯廢料并將其轉化為其他有用產(chǎn)品的方法。


改變多元醇的結構


  研究生Ephraim Morado希望通過(guò)化學(xué)方法,重新利用聚合物來(lái)解決聚氨酯廢料問(wèn)題。不幸的是,聚氨酯具有極高的穩定性,并且由難以分解的兩種組分制成:異氰酸酯和多元醇。其極高的穩定性使其在商業(yè)上得到廣泛應用。


多元醇是問(wèn)題的關(guān)鍵,因為它們提取自石油并且不易降解。為了避免這一困難,研究小組采用了一種更易于降解和水溶性的化學(xué)單元縮醛。


  室溫下用三氯乙酸和二氯甲烷溶解聚合物溶解形成的降解產(chǎn)物可用于生產(chǎn)新材料。作為概念的證明,Morado能夠將在包裝和汽車(chē)零件中廣泛使用的彈性體轉化為膠粘劑。


  研究人員將在美國化學(xué)學(xué)會(huì )全國會(huì )議和博覽會(huì )上報告他們的發(fā)現。


  齊默曼教授評論說(shuō),這種新的回收方法的最大弊端是用于進(jìn)行反應的原料的成本和毒性。因此,研究人員目前正在嘗試尋找一種更好,更便宜的方法,以使用溫和的溶劑(例如醋)進(jìn)行降解來(lái)實(shí)現相同的過(guò)程。


盡管仍有很長(cháng)的路要走,但這是解決日益嚴重的環(huán)境問(wèn)題的重要的第一步。



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