[发明专利]一种改性废弃硬质聚氨酯泡沫塑料活性微粉增强橡胶材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性废弃硬质聚氨酯泡沫塑料活性微粉增强橡胶材料的制备方法。

背景技术

硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF)具有硬韧性、耐磨性、绝热性、耐溶剂性和耐老化性等优良性能，使其广泛应用于冷冻冷藏设备、汽车、火车、屋顶、硬泡空心砖、聚氨酯硬泡混凝土、贮罐管道绝热、包装、办公用品等领域。但是随着人类的大量使用，使得硬质聚氨酯泡沫塑料的废弃物也越来越多，从而对人类的生存环境造成了极其严重的污染。废弃硬质聚氨酯泡沫塑料(WRPUF)的来源主要有两个方面，一是在生产与制备硬质聚氨酯泡沫塑料制品过程中产生的废品与边角料；二是使用多年之后老化报废的各种硬质聚氨酯泡沫塑料。

废弃硬质聚氨酯泡沫塑料属于交联高分子，其再利用难度很大。传统的处理WRPUF的方式是填埋或焚烧。聚氨酯很难被微生物降解，所以填埋法并不能解决根本问题。而焚烧过程中会产生大量的浓烟及十分刺鼻的气味，对大气环境产生严重污染。如此大量的硬质聚氨酯泡沫塑料如不加以正确有效的回收利用，不仅是资源的浪费，更会对环境构成巨大的威胁。

随着人们环保意识的不断提高，特别是在可持续发展的今天，实现资源的合理利用，已经被提到了重要的战略高度。硬质聚氨酯泡沫塑料作为一种重要的材料，它的合理回收再利用将具有重大的经济效益和社会效益。因此对WRPUF的回收和处理已经成为当今世界最迫切需要解决的问题。

有关WRPUF回收利用的研究成果较多，相关论文和专利中涉及的回收处理方法主要有物理回收法、化学回收法、生物降解回收法和能量回收法。对于WRPUF的回收利用，从产前投入的经济角度看，以物理回收法为佳。但是，再生料所制得的制品性能下降，主要作为低档用品使用。而化学回收法、生物降解回收法和能量回收法由于受技术或成本问题的限制，在回收过程中会产生二次污染或成本太高，目前还难以大规模工业化生产。因此，研究一种工艺简单、无二次污染、成本低廉且附加值高的WRPUF资源化利用方法是实现WRPUF高效循环利用和保护环境的有效途径。

针对目前我国每年废弃大量的硬质聚氨酯泡沫塑料造成的环境污染和资源浪费问题，本发明从环境保护、节能降耗与可持续发展出发，将WRPUF用固相力化学反应粉碎活化，并对活化微粉的微粒表面进行化学改性，将其用于橡胶材料的增强填料。WRPUF粉碎后添加到橡胶中要起到补强作用，必须解决下列三个关键技术问题。

(1)WRPUF微粉大小及粒径分布的控制

PU泡沫本身的分子结构和WRPUF中泡孔的存在，致使WRPUF具有一定的韧性，简单的利用机械粉碎，很难达到要求的颗粒细度和均匀的粒径分布。而一定的颗粒细度和均匀的粒径分布又是WRPUF高附加值回收利用的关键，因此选择合适的固相力化学粉碎活化方法、设计恰当的粉碎活化工艺对后续的研究至关重要。

(2)WRPUF解交联程度和改性微粉颜色的控制

WRPUF微粉作为增强填料要能够对橡胶起到明显的补强作用，必须要经过化学解交联改性，使其分子链上带有可反应的官能团，以便在增强橡胶时与相容剂反应，提高与橡胶基体的相容性。WRPUF的解交联程度直接关系到WRPUF分子链上官能团数目的多少，因而控制好解交联程度显得尤为重要。另外，WRPUF解交联方法和工艺的不同可能会导致改性微粉颜色变深，进而影响最终制品的外观。所以，选择合适的解交联方法和工艺，控制WRPUF的解交联程度和颜色是保证WRPUF高附加值回收利用的关键。

(3)WRPUF活性微粉在橡胶基体材料中的均匀分散和相容性研究

WRPUF活性微粉增强橡胶材料时，WRPUF活性微粉在橡胶基体中会存在分散不均、相容性不好的问题，致使橡胶材料性能下降。因此，应选择合适的分散剂和相容剂并确定其用量，设计合适的加工工艺，以促进WRPUF活性微粉在橡胶基体中均匀分散并具有良好的两相相容性，确保WRPUF活性微粉增强橡胶材料的综合性能最佳。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：基于上述问题，本发明提供一种改性废弃硬质聚氨酯泡沫塑料活性微粉增强橡胶材料的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的一个技术方案是：一种改性废弃硬质聚氨酯泡沫塑料活性微粉增强橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)除杂粗碎：去除废弃硬质聚氨酯泡沫塑料WRPUF中的金属零件、金属板或其它塑料件杂质，利用粉碎机将WRPUF进行常温粗碎；