[发明专利]一种以废旧纺织品化学法再生工艺的副产物制备硬质聚氨酯泡沫的方法

说明书

本发明公开了一种以废旧纺织品化学法再生工艺的副产物制备硬质聚氨酯泡沫的方法，以废旧聚酯纺织品在化学法再生工艺中产生的副产物为原料，采用常压共沸精馏‑减压蒸馏两步法分离出高纯度乙二醇，进而制备聚酯多元醇；再采用原位组装的策略制得阻燃、抗紫外改性剂SDS‑BTA‑LDH，并将其用以改善硬质聚氨酯泡沫材料的相关性能。通过实验可知，该材料不仅具有低导热系数、优异的力学性能，还表现出显著的阻燃及抗紫外性能，可以广泛应用于建筑、保温、包装等领域。本发明有效解决了废旧聚酯纺织品乙二醇醇解‑甲醇酯交换再生工艺中副产物利用难的技术难题，并为制备高性能阻燃、抗紫外型硬质聚氨酯泡沫材料提供了新路线。

技术领域：

本发明涉及聚氨酯泡沫材料制备技术领域，具体涉及到一种以废旧纺织品化学法再生工艺的副产物制备硬质聚氨酯泡沫的方法。

技术背景：

近年来，我国废旧纺织品积累量大幅增加，然而其综合利用率却不足15％，不仅造成了大量石油资源的消耗，也为我国生态环境造成极大的危害。与传统物理法回收相比，化学法回收可实现废旧聚酯纺织品的高值化闭环再生利用。其中，乙二醇醇解-甲醇酯交换法因具有反应条件温和、设备要求低及再生单体回收方便等优点，展现出极大的技术优势和工业化发展前景。然而，要想真正实现废旧聚酯纺织品乙二醇醇解-甲醇酯交换的完全绿色、高值化再生，还需解决以下难题：(1)再生DMT(对苯二甲酸二甲酯) 制备及精制过程中，会产生大量含有乙二醇为主要成分，少量二甘醇、甲醇、BHET(对苯二甲酸乙二醇酯)、有机颜料、醇解及酯交换催化剂的副产物，倘若不能将其合理利用，将会造成严重的环境二次污染。(2)副产物中的乙二醇可作为开发系列高使用价值产品的有效原料。然而，此类副产物中杂质成分多，直接以其为原料制备的下游产品性能难以稳定调控。特别是副产物中含有的K⁺、Na⁺等碱金属离子容易造成乙二醇聚合过程中催化剂表面酸性活性位点中和，引发催化剂中毒，导致副产物中乙二醇下游高值化产品的开发极其困难。因此，亟需开发乙二醇的高效提纯技术，并探寻适合副产物中乙二醇高值化利用的有效方法。

以乙二醇为原料可制备硬质聚氨酯泡沫材料，其优异的机械性能、耐化学腐蚀性及隔音性能，使其广泛地用于家具、建筑、汽车内饰等领域。然而，聚氨酯泡沫材料密度低、比表面积大，极限氧指数仅为18％，使得其热稳定性差，极易点燃。此外，聚氨酯材料在太阳光的照射下，高能量的紫外光容易引起材料内部发生热、光氧反应，导致聚氨酯分子链断裂，材料的使用寿命大幅缩短。因此，硬质聚氨酯泡沫材料的阻燃、抗紫外改性成为研究热点之一。然而，将阻燃、抗紫外改性剂直接添加到聚氨酯材料中由于基体与添加剂相容性较差，不仅无法取得良好的改性效果，而且会造成材料机械性能的骤减。此外，添加卤、磷系阻燃剂的材料在使用中会释放大量有毒烟气，对环境和人体都会造成极大的危害。因此，亟需寻找一种绿色、高效的改性剂改善硬质聚氨酯泡沫材料的阻燃、抗紫外性能。

层状双金属氢氧化物(Layered Double Hydroxides，简写为LDH)是一类典型的阴离子层状化合物，其板层骨架由二价和三价的金属氢氧化物构成，板层显正电性且表面有大量羟基，层间的补偿阴离子和水分子通过氢键、静电力和离子键等形式与主体板层结合。LDH层间阴离子的可交换性，不仅使得改性剂与LDH能够有机结合，还为其与聚合物基体复合提供了优势条件。此外，聚合物/LDH复合材料在遇高温时，LDH通过释放层间结合水和CO₂，起到稀释氧气和降低聚合物表面温度的作用。另外，LDH板层的金属氢氧化物在燃烧降解过程中，与聚合物发生特殊的催化反应，在复合材料表面形成致密的碳层，从而有效隔绝了外部的热量和氧气渗透到聚合物的内部，减缓聚合物在热降解时的质量损失速率。因此，LDH作为改性剂可以有效提高硬质聚氨酯泡沫材料的阻燃及抗紫外性能。

基于此，以废旧聚酯纺织品乙二醇醇解-甲醇酯交换工艺的副产物为原料，通过高效分离技术制得高纯度的乙二醇，以其为原料制备硬质聚氨酯泡沫材料，并结合LDH 和紫外光吸收剂用以提高材料的阻燃及抗紫外性能，具有重要的应用价值。

发明内容