[发明专利]基于回收多元醇制备再生聚氨酯泡沫的弹性提升助剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种基于回收多元醇制备再生聚氨酯泡沫的弹性提升助剂及其制备方法和应用，制备方法包括：以小分子醇为底物，首先在60℃‑180℃下使用催化剂将含有氨基、磺酸基、羧基、酰胺基、醚键官能团中至少一种的长链烷烃进行接枝后，引入弱碱在负压下进行脱酸处理，过滤沉淀的杂质后，再进行脱水处理，再加入小分子醇醚后得到基于回收多元醇制备再生聚氨酯泡沫的弹性提升助剂。本发明合成的弹性提升助剂本身具有能够与原料发生化学反应的活性官能团，从而与聚氨酯结合，这进一步完善了泡孔肋架的交联结构，提升了整体的力学性能，同时也可以避免该助剂的迁出。

技术领域

本发明涉及聚氨酯泡沫的回收与再利用领域，具体涉及一种基于回收多元醇制备再生聚氨酯泡沫的弹性提升助剂的制备方法和应用。

背景技术

聚氨酯泡沫作为一种多功能材料被广泛地运用到家居、建筑和交通运输等各个领域，预计2025年，我国聚氨酯消费市场规模将高达1828万吨。正因为有如此大规模的产量，目前急需一种将原材料经济、绿色循环利用的办法。由于聚氨酯是一种具有不熔不溶的三维交联网络结构的热固性材料，因此其热力学性能稳定，但会导致聚氨酯废弃物难以降解回收。目前聚氨酯泡沫的循环利用主要是将原料之一的多元醇进行化学回收，而化学回收需要高温条件，因此存在许多副反应，同时还存在部分无法降解的阻燃剂、抗氧剂等助剂，这导致回收多元醇中成分复杂且难以纯化分离。并且由于目前技术的限制，使得回收多元醇存在分子量分布宽、三维网络未能充分解离等问题，导致回收多元醇粘度高、相分离严重。

众所周知，工业上成熟的聚氨酯制备工艺是将多元醇和异氰酸酯混合后进行交联和发泡反应，物料的混合均匀程度决定了反应的程度。当物料均匀混合时，发泡反应产生的气体体积增加，气体的释放速率和释放量更加均匀。因此聚氨酯泡沫生成的泡孔开孔性更好，也具有更完善的三维网络结构，进而增强了泡沫的力学性能。使用高粘度、相分离严重的回收多元醇制备聚氨酯泡沫则会导致物料的混合均匀程度下降，从而影响聚氨酯泡沫材料的力学性能。因此回收多元醇相对于原始多元醇的替代量无法太高，如今报道的技术中回收多元醇大多只能替代15～25wt％的原始多元醇。本文在使用回收多元醇制备聚氨酯泡沫的过程中通过添加一种具有活性成分的弹性提升助剂，改善物料的混合均匀程度，进一步提升聚氨酯泡沫的力学性能，从而提高回收多元醇的替代份数。目前通常在聚氨酯泡沫的制备过程中添加硅油等表面活性剂来达到泡孔孔径均一的目的，但表面活性剂的添加含量过高时，会导致其迁出率增加，从而会让聚氨酯泡沫发粘。鉴于硅油等添加剂对聚氨酯泡沫的力学性能改善有限，因此本发明使用弹性提升助剂通过降低原料混合时分子间氢键为主的分子间相互作用力，消除原料在极性上产生的相互作用以及提升回收多元醇自身的相容性来降低混合液的粘度，从而提升原料之间的混合均匀程度来完善聚氨酯泡沫的三维网络结构。并且该助剂本身具有能够与原料发生化学反应的活性官能团，从而与聚氨酯结合，这进一步完善了泡孔肋架的交联结构，提升了整体的力学性能，同时也可以避免该助剂的迁出。

中国专利CN201310094979.9中提出了一种建筑用保温聚氨酯泡沫材料降解回收多元醇的方法，该方法所得的回收多元醇虽然可直接替代20-50wt％的原始多元醇再生产聚氨酯泡沫，但是该方法所得的回收多元醇需要提纯，极易造成原料的浪费和损耗，难以实现工业化。

中国专利CN110105619A(CN201910346417.6)中提出一种聚氨酯的可控降解及回收方法，即在低共熔溶剂中，对废旧聚氨酯进行可控降解，降解产物经过分离提纯后得到聚合物多元醇和胺。虽然该方法通过聚氨酯的选择性断键实现了可控降解，但该方法也需要通过提纯来完善回收多元醇的品质，工艺较为复杂，极易造成原料的浪费和损耗，难以在工业化。

综上所述，可以看出现有技术大多通过提纯改善回收多元醇的品质进而提升回收多元醇的可替代份数。但回收多元醇的提纯极易造成原料的浪费和损耗，因此难以应用在工业化中。本发明合成了一种弹性提升助剂，只需要将其添加在聚氨酯的合成过程中就可以直接提升回收多元醇的可替代份数，便于工业化推广，提升在聚氨酯泡沫合成行业的竞争力。

发明内容