专利名称：一种聚氨酯纤维废弃物再生利用方法
技术领域：
本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种聚氨酯纤维废弃物再生利用方法。
背景技术：
由于氨纶具有非常优良弹性和物理机械性能，在纺织、生物医用等领域得到广泛的应用，近年来氨纶工业发展迅速，产量成倍增长。与此同时，在氨纶生产和使用中产生了大量废弃物。因此对氨纶废弃物进行回收利用成为一个亟待解决的问题。对于这些废弃物可以采取掩埋和焚烧的方法进行处理，但这样不仅浪费了大量的化工原料，还会造成土地浪费和大气污染，不符合地球可持续发展战略。如果能将这些废弃物进行回收再利用，将会产生重大的社会效益，具有非常重要的经济价值。目前的化学回收方法有热裂解法、水解法、碱解法等，但因其工艺复杂，产物不易分离等原因而没有得到重视。也有资料介绍了醇解法，但所降解的聚氨酯废弃物多为聚氨酯泡沫、弹性体等等。利用醇解剂对聚氨酯纤维废弃物进行回收利用再生方面的研究尚未见报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种操作简单、工艺流程短、回收率高的聚氨酯纤维废弃物的回收再生利用方法，并将降解再生后的物料合成新的聚氨酯材料，从而实现聚氨酯纤维废弃物的循环利用。
本发明公开的聚氨酯纤维废弃物的回收再生利用是通过下述技术方案实现的将干纺聚氨酯纤维废弃物、湿纺聚氨酯纤维废弃物、熔纺聚氨酯纤维废弃物在醇解剂或醇解剂与催化剂的作用下，在120～240℃的温度范围内降解成低聚物液体，经分离提纯后得到的多元醇，再与异氰酸酯和扩链剂反应合成获得新的聚氨酯产品。
本发明方法中所述的醇解剂选自C2-C6的二元醇，包括乙二醇、一缩乙二醇、丙二醇、一缩二丙二醇、1，4-丁二醇以及所述醇的混合物。优选的醇解剂是一缩乙二醇、1，4-丁二醇或一缩二丙二醇。
在本发明醇降解反应过程中加入催化剂，可加快降解反应速度，减少降解反应时间。所述的催化剂选自有机金属催化剂、叔胺类催化剂、有机锡催化剂或它们的混合物。其中有机金属催化剂选自醋酸钾、醋酸锌和醋酸钠中的一种或多种；叔胺类催化剂选自三亚乙基二胺、三乙胺和三乙醇胺中的一种或多种；有机锡化合物选自二丁基锡二月桂酸脂、辛酸亚锡或它们的混合物。
在惰性气体氮、氩、氦的氛围中实施本发明方法，虽然这不是必要条件，但确是优选的。在反应过程中，优选对反应混合物进行充分搅拌，反应的进程可通过任何方便的方法加以测量。为了追踪聚氨酯纤维废弃物的反应进程，降解产物的动态粘度、特性粘度或羟值都是有效的测试方法，反应一般在约0.5～8小时内完成。
降解反应在醇解剂存在下进行，并根据需要加入上述各类催化剂，反应温度可以使用任何所需的温度，但一般优选120～240℃，最佳的温度为180～220℃。
在本发明中，聚氨酯纤维废弃物经降解后获得的低聚物液体的分离纯化方法采用溶剂提取分离方法，所述的溶剂通常为苯或甲苯。经分离提纯后的具有一定羟值的多元醇可与异氰酸酯和扩链剂反应重新合成聚氨酯。选用的异氰酸酯可为甲苯二异氰酸酯、4，4’二苯基甲烷二异氰酸酯或异氰酸酯的其它衍生物，选用的扩链剂可为C2-C6的二醇，包括乙二醇、1，4-丁二醇等。再生获得的聚氨酯产品可用作涂料、薄膜、泡沫或纤维等等。
下面结合实例对本发明作进一步的说明。
具体实施例方式
实施例1在装有搅拌器、冷凝器和氮气入口的三颈圆底烧瓶中，加入20g干纺聚氨酯纤维废弃物，40g一缩乙二醇。在氮气保护下，将反应混合物加热到200℃，并在此温度下保持2h。然后，冷却到室温降解产物分为两层。将上层产物分离，水洗后用苯提纯获得精制多元醇，测其羟值为92.3。
实施例2将实施例1中的干纺聚氨酯纤维废弃物换成湿纺聚氨酯纤维废弃物进行操作，得到的多元醇羟值为94.1。
实施例3将实施例1中的干纺聚氨酯纤维废弃物换成熔纺聚氨酯纤维废弃物进行操作，得到的多元醇羟值为106.3。
实施例4在装有搅拌器、冷凝器和氮气入口的三颈圆底烧瓶中，加入20g干纺聚氨酯纤维废弃物，40g一缩乙二醇，0.4g醋酸钾。在氮气保护下，将反应混合物加热到190℃，并在此温度下保持1h。按实施例1中的方法将降解产物分离提纯后获得多元醇，测其羟值为105.8。
实施例5将实施例2中的催化剂醋酸钾换成二月桂酸二丁基锡进行操作，得到的多元醇羟值为111.5。
实施例6将实施例2中的催化剂醋酸钾换成三乙胺，降解反应温度设为170℃进行操作，得到的多元醇羟值为82.4。
实施例7将实施例1中的醇解剂一缩乙二醇换成1，4-丁二醇进行操作，分离提纯后的得到的多元醇羟值分别为100.2。
实施例8将实施例1的反应温度控制在240℃进行操作，降解产物的色泽深黄，分离困难。
实施例9将实施例1操作获得的精制多元醇与4，4’二苯基甲烷二异氰酸酯和1，4-丁二醇按所需摩尔比反应，得到聚氨酯薄片的断裂强度为31.2Mpa，断裂伸长率为450％。
实施例10将实施例5操作获得的精制多元醇，与甲苯二异氰酸酯和1，4丁二醇按所需摩尔比反应，得到聚氨酯薄片的断裂强度为35.3Mpa，断裂伸长率为420％。
实施例11将实施例9中的扩链剂1，4-丁二醇换成乙二醇进行操作，得到聚氨酯薄片的断裂强度为20.4Mpa，断裂伸长率为400％。
权利要求
1.一种聚氨酯纤维废弃物再生利用方法，其特征在于该方法是将干纺聚氨酯纤维废弃物、湿纺聚氨酯纤维废弃物、熔纺聚氨酯纤维废弃物在醇解剂或醇解剂与催化剂的作用下，在120～240℃的温度范围内降解成低聚物液体，并经分离提纯后得到的多元醇，此多元醇再与异氰酸酯和扩链剂反应合成获得新的聚氨酯产品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的醇解剂选自C2-C6的二元醇。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于其中所述的醇解剂选自乙二醇、一缩乙二醇、丙二醇、一缩二丙二醇、1，4-丁二醇以及所述醇的混合物。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的催化剂选自有机金属催化剂、叔胺类催化剂、有机锡催化剂或它们的混合物。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于其中所述的有机金属催化剂选自醋酸钾、醋酸锌和醋酸钠中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于其中所述的叔胺类催化剂选自三亚乙基二胺、三乙胺和三乙醇胺中的一种或多种。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于其中所述的有机锡化合物选自二丁基锡二月桂酸脂、辛酸亚锡或它们的混合物。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的分离纯化是指采用苯或甲苯进行提取分离。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、4，4’二苯基甲烷二异氰酸酯或异氰酸酯的其它衍生物。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的扩链剂选自C2-C6的二醇。
全文摘要
本发明涉及一种聚氨酯纤维废弃物再生利用方法。该方法是将干纺、湿纺、熔纺聚氨酯纤维废弃物在醇解剂的作用下降解成液体低聚物，此低聚物分离提纯后可以得到具有一定羟值的多元醇，这种多元醇能够与异氰酸酯和扩链剂反应重新合成聚氨酯。本发明聚氨酯纤维废弃物再生利用方法操作简单、工艺流程短、回收率高，实现了聚氨酯纤维废弃物的循环利用。
文档编号D01F13/00GK1526863SQ0315118
公开日2004年9月8日 申请日期2003年9月25日 优先权日2003年9月25日
发明者陈大俊, 王静荣, 李瑶君, 罗伟强, 张清华 申请人:东华大学