乙二醇解聚废弃聚酯制备阻燃型聚氨酯泡沫的方法
【专利摘要】本发明涉及一种乙二醇解聚废弃聚酯制备阻燃型聚氨酯泡沫的方法，利用乙二醇解聚废弃聚酯，得到对苯二甲酸乙二醇酯（BHET），与多异氰酸酯进行发泡反应，得到聚氨酯泡沫；特征是，采用以下步骤：（1）乙二醇解聚废弃聚酯；（2）提纯解聚产物及乙二醇的回收；（3）利用解聚产物制备阻燃型聚氨酯泡沫。本发明实现了乙二醇解聚废弃聚酯工艺中乙二醇的回收问题；利用废弃聚酯制备了硬质聚氨酯泡沫材料，通过原料添加磷系阻燃剂，对制得的聚氨酯泡沫改性，提高其阻燃性能。
【专利说明】乙二醇解聚废弃聚酯制备阻燃型聚氨酯泡沬的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种乙二醇解聚废弃聚酯制备阻燃型聚氨酯泡沫的方法，尤其是一种利用聚酯解聚产物对苯二甲酸乙二醇酯(BHET)制备阻燃型硬质聚氨酯泡沫的方法，属于固体废弃物回收利用及高分子材料发泡【技术领域】。
【背景技术】
[0002]聚酯具有优良的综合性能，其应用范围非常广泛，全球产量约5000万吨/年。随着聚酯产量的增加，废弃聚酯的数量也日渐增多，带来了大量的环境污染，且随着原材料石油的匮乏，废弃聚酯的回收利用是当前聚酯工业发展的重大问题。对聚酯进行解聚，得到解聚产物BHET，其两端的-OH可与多异氰酸酯中的-NCO基发生酯交换反应，生成聚氨酯泡沫。聚氨酯泡沫是一种重要的聚氨酯合成塑料，它具有密度小、比重轻和多孔性的特点；可用于建筑保温材料和结构承重材料，广泛应用于建筑、冰箱、装饰材料、汽车和航空等行业。但由于其易燃性限制了它在各行业中的广泛应用，因此阻燃型聚氨酯泡沫的研制就成为了发展趋势。
[0003]通过在制备过程中添加适当的阻燃剂，可提高聚氨酯泡沫阻燃性能，达到阻燃要求。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种乙二醇解聚废弃聚酯制备阻燃型聚氨酯泡沫的方法 ，可以提高聚氨酯泡沫的阻燃性能，达到阻燃要求；同时回收利用了废弃聚酯。
[0005]按照本发明提供的技术方案，一种乙二醇解聚废弃聚酯制备阻燃型聚氨酯泡沫的方法，利用乙二醇解聚废弃聚酯，得到对苯二甲酸乙二醇酯(BHET)，与多异氰酸酯进行发泡反应，得到聚氨酯泡沫；特征是，采用以下步骤:
(1)乙二醇解聚废弃聚酯:将300~500重量份乙二醇和0.1~0.3重量份醋酸锌加入到带有温度度、冷凝管、搅拌器和氮气导管的四口烧瓶中，加热至醋酸锌完全溶解；将清洗、干燥后的废弃聚酯100重量份加入四口烧瓶中，通氮气以排除四口烧瓶内的氧气，开通冷凝水，缓慢升温至乙二醇的沸点196°C，并保温3~4.5小时；反应结束后在通氮气和冷凝水循环的条件下，待反应混合液冷却到140°C以下，取下备用；
(2)解聚产物BHET的提纯:将冷却后的反应混合液稀释到90°C的去离子水中，真空抽滤，将滤液在5~10°C冷却结晶，真空抽滤；重复冷却结晶、真空抽滤的操作3次后，得到结晶物，即为解聚产物BHET ;将解聚产物BHET在温度55~65°C下真空干燥24小时；
(3)阻燃型聚氨酯泡沫的制备:将100重量份步骤(2)得到的解聚产物BHET、1~3重量份亚甲基硅油、2.0~6.5重量份辛酸亚锡、2~6重量份去尚子水和O或5~20重量份磷系阻燃剂混合均匀后，得到A组份；将9.0~13.5重量份的多异氰酸酯作为B组份；将A组份和B组份混合后高速搅拌15~20秒，得到白色混合液；将白色混合液迅速倒入模具中，在室温下自由发泡，发泡后在常温常压下熟化24~48小时，即得到所述的阻燃型聚氨酯泡沫。
[0006]还包括乙二醇回收步骤:将步骤(2)结晶过滤后得到的滤液在旋转蒸发仪上分离，温度为55~65°C，压强为-0.085MPa，得到回收的乙二醇。
[0007]所述多异氰酸酯为PM-200。
[0008]所述磷系阻燃剂为聚磷酸铵或三氯丙基磷酸酯。
[0009]本发明具有以下优点:本发明实现了乙二醇解聚废弃聚酯工艺中乙二醇的回收问题；利用废弃聚酯制备了硬质聚氨酯泡沫材料，通过原料添加磷系阻燃剂，对制得的聚氨酯泡沫改性，提高其阻燃性能。
【具体实施方式】
[0010]下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0011]本发明将废弃聚酯纤维与乙二醇反应，使废弃聚酯得到解聚，得到其单体对苯二甲酸乙二醇酯(BHET)。在此基础上，通过BHET上的两个-OH与多异氰酸酯中的-NCO基发生酯交换反应，并通过在反应原料中加入阻燃剂，制备出阻燃型聚氨酯泡沫，使其达到阻燃要求。
[0012]本发明实施例中所使用的多异氰酸酯采用的是PM-200，即多亚甲基多苯基异氰酸酯。
[0013]实施例1:一种乙二醇解聚废弃聚酯制备阻燃型聚氨酯泡沫的方法，利用乙二醇解聚废弃聚酯，得到 对苯二甲酸乙二醇酯(BHET)，与多异氰酸酯进行发泡反应，得到聚氨酯泡沫；采用以下步骤:
(1)乙二醇解聚废弃聚酯:将300重量份乙二醇和0.1重量份醋酸锌加入到带有温度度、冷凝管、搅拌器和氮气导管的四口烧瓶中，加热至醋酸锌完全溶解；将清洗、干燥后的废弃聚酯100重量份加入四口烧瓶中，通氮气以排除四口烧瓶内的氧气，开通冷凝水，缓慢升温至乙二醇的沸点196°C，并保温4.5小时；反应结束后在通氮气和冷凝水循环的条件下，待反应混合液冷却到140°C以下，取下备用；反应混合液中包含解聚产物BHET、过量乙二醇、微量未解聚的聚酯和催化剂(醋酸锌)等；
(2)解聚产物BHET的提纯:将冷却后的反应混合液稀释到90°C的去离子水中，真空抽滤，将滤液在5°C冷却结晶，真空抽滤；重复冷却结晶、真空抽滤的操作3次后，得到结晶物，即为解聚产物BHET ;将解聚产物BHET在温度55°C下真空干燥24小时，可得到较高纯度的解聚产物BHET ;将结晶过滤后得到的滤液在旋转蒸发仪上分离，温度为55V’压强为-0.085MPa，得到回收的乙二醇，回收的乙二醇可用于聚酯的降解；
(3)阻燃型聚氨酯泡沫的制备:将100重量份步骤(2)得到的解聚产物BHET、1重量份亚甲基硅油、2.0重量份辛酸亚锡、2重量份去离子水和10重量份聚磷酸铵混合均匀后，得到A组份；将9.0重量份的多异氰酸酯(PM-200)作为B组份；将A组份和B组份混合后高速搅拌15秒，得到白色混合液；将白色混合液迅速倒入模具中，在室温下自由发泡，发泡后在常温常压下熟化24小时，即得到所述的阻燃型聚氨酯泡沫。所述阻燃型聚氨酯泡沫的密度为116 kg/m3，孔隙率为17.58%，熔点为110°C，最大承载压强为430kPa，最大压缩位移为25.2mm，极限氧指数为24.3%。[0014]实施例2:—种乙二醇解聚废弃聚酯制备阻燃型聚氨酯泡沫的方法，利用乙二醇解聚废弃聚酯，得到对苯二甲酸乙二醇酯(BHET)，与多异氰酸酯进行发泡反应，得到聚氨酯泡沫；采用以下步骤:
(1)乙二醇解聚废弃聚酯:将400重量份乙二醇和0.2重量份醋酸锌加入到带有温度度、冷凝管、搅拌器和氮气导管的四口烧瓶中，加热至醋酸锌完全溶解；将清洗、干燥后的废弃聚酯100重量份加入四口烧瓶中，通氮气以排除四口烧瓶内的氧气，开通冷凝水，缓慢升温至乙二醇的沸点196°C，并保温4小时；反应结束后在通氮气和冷凝水循环的条件下，待反应混合液冷却到140°C以下，取下备用；
(2)解聚产物BHET的提纯:将冷却后的反应混合液稀释到90°C的去离子水中，真空抽滤，将滤液在10°C冷却结晶，真空抽滤；重复冷却结晶、真空抽滤的操作3次后，得到结晶物，即为解聚产物BHET ;将解聚产物BHET在温度60°C下真空干燥24小时；将结晶过滤后得到的滤液在旋转蒸发仪上分离，温度为65°C，压强为-0.085MPa，得到回收的乙二醇；
(3)阻燃型聚氨酯泡沫的制备:将100重量份步骤(2)得到的解聚产物BHET、3重量份亚甲基硅油、4重量份辛酸亚锡、6重量份去离子水和15重量份聚磷酸铵混合均匀后，得到A组份；将13.5重量份的多异氰酸酯(PM-200)作为B组份；将A组份和B组份混合后高速搅拌20秒，得到白色混合液；将白色混合液迅速倒入模具中，在室温下自由发泡，发泡后在常温常压下熟化48小时，即得到所述的阻燃型聚氨酯泡沫。所述阻燃型聚氨酯泡沫密度为78kg/m3，孔隙率为26.25%，熔点为:116°C，最大承载压强为176 kPa，最大压缩位移为20.0mm,极限氧指数为26.9%。
[0015]实施例3:—种乙二醇解聚废弃聚酯制备阻燃型聚氨酯泡沫的方法，利用乙二醇解聚废弃聚酯，得到对苯二甲酸乙二醇酯(BHET)，与多异氰酸酯进行发泡反应，得到聚氨酯泡沫；采用以下步骤:
(1)乙二醇解聚废弃聚酯:将400`重量份乙二醇和0.3重量份醋酸锌加入到带有温度度、冷凝管、搅拌器和氮气导管的四口烧瓶中，加热至醋酸锌完全溶解；将清洗、干燥后的废弃聚酯100重量份加入四口烧瓶中，通氮气以排除四口烧瓶内的氧气，开通冷凝水，缓慢升温至乙二醇的沸点196°C，并保温3小时；反应结束后在通氮气和冷凝水循环的条件下，待反应混合液冷却到140°C以下，取下备用；
(2)解聚产物BHET的提纯:将冷却后的反应混合液稀释到90°C的去离子水中，真空抽滤，将滤液在6°C冷却结晶，真空抽滤；重复冷却结晶、真空抽滤的操作3次后，得到结晶物，即为解聚产物BHET ;将解聚产物BHET在温度55°C下真空干燥24小时；将结晶过滤后得到的滤液在旋转蒸发仪上分离，温度为55°C，压强为-0.085MPa，得到回收的乙二醇；
(3)阻燃型聚氨酯泡沫的制备:将100重量份步骤(2)得到的解聚产物BHET、2重量份亚甲基硅油、3.5重量份辛酸亚锡和4重量份去离子水混合均匀后，得到A组份；将12重量份的多异氰酸酯(PM-200)作为B组份；将A组份和B组份混合后高速搅拌16秒，得到白色混合液；将白色混合液迅速倒入模具中，在室温下自由发泡，发泡后在常温常压下熟化48小时，即得到所述的阻燃型聚氨酯泡沫。所述阻燃型聚氨酯泡沫密度为240kg/m3，孔隙率为13.68%，熔点为:120°C，最大承载压强为629 kPa，最大压缩位移为26.1mm，极限氧指数为23.1%。
[0016]实施例4:一种乙二醇解聚废弃聚酯制备阻燃型聚氨酯泡沫的方法，利用乙二醇解聚废弃聚酯，得到对苯二甲酸乙二醇酯(BHET)，与多异氰酸酯进行发泡反应，得到聚氨酯泡沫；采用以下步骤:
(1)乙二醇解聚废弃聚酯:将500重量份乙二醇和0.3重量份醋酸锌加入到带有温度度、冷凝管、搅拌器和氮气导管的四口烧瓶中，加热至醋酸锌完全溶解；将清洗、干燥后的废弃聚酯100重量份加入四口烧瓶中，通氮气以排除四口烧瓶内的氧气，开通冷凝水，缓慢升温至乙二醇的沸点196°C，并保温3小时；反应结束后在通氮气和冷凝水循环的条件下，待反应混合液冷却到140°C以下，取下备用；
(2)解聚产物BHET的提纯:将冷却后的反应混合液稀释到90°C的去离子水中，真空抽滤，将滤液在8°C冷却结晶，真空抽滤；重复冷却结晶、真空抽滤的操作3次后，得到结晶物，即为解聚产物BHET ;将解聚产物BHET在温度65°C下真空干燥24小时；将结晶过滤后得到的滤液在旋转蒸发仪上分离，温度为65°C，压强为-0.085MPa，得到回收的乙二醇；
(3)阻燃型聚氨酯泡沫的制备:将100重量份步骤(2)得到的解聚产物BHET、3重量份亚甲基硅油、6.5重量份辛酸亚锡、5重量份去离子水和5重量份三氯丙基磷酸酯混合均匀后，得到A组份；将10.3重量份的多异氰酸酯(PM-200)作为B组份；将A组份和B组份混合后高速搅拌18秒，得到白色混合液；将白色混合液迅速倒入模具中，在室温下自由发泡，发泡后在常温常压下熟化48小时，即得到所述的阻燃型聚氨酯泡沫。所述阻燃型聚氨酯泡沫密度为100 kg/m3，孔隙率为25.64%，熔点为:115°C，最大承载压强为210kPa，最大压缩位移24.7mm，极限氧指数为27.8%。`
【权利要求】
1.一种乙二醇解聚废弃聚酯制备阻燃型聚氨酯泡沫的方法，利用乙二醇解聚废弃聚酯，得到对苯二甲酸乙二醇酯(BHET)，与多异氰酸酯进行发泡反应，得到聚氨酯泡沫；其特征是，采用以下步骤: (1)乙二醇解聚废弃聚酯:将300~500重量份乙二醇和0.1~0.3重量份醋酸锌加入到带有温度度、冷凝管、搅拌器和氮气导管的四口烧瓶中，加热至醋酸锌完全溶解；将清洗、干燥后的废弃聚酯100重量份加入四口烧瓶中，通氮气以排除四口烧瓶内的氧气，开通冷凝水，缓慢升温至乙二醇的沸点196°C，并保温3~4.5小时；反应结束后在通氮气和冷凝水循环的条件下，待反应混合液冷却到140°C以下，取下备用； (2)解聚产物BHET的提纯:将冷却后的反应混合液稀释到90°C的去离子水中，真空抽滤，将滤液在5~10°C冷却结晶，真空抽滤；重复冷却结晶、真空抽滤的操作3次后，得到结晶物，即为解聚产物BHET ;将解聚产物BHET在温度55~65°C下真空干燥24小时； (3)阻燃型聚氨酯泡沫的制备:将100重量份步骤(2)得到的解聚产物BHET、1~3重量份亚甲基硅油、2.0~6.5重量份辛酸亚锡、2~6重量份去尚子水和0或5~20重量份磷系阻燃剂混合均匀后，得到A组份；将9.0~13.5重量份的多异氰酸酯作为B组份；将A组份和B组份混合后高速搅拌15~20秒，得到白色混合液；将白色混合液迅速倒入模具中，在室温下自由发泡，发泡后在常温常压下熟化24~48小时，即得到所述的阻燃型聚氨酯泡沫。
2.如权利要求1所述的乙二醇解聚废弃聚酯制备阻燃型聚氨酯泡沫的方法，其特征是:还包括乙二醇回收步骤:将步骤(2)结晶过滤后得到的滤液在旋转蒸发仪上分离，温度为55~65°C，压强为-0.085MPa， 得到回收的乙二醇。
3.如权利要求1所述的乙二醇解聚废弃聚酯制备阻燃型聚氨酯泡沫的方法，其特征是:所述多异氰酸酯为PM-200。
4.如权利要求1所述的乙二醇解聚废弃聚酯制备阻燃型聚氨酯泡沫的方法，其特征是:所述磷系阻燃剂为聚磷酸铵或三氯丙基磷酸酯。
【文档编号】C08K3/32GK103694447SQ201310620462
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】李梦娟, 葛明桥, 余天石, 张北战, 黄艳红 申请人:江南大学