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化學回收聚氨酯廢料的新方法

2019-12-01


  聚氨酯是通過異氰酸酯與多元醇反應形成的聚合物。這些聚合物的硬度,硬度和密度范圍非常廣泛,通常用于制造高回彈泡沫座椅、硬質泡沫絕緣板、泡沫座椅和墊片、彈性車輪和輪胎、高性能膠粘劑和表面涂層,以及密封膠。


  就數量而言,聚氨酯泡沫作為軟質或硬質泡沫最為重要,而家具市場是最重要的領域。全球每年對家具墊子,地毯墊子和床墊等的需求超過500萬噸。


  另外,由于建筑,電子,汽車和包裝業用材料等其他領域中越來越多地使用輕質和絕緣材料,近年來全球對聚氨酯材料的需求持續增長。


關鍵的聚氨酯廢料


  因為焚化這些物質時會釋放出例如異氰酸酯,氫氰酸和二惡英等許多有害化學物質,聚氨酯廢料處理成為了一個問題。沉積在垃圾填埋場中的聚氨酯產品也會分解成危害環境的有害物質。除此之外,由于大多數聚氨酯是熱固性聚合物,在加熱時不會熔化,因此目前很難對聚氨酯進行回收。


  越來越多人聚焦更可持續的生產方式,因此人們已經在研究策略上進行了研究,例如通過機械地回收聚合物(即將舊的床墊泡沫變成絕緣材料)或通過化學回收來實現聚氨酯的回收。


  考慮到這一點,由Steven Zimmerman教授領導的伊利諾伊大學團隊開發了一種分解聚氨酯廢料并將其轉化為其他有用產品的方法。


改變多元醇的結構


  研究生Ephraim Morado希望通過化學方法,重新利用聚合物來解決聚氨酯廢料問題。不幸的是,聚氨酯具有極高的穩定性,并且由難以分解的兩種組分制成:異氰酸酯和多元醇。其極高的穩定性使其在商業上得到廣泛應用。


多元醇是問題的關鍵,因為它們提取自石油并且不易降解。為了避免這一困難,研究小組采用了一種更易于降解和水溶性的化學單元縮醛。


  室溫下用三氯乙酸和二氯甲烷溶解聚合物溶解形成的降解產物可用于生產新材料。作為概念的證明,Morado能夠將在包裝和汽車零件中廣泛使用的彈性體轉化為膠粘劑。


  研究人員將在美國化學學會全國會議和博覽會上報告他們的發現。


  齊默曼教授評論說,這種新的回收方法的最大弊端是用于進行反應的原料的成本和毒性。因此,研究人員目前正在嘗試尋找一種更好,更便宜的方法,以使用溫和的溶劑(例如醋)進行降解來實現相同的過程。


盡管仍有很長的路要走,但這是解決日益嚴重的環境問題的重要的第一步。



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