СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ОТВЕРЖДЕННОГО МОНОЛИТНОГО УРЕТАНОВОГО ЭЛАСТОМЕРА Российский патент 2001 года по МПК C08J11/08 C08G18/82 

Изобретение относится к области переработки полиуретанов, а именно к области утилизации вторичных полиуретанов, образующихся в процессе изготовления отвержденных уретановых эластомеров.

Известен способ переработки полиуретановых отходов путем их механического измельчения в крошку требуемой дисперсности с дальнейшей грануляцией последней. Гранулы используют в качестве наполнителя полимерных композиций типа пресс-порошков (пат. ФРГ N 2540934, авт.св. Болгарии N 40412.87). Этот способ находит применение для утилизации хрупких твердых пенополиуретанов.

Известен способ переработки полиуретановых отходов путем термической обработки полиуретана при интенсивном перемешивании полиуретановой массы в смесителе. Этот способ используется при переработке непористых полиуретанов с малой прочностью сшивки, которые способны переходить в эластичное состояние, но не плавиться в диапазоне температур 150-200^oС, а при комнатной температуре снова становиться твердой и хрупкой массой, которая легко измельчается в мелкодисперсный порошок при приложении механического воздействия. В этом виде полимер смешивается с порошкообразным диизоцианатом и прессуется в блоки при повышенных температурах и давлениях. (Журнальная статья авторов B. Meister, H.Schaper "Polyurethan -Recycling Losungenfur ein Problem", журнал "Kunststoffe" N 11, 1990 г., стр. 80).

Основным недостатком этого способа для переработки отходов обувного полиуретана является то, что измельчение должно быть очень тонким, предел текучести материала настолько близок к температуре макромолекулярной деструкции его, что на практике такой прием не может быть использован. Образцы, полученные при термообработке свыше 160^oC имеют низкую прочность.

Наиболее близким по своей технической сущности является способ переработки пористых полиуретановых отходов, сущность которого заключается в том, что отходы пористого полиуретанового эластомера подвергаются естественной пластификации при комнатной температуре путем добавления в них органических соединений апротонного типа в соотношении 1:(0,2 - 0,4), затем принудительной пластификации путем вальцевания при комнатной температуре, а прессование изделий из полученного полимерного полотна осуществляют при температуре 125-130^oC, давлении 50-80 МПа в течение 12-15 мин. (Патент N 2069675, RU).

В качестве органических соединений апротонного типа используют диметилформамид, метилацетамид, диметилсульфоксид.

Основными недостатками данного способа является то, что для пластикации используются токсичные растворители диметилформамид, метилацетамид, диметилсульфоксид, которые путем сушки снова удаляются из готового материала, а также длительный процесс набухания, который составляет 10-12 часов. Прессованный полиуретановый эластомер имеет низкий предел прочности при растяжении 26-30 МПа, сопротивление раздиру - 0,8 кН/м и высокий индекс расплава при 190^oC - 35 г/10 мин.

Задача изобретения - разработка способа переработки отходов отвержденных монолитных уретановых эластомеров по экологически безопасной технологии и получение термопластичного материала с высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе переработки полиуретановых отходов, включающем измельчение отходов, обработку их органическими соединениями, вальцевание и получение полимерного полотна, измельченные отходы отвержденного монолитного уретанового эластомера смешивают с пластификатором сложноэфирного типа и мелом при температуре 90-110^oC в течение 25-35 мин, вальцуют при температуре 165-175^oC в течение 4-6 мин при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Измельченные отходы отвержденного монолитного уретанового эластомера - 100
Пластификатор сложноэфирного типа - 25-60
Мел - 20-100
В предлагаемом способе используют:
1. Измельченные с размером частиц 3-8 мм отходы отвержденных монолитных уретановых эластомеров:
на основе полиокситетраметиленгликоля, 2,4 - толуилендиизоцианита и 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана, взятых в мольном соотношении соответственно 1:2,0:0,95
на основе полиэтиленгликольадипината, 2,4-толуилендиизоцианата и 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана, взятых в мольном соотношении соответственно 1:1,9:0,7. Отходы отвержденных монолитных уретановых эластомеров образуются в процессе изготовления полиуретановых изделий (при облицовке валов бумагоделательных машин, валов прокатных станов, матрицы листоштамповочного производства) в виде облоя, ленты длиной до 10 м, пластин, цилиндрических блоков.

Пластины, цилиндрические блоки (после предварительной резки на диски толщиной до 12 мм на токарном станке), ленты и облой перерабатываются на измельчителях роторного типа ИПР-150 М и ИПР-450 М в крошку с размером частиц 3-8 мм произвольной формы.

2. Из пластификаторов сложноэфирного типа используются:
Пластификаторы диэфирные - дибутилфталат (ДВФ), диоктилфталат (ДОФ) ГОСТ 8728-88;
Пластификаторы фосфорсодержащие-трихлортилфосфат (ТХЭФ) ТУ 6-05-1611-78, трихлорпропилфосфат (ТХПФ) ТУ 6-02-12-106-86, трикрезилфосфат (ТКФ) ГОСТ 5728-76.

3. Мел природный обогащенный марок ММС-1 и ММС-2 ГОСТ 12085-88;
мел природный технический дисперсный марок МТД-1 и МТД-2 ТУ-21-РСФСР-763-92;
мел природный гидрофобный сепарированный ТУ 21-РСФСР-143-84;
мел химически осажденный ГОСТ 8253-79.

Пример конкретного выполнения.

В смеситель, предварительно нагретый до 90^oC, загружают 100 мас.ч. измельченных отходов монолитного уретанового эластомера, 25 мас.ч. дибутилфталата и 20 мас.ч. мела и перемешивают в течение 25 минут. Затем эту смесь обрабатывают на вальцах при температуре 165^oC в течение 4 минут и снимают термопластичное полотно. Из полотна вырубают заготовки требуемого размера и конфигурации.

Работы проводились по вариантам рецептур, приведенных в табл. 1. Режимы переработки композиции приведены в табл. 2.

Физико-химические, физико-механические и эксплуатационные характеристики термопластичного полотна приведены в табл. 3.

Из табл. 3 видно, что физико-химические показатели водопоглощение, бензиностойкость, маслостойкость и кислотостойкость находятся на уровне с показателями полотна, полученного по известному способу. А физико-механические показатели: температура стеклования, предел прочности, относительное удлинение, сопротивление раздиру и индекс расплава имеют значения, намного превышающие значения показателей полотна по прототипу.

Предложенный способ позволяет перерабатывать отходы отвержденного монолитного уретанового эластомера и переводить его в термопластичное состояние, исключить использование для пластификации токсичных растворителей.

Физико-механические показатели термопластичного полотна, полученного по предложенному способу, по сравнению с показателями полотна, полученного по известному способу, значительно выше (см. табл. 1а).

Способ относится к утилизации вторичных полиуретанов, образующихся в процессе изготовления отвержденных уретановых эластомеров. Способ включает измельчение отходов отвержденного монолитного уретанового эластомера, смешение измельченных отходов с пластификатором сложноэфирного типа и мелом при 90-110^oC в течение 25-35 мин с последующим вальцеванием при 165-175^oC в течение 4-6 мин и получением термопластичного полотна при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: измельченные отходы - 100, пластификатор - 25-60, мел - 20-100. Способ позволяет получить термопластичное полотно по экологически безопасной технологии с высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами. 1 з.п. ф-лы, 4 табл.

1. Способ переработки полиуретановых отходов, включающий измельчение отходов, смешение их с органическим соединением, вальцевание и получение полимерного полотна, отличающийся тем, что измельчению подвергают отходы отвержденного монолитного уретанового эластомера, а смешение измельченных отходов осуществляют с пластификатором сложноэфирного типа и мелом при 90 - 110^oC в течение 25 - 35 мин с последующим вальцеванием при 165 - 175^oC в течение 4 - 6 мин и получением термопластичного полотна при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Измельченные отходы отвержденного монолитного уретанового эластомера - 100
Пластификатор сложноэфирного типа - 25 - 60
Мел - 20 - 100
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измельчение отходов ведут до размера частиц 3 - 8 мм.