基于部分氨解与潜在交联反应的软质聚氨酯回收及反应挤出发泡技术

《ACS Sustainable Resource Management》：Soft Foam Polyurethane Recycling and Foaming in Reactive Extrusion Using Partial Aminolysis and a Latent Cross-Linking Chemistry

　　

摘要

聚氨酯泡沫被广泛用作热固性材料，但由于其通常具有交联结构，且通过化学回收方法难以分离出单一单体，因此很难实现回收。本文展示了在内部混合器中通过三步实现机械化学回收的过程：部分氨解、交联以及发泡。研究使用环脂族二胺成功实现了部分氨解，仅需6%重量的二胺即可将初始凝胶含量为94.1%的聚氨酯转化为凝胶含量为54.4%且可熔融加工的材料。随后，将该材料与基于4,4′-亚甲基双（苯基异氰酸酯）的封端异氰酸酯在100摄氏度下混合，再在160摄氏度下触发其反应性，最终得到凝胶含量为84.7%的材料。通过流变学方法研究了封端异氰酸酯的解封动力学，发现即使在100摄氏度时也仍存在部分反应性。由于网络结构的重新形成，经过交联处理的回收聚氨酯的机械性能有了显著提升。最后，通过在机械处理的最后一步同时使用化学发泡剂和封端异氰酸酯，成功得到了交联回收聚氨酯泡沫。不过，封端异氰酸酯的强反应性似乎略微限制了发泡效果。此外，交联和发泡过程也在单螺杆挤出机中一次性成功完成。这项研究证明了机械与化学混合工艺作为热固性材料短循环回收方法的潜力。

辅助信息

辅助信息可免费获取，网址为：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssusresmgt.6c00057。

• 包括Am3、Am6和A10在内部混合器实验中的扭矩和内部温度数据、不同胺添加量下氨解后聚氨酯的照片、原始聚氨酯与氨解后聚氨酯的FTIR光谱、聚氨酯红外吸收峰对应表、6%重量比氨解后聚氨酯的溶胶相和凝胶相的FTIR光谱、各加工步骤下材料的TGA曲线、Am6-MDI和Am6-bMDI在内部混合器实验中的扭矩和内部温度数据、MDI-(MEKO)?合成反应流程图、MDI-(MEKO)?的1H NMR和FTIR分析结果、100摄氏度和160摄氏度下氨解后聚氨酯与交联后聚氨酯的频率扫描图、经反应处理的Am6-bMDI的SEM分析结果、Am6-bMDI-t的平均泡孔直径范围、泡沫聚氨酯材料的平均泡孔面积、直径和密度表格、Am6和Am6-bMDI的单频实验数据、100摄氏度和160摄氏度下加热3小时后氨解后聚氨酯的FTIR光谱及其凝胶含量和膨胀百分比表格、回收率计算表、Am6-bMDI-AZD10的TGA曲线、与发泡研究相关的各加工步骤下样品的凝胶含量和膨胀百分比、含有AZD的样品的频率扫描图、聚氨酯泡沫在5次循环压缩测试中的应力-应变曲线、市售聚氨酯泡沫的SEM分析结果、挤出材料的应力-应变曲线以及对应的杨氏模量、拉伸强度和断裂应变数据，还有辅助信息参考文献列表（DOCX格式）

? 2026 作者们。由美国化学学会出版