Дипломы, курсовые, рефераты, контрольные...
Срочная помощь в учёбе

Вторичные полиолы на основе отходов литьевых полиуретанов

Диссертация: Вторичные полиолы на основе отходов литьевых полиуретанов
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Современное производство позволяет получать монолитные и микроячеистыеэластичные, полужесткие и жесткие ПУ. При этом ПУ могут комбинироваться с другими полимерами, металлом, деревом или текстилем. На основе ПУ изготавливают абсолютно все типы материалов и изделий: наполненные, армированные, вспененные, ламинированные и другие в виде плит, листов, блоков, профилей, волокон и пленок. ПУ композиции… Читать ещё >

Содержание

  • СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
  • ВВЕДЕНИЕ.'
  • ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
    • 1. 1. Переработка полиуретановых отходов
      • 1. 1. 1. Основные эксплуатационные характеристики монолитных полиуретанов и области их применения
      • 1. 1. 2. Классификация полиуретановых отходов и их предварительная обработка
      • 1. 1. 3. Принципиальные направления переработки отходов
      • 1. 1. 4. Технологические варианты материального рециклинга
    • 1. 2. Химический рециклинг полиуретанов
      • 1. 2. 1. Классификация методов химического рециклинга
      • 1. 2. 2. Термическая деструкция
      • 1. 2. 3. Окислительная и фотолитическая деструкция
      • 1. 2. 4. Гидролиз
      • 1. 2. 5. Алкоголиз (гликолиз)
  • ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТ
    • 2. 1. Характеристика исходных компонентов
    • 2. 2. Методы исследования кинетики деструкции литьевых полиуретанов
      • 2. 2. 1. Методика синтеза модельного бутилфенилуретана
      • 2. 2. 2. Исследование кинетики деструкции сложноэфирных и уретановых групп под действием бутилкарбитола и основания Манниха
    • 2. 3. Методика синтеза литьевых полиуретанов
    • 2. 4. Методика деструкции литьевых полиуретанов
    • 2. 5. Методика синтеза вторичных полиуретанов
    • 2. 6. Методы исследования исходных компонентов
    • 2. 7. Методы исследования продукта деструкции
    • 2. 8. Методы исследования сшитых полиуретанов
  • ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ДЕСТРУКЦИИ ЛИТЬЕВЫХ ПОЛИУРЕТАНОВ
    • 3. 1. Исследование кинетики деструкции сложноэфирных и уретановых групп
    • 3. 2. Исследование процесса деструкции литьевых полиуретанов
    • 3. 3. Морфология литьевых полиуретанов в процессе деструкции
  • ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ПРОДУКТА ДЕСТРУКЦИИ
    • 4. 1. Исследование химического строения продукта деструкции
    • 4. 2. Исследование физико-химических параметров продукта деструкции
  • ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВТОРИЧНЫХ ПОЛИУРЕТАНОВ
    • 5. 1. Физико-механические свойства вторичных полиуретанов
    • 5. 2. Исследование поведения вторичных полиуретанов в широком диапазоне температур
  • ВЫВОДЫ

Вторичные полиолы на основе отходов литьевых полиуретанов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность работы. В настоящее время производство полиуретанов (ПУ) остается интенсивно развивающейся отраслью промышленности. В 1994 году выпуск ПУ в мировом масштабе составил 5 млн тонн, в том числе в Европе 1,5 млн тонн и в Соединенных Штатах 1,9 млн тонн [1,2]. Исследование динамики производства ПУ, проведенное Фрэном Лихтенбергом, показало, что ежегодно выпуск ПУ в Канаде и США возрастает примерно на 15% и в 1996 году составил порядка 2,5 млн тонн [3]. Такие высокие темпы производства, обусловленные повышенным спросом на ПУ продукцию, наблюдаются практически повсеместно.

Современное производство позволяет получать монолитные и микроячеистыеэластичные, полужесткие и жесткие ПУ [4,с.66−70]. При этом ПУ могут комбинироваться с другими полимерами, металлом, деревом или текстилем. На основе ПУ изготавливают абсолютно все типы материалов и изделий: наполненные, армированные, вспененные, ламинированные и другие в виде плит, листов, блоков, профилей, волокон и пленок. ПУ композиции находят широкое применение в производстве клеев, герметиков, лаков и покрытий [5]. При этом наиболее употребляемыми являются эластичные и жесткие.

В настоящее время на рынке ПУ доминируют жесткие ППУ низкой плотности строительного назначения, используемые для изоляции. Далее следуют ПУ транспортного назначения, главным образом литьевые термопласты для отделки автомобильного кузова и эластичные ППУ для сидений транспортных средств, а также подножные коврики и литьевая фурнитура из жестких ППУ. Помимо этого выпускается рефрижераторная изоляция, упаковочный материал, пеноматрацы, детали низа обуви, ткани и волокна. Промышленное применение ПУ находят в резервуарах и трубопроводах (как изоляционные материалы), в машинах и технологическом оборудовании, в судостроении, электронике, а также при изготовлении колес и специальных шин (как конструкционные материалы) [3].

ППУ [3]:

— эластичные блочные и литьевые ППУ.

45% 28% 12% 8% 3%.

2%о 2%.

— жесткие ППУ.

— адгезивы, герметики, связующие и наполнители.

— покрытия и волокна.

— литьевые термопласты.

— микроячеистые (RIM) ПУ.

— литьевые эластомеры.

В связи с высокими темпами производства и потребления ПУ логично ожидать увеличения количества промышленных отходов и изделий, вышедших из эксплуатации. Такие традиционные методы их уничтожения, как депонирование или сжигание, вызывают сегодня особое беспокойство в связи с растущими объемами выработки твердых отходов и высокой токсичностью выбросов, приводящих к загрязнению окружающей среды. Учитывая невос-полнимость природных ресурсов и высокую стоимость исходного сырья, все более актуальной становится целенаправленная переработка отходов, ориентированная прежде всего на их возврат в основное производство в качестве вторичного сырья.

Единственным методом, позволяющим осуществлять производственные циклы с применением сырьевого регенерата, отвечая принципам ресурсосбережения, безотходности и экологической чистоты, является химическая деструкция. Среди известных сегодня методов химической деструкции наиболее перспективен гликолиз. Однако деструктивные процессы, протекающие под действием диолов, отличаются повышенной энергои материалоемкостью и не позволяют использовать вторично более 5−10% отходов. В этой связи создание технологии деструкции с учетом указанных недостатков представляется особенно актуальным.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с Координационным планом НИР Минвуза РФ по направлению «Химия и химическая технология» на 1996;2000 гг.- Государственной научно-технической программой Миннауки РФ «Экологически безопасные и ресурсосберегающие процессы химии и химической технологии» по направлению «Принципиально новые промышленные процессы производства химических продуктов» на 1993;1995 гг.- планами фундаментальных исследований в области химической технологии Миннауки РФ и АН РТ на 1994;1996 гг.

Цель работы: создание экономичного метода химической деструкции отходов литьевых монолитных ПУ, предназначенного для получения вторичного сырья и новых ПУ на его основе. Поставленная цель достигалась решением следующих задач:

— исследованием кинетики термохимической деструкции ПУ;

— выявлением наиболее эффективной деструктирующей системы;

— установлением влияния условий деструкции на характер разрушения ПУ, структуру и физико-химические свойства получаемого продукта;

— изучением возможности повышения содержания вторичного сырья в составе новой литьевой ПУ композиции.

Научная новизна работы:

Предложен механизм термохимической деструкции литьевых ПУ и изучена кинетика конкурирующих реакций, протекающих при этом.

Экспериментально обоснован метод химической деструкции отходов ПУ, отличающийся от традиционных использованием новой системы деструкти-рующих агентов, являющихся исходными в технологии получения этих же ПУ.

Исследованы физико-химические параметры продукта деструкции и разработан способ получения на его основе новых литьевых ПУ, характеризующихся повышенным (до 15−20%) содержанием ПУ отходов и высокими физико-механическими показателями.

Практическая значимость работы заключается в создании технологии получения вторичных ПУ с повышенным содержанием отходов, что позволяет решить проблему рациональной и более полной утилизации отходов, а также улучшения экологической обстановки. Вторичные ПУ могут применяться в качестве конструкционных и защитных материалов, в том числе стойких к высокоскоростным ударным нагрузкам оболочек при изготовлении топливных баков транспортных средств.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на:

— международном конгрессе «Развитие мониторинга и оздоровление окружающей среды», 1994 г, Казань;

— международной конференции «Rubber'94», 1994 г, Москва;

— международном симпозиуме ИЮПАК «Функциональные полимеры с высокими эксплуатационными свойствами», 1994 г, Тайпей;

— 35ом конгрессе ИЮПАК, 1995 г, Стамбулмеждународном симпозиуме «Поликонденсация'96», 1996 г, Париж;

— международной конференции «Фундаментальные проблемы науки о полимерах», посвященной 90-летию академика В. А. Каргина, 1997 г, Москва;

— 3−5 Российских научно-практических конференциях резинщиков «Сырье и материалы для резиновой промышленности. Настоящее и будущее», 1996;1998 гг, Москва;

— семинарах и научных сессиях, Казань, 1997;1998 гг.

Публикации. По теме диссертации имеется 21 публикация, в том числе 6 статей и тезисы докладов.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и выводов, изложенных на 100 листах машинописного текста, включая 23 таблицы, 31 рисунок и списка использованной литературы в количестве 133 наименований.

ВЫВОДЫ.

1. На основании кинетических исследований модельных реакций предложен механизм химической деструкции литьевых полиуретанов, который заключается в разрушении сложноэфирных и уретановых групп в результате их переэтерификации.

2. В целях рационального использования сырья и улучшения экологической ситуации предложена новая деструктирующая система, состоящая из поли-этиленбутиленгликольадипината и 2,4,6-трис (диметиламинометил)фенола, являющихся исходными при синтезе литьевых полиуретанов.

3. Методом направленной химической деструкции синтезирован и охарактеризован конечный продукт, представляющий собой смесь собственно по-лиолов и уретанполиолов. Показано, что по своему строению, функциональности, среднечисленной молекулярной массе, вязкости и полидисперсности полученный продукт аналогичен исходному полиэтиленбутилен-гликольадипинату.

4. Разработана технология получения новых полиуретанов на основе вторичных полиолов. Оценка влияния количества ПУ отходов на основной комплекс физико-механических показателей ПУ показала, что максимально возможным является 15−20% масс отходов.

5. Методами ТМА и определения эффективной плотности сетки по условно равновесному модулю детально исследовано поведение вторичных ПУ в широком диапазоне температур. Установлено, что их работоспособность лежит в диапазоне от -40 до 170 °C.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Verma S.K. Contribution of polyurethane in civil engineering // Pop.Plast.and Pack. 1990. V.35, N7. P.60−63.
  2. Ю.Л. Полиуретаны -1995 // Каучук и резина. 1996. № 3. С.42−44.
  3. Stinson S. Polyurethane use continues to grow // Chemical and Engineering News. 1997. V.75, N31. P.22.
  4. Композиционные материалы на основе полиуретанов / Под ред. Дж.М. Бюиста.- М.: Химия, 1982. 240с.
  5. Г. А. Полиуретаны в современной технике.- М.: Машиностроение, 1983. С.8−9.
  6. С.А., Морозов Ю. Л., Третьяков О. Б. Реакционное формование полиуретанов.- М.: Химия, 1990. 288с.
  7. П., Камминг А. Полиуретановые эластомеры.- Л.: Химия, 1973. 304с.
  8. Meister В., Schaper H. Polyurethan-Recycling Losungen fur ein Problem // Kunststoffe. 1990. B.80, N11. S.1260−1264.
  9. Пат. 5 042 725 США. Method for recovering pvc and urethane foam from automotive interior trim waste / Grimmer R.A., МКИ5 В 02 С 23/18, 1991.
  10. M. // Plast. Mod. Elast. 1976. V.28, N7. P.82−90.
  11. Chemical and Engineering News. 1970. N15. P.21−22.
  12. В.В., Месеняшин А. И., Лежнина Г. И. И Пластические массы. 1979. № 1. С.49−50.
  13. Г. А., Гальперин В. М., Титов Б. П. Обезвреживание и утилизация отходов в производстве пластмасс.- Л.: Химия, 1982. С.189−190.
  14. Polyurethanes recycling / Проспект фирмы ISOPA. 1995.
  15. Weigand Е. Recycling und Verwertung von Polyurethanen Moglichkeiten und Grenzen, teil 1 // Plastverarbeiter. 1995. B.46, N1. S.20−25.
  16. Leppkes R. Polyurethanes: materials with many faces.- Landsberg / Lech: Verlag moderne industrie AG (Elastogran), 1995. S.68−70.
  17. Polyurethane eine Vision fur die 90-er Jahre: Technologie, Okonomie und Okologie — in Einklang // Plastverarbeiter. 1991. B.42, N9. S.76−90.
  18. Kaminsky W., Sinn H. Pyrolyse von Kunststoffabfallen und Altreifen im Wirbelschichtreaktor // Kunststoffe. 1978. B.68, N5. S.284−286.
  19. Feuerherd K.H. Balanzierung von Kunststoffverwertungswegen // Kunststoffe. 1996. B.86, N2. S.198−201.
  20. Neues PU-Recycling Verfahren // HK. 1994. N2. S.186.
  21. Allen R.C., Cloutier O.H. Recycling of polyurethane scrap yields a new injec-tion-mouldable product // Elastomerics. 1991. V.123, N10. P.30−32.
  22. Cloutier О., Seifert P., Franyutti S. Recycling of flexible microcellular polyurethane foam / Pap. SPI/ISOPA Polyurethanes World Congr. 1991 // Journal of Cellular Plastics. 1991. V.27, N1. P.89.
  23. Пат. 5 898 374 Яп. Материал для ремонта литьевых изделий из полиуретанов, 1984.
  24. Заявка 61−250 039 Яп. Способ изготовления пенополиуретана / Кумасака Садао, Тада Гоми, Кога Сигэо, 1986, МКИ С 08 J 9/04.
  25. Verfahren fur Polyurethan-Recycling erfolgreich entwickelt // Osterr. Kunstst. Z. 1992. B.23, N7−8. S.274−275.
  26. Van Hasell Agostina. Рециклинг полиуретанов // Urethanes technology. 1992. N8−9. P.5.
  27. Заявка 555 568 Яп. Process for making a foam material / Chang Kun-Huang, 1993, МКИ5 В 29 С 67/20.
  28. Ю.К., Путник С. Б. Утилизация отходов пенополиуретана // Холодильная техника. 1991. № 7. С. 31.
  29. Пат. 5 842 650 Яп. Звуконепроницаемая композиция для автомобильной промышленности, 1985.
  30. Morgan R.E., Dean G. The process and use of RIM regrind / Pap. SPI/ISOPA Polyurethanes World Congr. 1991 // Journal of Cellular Plastics. 1991. V.27, N1. P.83.
  31. A.c. 1 643 566 РФ. Полимерная композиция / Лежень И. С., Прикордонная П. Я., Карбовская Л. В. и др., 1991, МКИ С 08 J 11/04.
  32. Пат. 3 401 128 США. Polyurethane foam product and method of making same / Terry Samuel M., Hoover Ball and Bearing Co., 1968, кл.260−2.5.
  33. Заявка 4 306 447 ФРГ. Recycling-Verfahren fur Polyurethan-Hartschaum / Krosch К., Krosch В., Krosch M., Ecker R., 19 935 МКИ5 В 29 С 67/20.
  34. Пат. 1 152 253 ФРГ. Verfahren zum Herstellen von Prebkorpern und Basis von Polyesterurethanen unter Verwendung von Polyesterurethanabfallen / Stegmann W., Lehmann G., Schossing H., кл.39Ь, 22/04, (С 08 g) 1964.
  35. Elastogran: Kompetenz in Polyurethan / Проспект фирмы BASF (Elastogran GmbH). 1995.
  36. A.c. 1 837 060 ГДР. Способ производства гранулята из термопластичного полиуретана / С. Динш, Б. Клайн, Ю. Мюллер, 1993. N32.
  37. Multifunktionale Extrusionsanlage fiir Rezyklate / Kunststoffe. 1996. В.86, N2. S.190.
  38. Заявка 4 132 878 ФРГ. RIM-Werkstoffe auf Polyurethan- oder Polyharnstoff-basis zur thermoplastischen Wiederverarbeitung (Recycling) / Schaper H., Phoenix AG, 1992.
  39. Р. Возможность утилизации полиуретановых отходов, получаемых в обувной промышленности // Год. Висш. хим. технол. ин-т. София. 1983 (84). Т.29, № 3. С.68−71.
  40. Р., Цветков П., Спириев Е. И др. Способ использования полиуретановых отходов производства подошв для обуви /У Кожар. и обув, пром-ст. 1983. Т.24, № 12. С.3−4.
  41. Пат. 298 892 ГДР. Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffen / Langer M., Braun W., Steinbrecher В., Harzer D., Heibig D., Lepsien E., Forschungsinstitut fur Leder- und Kunstledertechnologie GmbH, 1992.
  42. Ra?hover W., Liman U., Wagner J. Material recycling of RIM polyurethanes / Pap. SPI/ISOPA Polyurethanes World Congr. 1991 // Journal of Cellular Plastics. 1991. V.27, N1. P.81−82.
  43. Пат. 1 836 391 РФ. Композиция для получения полиуретановых пеномате-риалов / Григорьева О. П., Матюшов В. Ф., Недашковская Н. С. и др., 1993, N31.
  44. Пат. 3 263 010 США. Non-cellular unitary structures and preparation thereof / Shultz A., Allied Chemical Corp., 1966, кл.264−126.
  45. Smirnov L.P. Thermal degradation of network polymers // Book Abstr. 33rd IUP AC Int. Sy mp. Macromo 1., Montreal, 1990. P.536.
  46. Cascaval Constantin N. Studiul comportarii termice a unor spume poliuretanice // Mater.Plast. 1988. V.25, N3. P.145−148.
  47. A.c.l713921 РФ. Реактор для термической переработки полимерных отходов / С. Р. Иванов, Н. П. Кузнецов, Б. Н. Оладов, В. И. Кулагин, 1992. N7.
  48. Greenwalt С.С., Futrell Jean Н., Luman D. Analysis of model polyurethane thermolysis products by direct mass spectrometer sampling // Journal of Polymer Science (A). 1989. V.27, N1. P.301−315.
  49. Пат. 53−19 355 Яп. Разложение уретанового полимера и использование продуктов разложения / Мурати Тацуя, Умабути Акира, Тамба Макото, Тоеда госэй к.к., 1978, кл.26 (5) G 02, (С 08 G 18/83).
  50. Grigat Е. Hydrolyse von Kunststoffabfallen // Kunststoffe. 1978. B.68, N5. S.281−284.
  51. A.c. 1 650 661 РФ. Способ переработки жесткого пенополиуретана / 1992.
  52. Modesti М., Rienzi S.A., Simioni F. Recycling of polyurethane waste / Pap. SPI/ISOPA Polyurethanes World Congr. 1991 // Journal of Cellular Plastics. 1991, V.27, Nl.P.52−53.
  53. Schatz P. Polyurethan-Recycling durch Alkoholyse // VDI-Nachr. 1981. B.35, N21. S.15.
  54. Wiederverwendung von PUR-Ruckstanden und gemischten Polymerruck-standen durch Alkoholyse // Gummi. Fasern. Kunststoffe. 1990. B.43, N2. S.702.
  55. Ulrich H. Recycling of polyurethane and isocyanurate foam // Advances in Urethane Science and Technology. 1978. V.5, P.49−57.
  56. Ulrich H., Odinak A., Tucker В., Sayigh A.A.R. Recycling of polyurethane and polyisocyanurate foam // Polymer Engineering and Science. 1978. V.18, N11. P.844−848.
  57. Пат. 3 117 940 США. Method of dissolving polyurethanes / McElroy Wilbur R., Mobay Chemical Co., 1964, кл.260−2.3.
  58. B.H., Раппопорт Л. Я. О применении продукта ДАС-1 для отверждения олигомерных материалов и деструктивного растворения отверж-денных композиций // Каучук и резина. 1977. № 6. С.27−29.
  59. Пат. 82 464 СРР. Procedeu de valorificare a deseurilor de poliuretani / Petru V., Lucaciu Nicolae I., Bartok L., Berbely Emeric D., Pape Richard F., Combi-natul Petrochimic Solventul, 1983, МКИ С 08 G 18/50.
  60. Kanaya K., Takahashi S. Decomposition of polyurethane foams by alkanol-amines // Journal of Appl. Polym. Sci. 1994. V.51, P.675−682.
  61. Gajewski V. Chemical degradation of polyurethane // Rubber World. 1990. N9, P.15−18.
  62. С.Г., Евреинов B.B., Кузаев А. И. Реакционноспособные олигоме-ры,— М.: Химия, 1985. 304с.
  63. Полимерная тара и упаковка / Под ред. С. В. Генеля.- М.: Химия, 1980. С.235−236.
  64. Peinado С., Catalina F., Corrales Т. Materiales polimeros degradables // Rev. Plast. Mod. 1996. V.47, N479. P.476−492.
  65. B.B., Виноградова C.B. Равновесная поликонденсация.- М.: Наука, 1968.444с.
  66. Furukawa М., Yoshitake N., Yokoyama Т. Study of the thermal decomposition of diphenyl alkyl allophanates by direct pyrolysis mass spectrometry // Polymer Degradation and Stabilisation. 1990. V.29, N3. P.341−352.
  67. Fabris H.J. Thermal and oxidative stability of urethanes // Advances in Ure-thane Science and Technology. 1980. V.6, P. 173.
  68. Rek V., Bravar М. Ultraviolet degradation of polyester based polyurethane // Journal of Elastomers and Plastics. 1983. V.15, P.33−42.
  69. Hoyle C.E., Kim K. Photolysis of aromatic diisocyanate based polyurethanes in solution // Journal of Polymer Science (A). V.24, P. 1880−1894.
  70. H., Скотт Дж. Деструкция и стабилизация полимеров.- М.: Мир, 1988. 446с.75.76,77.
Заполнить форму текущей работой

Заказал и сдал!