聚氨酯原料環保問題分類解決方法
發布時間:2014-08-09
聚氨酯(PU)是一種重要的合成材料,性能範圍寬廣,產品種類繁多,用途廣泛。其涉及的環保問題也是多方麵的,現擇其要點,做以簡述。
一.異氰酸酯
異氰酸酯是PU的基本原料,種類繁多,但最常用是TDI和MDI ,它們對人體有嚴重危害,主要是在作業環境中的散發和製品中的殘留物的散發,被吸入體內或是接觸皮膚、黏膜造成傷害。由於異氰酸酯在PU生產中尚不可替代,隻能采取適當的安全和環保措施,主要是:
1.製訂嚴格的環保標準,采取有效的措施(例如,盡量減少敞開操作環節,防止泄漏,有效的通風,現場環境中異氰酸酯含量的檢測和警示,作業人員的職業防護措施等),使異氰酸酯在作業環境中的散發量被限製在一個相對較低的水平。
2.采用合理的配方與工藝,包括必要的後處理,使製品中異氰酸酯的殘留量控製在很低的水平。
3.近年來,以MDI替代TDI的配方及工藝技術受到人們的日益重視,並取的了很大的進展。MDI的應用範圍不斷擴大,甚至在TDI的一統領域大塊軟泡方麵,也有了許多成功的應用實例。除了工藝和性能方麵的因素外,環保方麵的原因是強大的推動力。眾所周知,MDI 較TDI的揮發性要小得多,相對而言,有利於環保。
benxingyeyijileiledaliangyouguanyiqingsuanzhianquanyuhuanbaofangmiandezhishihejingyan,xiangyingdeguifanheduiceyejiaowanshan。daxingdeyiqingsuanzhishengchanchangshang,duizerenguanhuairiyizhongshi。zheyiqie,weijiaoanquandishiyongyiqingsuanzhichuangzaoleyoulitiaojian。yiqingsuanzhisanfahou,jiangyudaqizhongdeshuifenqifanyingerbeipohuai,shengchenganyueryanghuatan。yiqingsuanzhidehuanbaowentizhuyaoshiduijubuhuanjingeryan。
目mu前qian國guo內nei聚ju氨an酯zhi行xing業ye中zhong,不bu同tong程cheng度du地di存cun在zai對dui異yi氰qing酸suan酯zhi安an全quan與yu環huan保bao不bu夠gou重zhong視shi的de現xian象xiang,投tou入ru不bu夠gou,措cuo施shi不bu得de力li,未wei能neng嚴yan格ge執zhi行xing有you關guan的de安an全quan與yu環huan保bao規gui範fan,是shi令ling人ren擔dan憂you的de問wen題ti。
二. 氯氟烴(C F C s )的替代
CFCs(F11、F12 等)破壞大氣臭氧層,嚴重威脅地球生物的安全。對於逐步淘汰CFCs、 yiduihuanjingyouhaodewuzhilaitidaizheyiwenti,yixingchengleguojigongshi,bingqiandingleyouguandeguojigongyue。youyujishicaiquleyouxiaocuoshi,shitaiyiyoulehaodezhuanji。danyaowanquanhuifuyizaopohuaidechouyangceng,haiyaojingguochangqibuxiedenuli,zhefangmiandehuanbaorenwukeweirenzhongdaoyuan。
聚氨酯工業是CFCs 的大宗用戶(作為發泡劑)。被環保一票否決的F11,在其他方麵的很多優點是替代品難以達到的。因此,CFCs的替代難度很大。近十餘年來,聚氨酯行業為CFCs的替代做出了艱苦的、巨大的努力,付出了高昂的代價,因為涉及到配方、工藝、產品性能、成(cheng)本(ben)等(deng)重(zhong)要(yao)因(yin)素(su),對(dui)聚(ju)氨(an)酯(zhi)工(gong)業(ye)來(lai)說(shuo),有(you)如(ru)傷(shang)筋(jin)動(dong)骨(gu)。盡(jin)管(guan)如(ru)此(ci),這(zhe)一(yi)勢(shi)在(zai)必(bi)行(xing)的(de)工(gong)作(zuo),還(hai)是(shi)取(qu)得(de)了(le)很(hen)大(da)的(de)成(cheng)功(gong)。一(yi)批(pi)替(ti)代(dai)品(pin)已(yi)經(jing)推(tui)出(chu),各(ge)類(lei)產(chan)品(pin)的(de)替(ti)代(dai)路(lu)線(xian)也(ye)已(yi)基(ji)本(ben)確(que)定(ding)。大(da)致(zhi)情(qing)況(kuang)如(ru)下(xia):
1.軟質聚氨酯泡沫
軟泡主要以水為化學發泡劑,傳統上以F11為物理發泡劑。替代品目前以二氯甲烷為主。然而,二氯甲烷仍有一定的破壞臭氧的潛能(ODP ≠ 0),隻不過較F11 的ODP小而已。近年來,以二氧化碳為物理發泡劑的技術日臻完善,並已陸續投入了工業應用。二氧化碳的ODP = 0,屬於最終替代物。在考慮替代方案時,還必須兼顧GWP(使地球變暖的潛能)這一重要因素,即直接與間接產生溫室效應氣體的量,主要是二氧化碳,這是一筆總賬。當然,GWP 相xiang對dui較jiao小xiao的de替ti代dai方fang案an應ying予yu優you選xuan。以yi二er氧yang化hua碳tan為wei物wu理li發fa泡pao劑ji完wan全quan符fu合he這zhe一yi原yuan則ze,這zhe裏li所suo用yong的de二er氧yang化hua碳tan隻zhi是shi其qi他ta工gong業ye過guo程cheng的de副fu產chan物wu,屬shu於yu再zai利li用yong。近jin年nian,還開發了變壓發泡、強製冷卻發泡等軟炮生產新工藝,也是環保方案的一部分。
2.硬質聚氨酯泡
硬泡的CFCs 替代是分步進行的,先是以HCFC-141b(較F11的ODP小得多)作為過渡性發泡劑,發達國家已於2003 年停止使用,我國目前仍在使用,國際公約允許發展中國家的替代進度可以稍緩一些。烴類發泡劑(環戊烷等)價廉易得,但製品導熱係數偏高,且易燃,必須有可靠的安全措施,增加了應用的麻煩。這一路線目前在歐盟、日本應用較多,我國也有應用。當初是與HCFC-141b路線幾乎同時起步的,環戊烷的ODP為零,GWP也遠小於HCFC-141b,被認為是一種更有利於環保的替代方案。美國對揮發性有機化合物(VOC)的散發控製較嚴,環戊烷等屬VOC,故對該路線一直持慎重態度。
氫氟烴(HFC)是較理想的最終替代物(ODP=0,GWP 很小),但真正能全麵符合要求的,也隻有其中的極少數幾種。其預判、合成、篩選、毒性試驗、中試、工業化等一係列的工作,十分繁雜和費時。值得慶幸的是,業內人士期盼已久的HFC 類替代品終於麵市了,主要是HFC-245fa、HFC-365mfc,在具體應用上還包括各種HFC 類物質(例如HFC-227ea 等)的混配,以達到最佳效果。
3.自結皮聚氨酯泡沫
自結皮泡沫與以上兩類泡沫相比,其量要小得多。其替代路線與硬泡相仿,即由HCFC(141b、22)、烴類(環戊烷等),再到後來的HFC類(365mfc等)。應當說明,HFC中的134a 是早就有的,其在自結皮泡沫上的應用也較早,但由於其常溫下為氣體(沸點-26.5℃),使用極為不便。現在有了新型的HFC 類(包括HFC 類的摻混),當然就比較理想了。
自zi結jie皮pi泡pao沫mo的de替ti代dai路lu線xian中zhong,有you一yi種zhong是shi水shui發fa泡pao。與yu前qian述shu的de軟ruan泡pao與yu硬ying炮pao不bu同tong,以yi往wang的de自zi結jie皮pi泡pao沫mo生sheng產chan工gong藝yi中zhong並bing不bu用yong水shui為wei化hua學xue發fa泡pao劑ji,因yin為wei難nan以yi形xing成cheng皮pi層ceng,並bing且qie存cun在zai諸zhu多duo工gong藝yi上shang的de困kun難nan。CFCs的環保問題促進了對水發泡自結皮的研究,並取得了成功。該產品與傳統意義上的自結皮產品雖然有所不同(皮層較薄),但在很多方麵的應用效果很好。前麵曾提到,根據國際公約,發展中國家在CFCs 的替代進度方麵,允許有一個寬限期。但由於經濟全球化進程加快,我國參與國際經濟分工與合作的步伐加快,促使CFCs 替代的進度也必須跟上。否則,將麵臨貿易上的環保壁壘,致使許多與此相關的產品(例如冰箱、多種汽車零部件等)不能出口。因此,我們必須從大處著眼,加快替代的進度。
三. 揮發性有機化合物(V O C )
VOC種zhong類lei繁fan多duo,對dui人ren體ti與yu環huan境jing的de危wei害hai程cheng度du有you很hen大da區qu別bie,有you的de潛qian在zai危wei害hai性xing尚shang未wei被bei完wan全quan認ren識shi,情qing況kuang比bi較jiao複fu雜za。近jin年nian來lai,人ren們men對dui這zhe個ge問wen題ti日ri益yi重zhong視shi。聚ju氨an酯zhi與yuVOC關係密切,其環保措施主要有下列幾個方麵:
1.溶劑型產品的改進
聚氨酯產品中有很多是溶劑型的,這是由產品的特性和施工要求決定的,例如塗料、塗飾劑、膠粘劑等。而有機溶劑很多屬於VOC。已往的安全與環保措施主要是改善局部環境,即作業環境與使用環境,包括選用毒性較小的溶劑,減少用量,改善通風等。
由於全球經濟的快速發展,VOC 總量的增加,情況的嚴重性與日俱增,已不僅是一個局部環境問題了,必須從其對整個地球環境、生態的影響來考慮,盡量減少應用,在總量(尤其是散發量)上shang予yu以yi控kong製zhi。溶rong劑ji型xing聚ju氨an酯zhi當dang然ran在zai限xian製zhi之zhi列lie。在zai這zhe種zhong情qing勢shi下xia,水shui性xing聚ju氨an酯zhi應ying運yun而er生sheng,並bing快kuai速su發fa展zhan,其qi應ying用yong日ri益yi增zeng加jia,這zhe一yi趨qu勢shi將jiang會hui繼ji續xu下xia去qu,是shi一yi個ge重zhong要yao的de改gai進jin方fang向xiang。
2.減少製品中VOC的殘留量
聚氨酯產品中或多或少地存在著揮發性殘留物,主要是一些不參與反應的助劑(例如胺類催化劑等)以及反應不完全的物質,這些物質在使用過程中逐漸釋放出來,汙染環境。聚氨酯產品應用於公共場所、居室、汽車比較多,使得問題更加嚴重。因此,減少殘留的揮發物,成為一項迫切的任務。為此,近年來汽車行業製訂了更嚴格的VOC 釋放標準,提高了PU 內飾件的環保準入門檻。聚氨酯行業也積極應對,采取了一係列有效措施,一批低揮發、低氣味、低(di)霧(wu)化(hua)的(de)原(yuan)材(cai)料(liao)陸(lu)續(xu)推(tui)出(chu),一(yi)些(xie)新(xin)工(gong)藝(yi)也(ye)相(xiang)繼(ji)研(yan)發(fa)成(cheng)功(gong),使(shi)情(qing)況(kuang)有(you)明(ming)顯(xian)改(gai)善(shan)。應(ying)當(dang)指(zhi)出(chu),這(zhe)一(yi)切(qie),均(jun)使(shi)成(cheng)本(ben)有(you)所(suo)增(zeng)加(jia)。有(you)許(xu)多(duo)聚(ju)氨(an)酯(zhi)產(chan)品(pin),受(shou)價(jia)格(ge)及(ji)市(shi)場(chang)因(yin)素(su)的(de)製(zhi)約(yue),並(bing)未(wei)完(wan)全(quan)采(cai)用(yong)這(zhe)些(xie)更(geng)環(huan)保(bao)的(de)原(yuan)材(cai)料(liao)與(yu)新(xin)工(gong)藝(yi)。
這就需要提高人們的環保認知程度及自我保護意識,並製訂相關的標準和法規,使人們更多地使用環保型的聚氨酯產品。
四.回收與再利用
目前全世界聚氨酯的產量達到了1000 萬t/a yishang,yixiangdangkeguan。qihuishouyuzailiyongdewentiyejiugengtuchule。zheyiwentiyeshibenxingyechangqiguanzhudewenti。shouxianshibianjiaoliaojifeiqipindeshouji,zheshiyixiangshifenfanzadegongzuo,bixuyoufaguihezhangcheng、有組織、有(you)經(jing)濟(ji)杠(gang)杆(gan)。在(zai)我(wo)國(guo),這(zhe)方(fang)麵(mian)的(de)工(gong)作(zuo)還(hai)處(chu)在(zai)探(tan)索(suo)階(jie)段(duan),需(xu)要(yao)不(bu)斷(duan)地(di)去(qu)總(zong)結(jie)經(jing)驗(yan)與(yu)教(jiao)訓(xun),形(xing)成(cheng)一(yi)套(tao)好(hao)的(de)辦(ban)法(fa),提(ti)高(gao)廢(fei)棄(qi)物(wu)的(de)回(hui)收(shou)率(lv)。而(er)再(zai)利(li)用(yong)的(de)途(tu)徑(jing),則(ze)有(you)許(xu)多(duo)成(cheng)功(gong)的(de)技(ji)術(shu)與(yu)方(fang)法(fa)可(ke)以(yi)借(jie)鑒(jian)和(he)采(cai)用(yong)。首(shou)先(xian), 根據回收物的種類將其粉碎至一定大小,然後,通過下列方法之一將其成型。一種是與一定比例的粘結劑拌和,壓縮、模mo塑su成cheng型xing,另ling一yi種zhong是shi熱re壓ya成cheng型xing。也ye可ke將jiang粉fen碎sui物wu作zuo為wei填tian料liao加jia入ru到dao配pei方fang料liao中zhong。對dui於yu熱re塑su性xing的de回hui收shou物wu,則ze可ke單dan獨du或huo與yu新xin料liao混hun配pei,注zhu塑su或huo擠ji出chu成cheng型xing。另ling一yi類lei方fang法fa,屬shu於yu化hua學xue法fa,有you水shui解jie法fa、醇解法、醇胺處理等,回收多元醇,重新利用。
qizhongeryuanchunchunjiefashiyizhongjiaoweichengshudefangfa,yiyouyidingguimodeyingyong。haiyou,jiushiranshaofa,jiyumeidengyishidangdebilichanhun,ranshaochanshengrenengjiayiliyong,zheyeshijiaoweipubianyingyongdeyizhongfangfa。
聚ju氨an酯zhi行xing業ye在zai環huan保bao方fang麵mian的de努nu力li,除chu了le環huan保bao本ben身shen的de重zhong大da意yi義yi外wai,也ye是shi該gai類lei材cai料liao與yu其qi它ta材cai料liao競jing爭zheng的de一yi個ge重zhong要yao方fang麵mian。在zai許xu多duo應ying用yong領ling域yu,各ge種zhong類lei型xing材cai料liao之zhi間jian的de此ci消xiao彼bi漲zhang是shi經jing常chang發fa生sheng的de。而er近jin期qi,材cai料liao之zhi間jian環huan保bao優you勢shi的de競jing爭zheng是shi一yi大da熱re點dian。隻zhi有you把ba一yi種zhong材cai料liao的de優you勢shi充chong分fen發fa揮hui,而er又you使shi環huan保bao問wen題ti得de到dao妥tuo善shan解jie決jue,這zhe種zhong材cai料liao才cai能neng被bei人ren們men普pu遍bian接jie受shou,才cai能neng存cun在zai與yu發fa展zhan。