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解析聚氨酯原料环保问题分类解决方法

 聚氨酯(PU)是一种重要的合成材料,性能范围宽广,产品种类繁多,用途广泛。其涉及的环保问题也是多方面的,现择其要点,做以简述。  
 
一.异氰酸酯  异氰酸酯是PU的基本原料,种类繁多,但最常用是TDI和MDI ,它们对人体有严重危害,主要是在作业环境中的散发和制品中的残留物的散发,被吸入体内或是接触皮肤、黏膜造成伤害。
由于异氰酸酯在PU生产中尚不可替代,只能采取适当的安全和环保措施,主要是:  
1.制订严格的环保标准,采取有效的措施(例如,尽量减少敞开操作环节,防止泄漏,有效的通风,现场环境中异氰酸酯含量的检测和警示,作业人员的职业防护措施等),使异氰酸酯在作业环境中的散发量被限制在一个相对较低的水平。 
 
2.采用合理的配方与工艺,包括必要的后处理,使制品中异氰酸酯的残留量控制在很低的水平。 
 
3.近年来,以MDI替代TDI的配方及工艺技术受到人们的日益重视,并取的了很大的进展。MDI的应用范围不断扩大,甚至在TDI的一统领域大块软泡方面,也有了许多成功的应用实例。除了工艺和性能方面的因素外,环保方面的原因是强大的推动力。众所周知,MDI 较TDI的挥发性要小得多,相对而言,有利于环保。
  
本行业已积累了大量有关异氰酸酯安全与环保方面的知识和经验,相应的规范和对策也较完善。大型的异氰酸酯生产厂商,对责任关怀日益重视。这一切,为较安全地使用异氰酸酯创造了有利条件。异氰酸酯散发后,将与大气中的水分起反应而被破坏,生成胺与二氧化碳。异氰酸酯的环保问题主要是对局部环境而言。 
 
目前国内聚氨酯行业中,不同程度地存在对异氰酸酯安全与环保不够重视的现象,投入不够,措施不得力,未能严格执行有关的安全与环保规范,是令人担忧的问题。  二. 氯氟烃(C F C s )的替代  CFCs(F11、F12 等)破坏大气臭氧层,严重威胁地球生物的安全。

对于逐步淘汰CFCs、 以对环境友好的物质来替代这一问题,已形成了国际共识,并签订了有关的国际公约。由于及时采取了有效措施,事态已有了好的转机。但要完全恢复已遭破坏的臭氧层,还要经过长期不懈的努力,这方面的环保任务可谓任重道远。 
 
聚氨酯工业是CFCs 的大宗用户(作为发泡剂)。被环保一票否决的F11,在其他方面的很多优点是替代品难以达到的。因此,CFCs的替代难度很大。近十余年来,聚氨酯行业为CFCs的替代做出了艰苦的、巨大的努力,付出了高昂的代价,因为涉及到配方、工艺、产品性能、成本等重要因素,对聚氨酯工业来说,有如伤筋动骨。尽管如此,这一势在必行的工作,还是取得了很大的成功。一批替代品已经推出,各类产品的替代路线也已基本确定。大致情况如下:  1.软质聚氨酯泡沫  软泡主要以水为化学发泡剂,传统上以F11为物理发泡剂。替代品目前以二氯甲烷为主。然而,二氯甲烷仍有一定的破坏臭氧的潜能(ODP ≠ 0),只不过较F11 的ODP小而已。近年来,以二氧化碳为物理发泡剂的技术日臻完善,并已陆续投入了工业应用。

三. 挥发性有机化合物(V O C )  VOC种类繁多,对人体与环境的危害程度有很大区别,有的潜在危害性尚未被完全认识,情况比较复杂。近年来,人们对这个问题日益重视。聚氨酯与VOC关系密切,其环保措施主要有下列几个方面:  1.溶剂型产品的改进  聚氨酯产品中有很多是溶剂型的,这是由产品的特性和施工要求决定的,例如涂料、涂饰剂、胶粘剂等。而有机溶剂很多属于VOC。已往的安全与环保措施主要是改善局部环境,即作业环境与使用环境,包括选用毒性较小的溶剂,减少用量,改善通风等。  由于全球经济的快速发展,VOC 总量的增加,情况的严重性与日俱增,已不仅是一个局部环境问题了,必须从其对整个地球环境、生态的影响来考虑,尽量减少应用,在总量(尤其是散发量)上予以控制。溶剂型聚氨酯当然在限制之列。

在这种情势下,水性聚氨酯应运而生,并快速发展,其应用日益增加,这一趋势将会继续下去,是一个重要的改进方向。2.减少制品中VOC的残留量  聚氨酯产品中或多或少地存在着挥发性残留物,主要是一些不参与反应的助剂(例如胺类催化剂等)以及反应不完全的物质,这些物质在使用过程中逐渐释放出来,污染环境。聚氨酯产品应用于公共场所、居室、汽车比较多,使得问题更加严重。因此,减少残留的挥发物,成为一项迫切的任务。为此,近年来汽车行业制订了更严格的VOC 释放标准,提高了PU 内饰件的环保准入门槛。聚氨酯行业也积极应对,采取了一系列有效措施,一批低挥发、低气味、低雾化的原材料陆续推出,一些新工艺也相继研发成功,使情况有明显改善。应当指出,这一切,均使成本有所增加。有许多聚氨酯产品,受价格及市场因素的制约,并未完全采用这些更环保的原材料与新工艺。 这就需要提高人们的环保认知程度及自我保护意识,并制订相关的标准和法规,使人们更多地使用环保型的聚氨酯产品。 
 
四.回收与再利用    目前全世界聚氨酯的产量达到了1000 万t/a 以上,已相当可观。其回收与再利用的问题也就更突出了。这一问题也是本行业长期关注的问题。首先是边角料及废弃品的收集,这是一项十分繁杂的工作,必需有法规和章程、有组织、有经济杠杆。在我国,这方面的工作还处在探索阶段,需要不断地去总结经验与教训,形成一套好的办法,提高废弃物的回收率。而再利用的途径,则有许多成功的技术与方法可以借鉴和采用。首先, 根据回收物的种类将其粉碎至一定大小,然后,通过下列方法之一将其成型。一种是与一定比例的粘结剂拌和,压缩、模塑成型,另一种是热压成型。也可将粉碎物作为填料加入到配方料中。对于热塑性的回收物,则可单独或与新料混配,注塑或挤出成型。另一类方法,属于化学法,有水解法、醇解法、醇胺处理等,回收多元醇,重新利用。其中二元醇醇解法是一种较为成熟的方法,已有一定规模的应用。还有,就是燃烧法,即与煤等以适当的比例掺混,燃烧产生热能加以利用,这也是较为普遍应用的一种方法。 

 聚氨酯行业在环保方面的努力,除了环保本身的重大意义外,也是该类材料与其它材料竞争的一个重要方面。在许多应用领域,各种类型材料之间的此消彼涨是经常发生的。而近期,材料之间环保优势的竞争是一大热点。只有把一种材料的优势充分发挥,而又使环保问题得到妥善解决,这种材料才能被人们普遍接受,才能存在与发展。
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