Жакупова
А.Н., Евсеева Е.Ю.
Инновационный
Евразийский Университет, Казахстан
Утилизация и вторичная переработка полиуретановых отходов
В связи с высокими темпами производства и потребления синтетических полимерных материалов, а именно полиуретанов, образуются производственные отходы, а также изделия, вышедшие из
эксплуатации, что приводит к экологическим
и экономическим проблемам. Благодаря высокой эффективности наиболее широкое распространение по переработке
полиуретановых отходов получил процесс гликолиза, который позволяет получать
вторичные полиолы.
Производство полиуретанов является развивающейся отраслью
промышленности.
Полиуретан применяется
во всех сферах промышленности:
- для изготовления самых
разнообразных уплотнений;
- для изготовления эластичных
форм;
- для изготовления
декоративных камней;
- для изготовления
защитных покрытий;
- для изготовления
лакокрасочных изделий;
- для изготовления
клеев;
- для изготовления
герметиков;
- для изготовления
деталей машин (валов, роликов, пружин);
- для изготовления
изоляторов;
- для изготовления
древесностружечных плит;
- для изготовления полимербетонов;
- для изготовления
пенопластов, имитирующих древесину.
Благодаря высокой
износостойкости полиуретана, из него изготавливаются подошвы обуви, втулки, прокладки
для фиксации абразивных камней в промышленности [1].
Также применяется во
вспененном виде и часто применяется в строительстве. Он обладает высокой
водостойкостью, низкой плотностью. Из вспененного полиуретана изготавливают
теплоизоляцию, элементы мягкой мебели декора, такие как колонны, карнизы и т.д.
В строительстве так же
очень популярен жидкий полиуретан, который чаще всего используют для создания
полиуретановой кровли. Строительство является основной отраслью для применения полиуретановых
изделий.
Полиуретан листовой
используется в автомобильной и других отраслях промышленности. Для изготовления
медицинских изделий, уплотнительных колец авто применяется литьевой полиуретан.
Предприятия, которые производят полиуретан, должны обеспечить заботу об
окружающей среде, которая должна
проявляться в политике строгого контроля над производимыми материалами, и их
применением: сырье и конечный продукт должны быть приемлемы для вторичной
переработки и не должны оказывать вредного воздействия на окружающую среду.
Таким образом, вторичная
переработка не только увеличивает коэффициент использования сырьевых ресурсов,
но и сокращает загрязнение окружающей среды. Поэтому все работы, направленные
на решение этого вопроса, являются актуальными.
Проанализировав литературные источники по исследуемому вопросу, выбраны
легко реализуемые на предприятии пути утилизации полиуретановых отходов.
На сегодняшний день выделяют три способа переработки отходов полиуретана:
1) физическая переработка
2) химическая переработка
3) рекуперация энергии
Все вышеперечисленные пути утилизации находят свое применение, однако избрание
того или иного способа зависит от объема отходов.
Физическая или механическая переработка полиуретанов находят применение
в промышленности. Наиболее приемлемым видом физической переработки эластичных
пенополиуретанов является так называемое "склеивание". Перерабатываемые
прокладочные материалы измельчаются, а затем склеиваются связующими веществами,
основу которых составляют материалы, из которых изготавливается эластичный
пенополиуретан. Такие материалы обладают высокой плотностью, и применяются при
изготовлении ковровых подкладок, подлокотников и подголовников автомобилей.
Процесс физической переработки пригоден для малых объемов отходов
сырья. В качестве наиболее перспективного способа утилизации больших объемов полиуретановых
отходов предлагается применять способ высокотемпературного гликолиза в том
случае, если первоначальные материалы одинаковы или схожи по составу.
Как бы ни была эффективна физическая и химическая утилизация, часть
отходов оказывается непригодной для вторичной переработки, и тогда накопленная
энергия материалов с углеводородной основой может быть использована при
переводе (рекуперации) в тепловую энергию [2].
Химическая переработка. Деполимеризация (расщепление полимеров
на более простые молекулы при сохранении неизменного процентного состава) полиуретана
на химические компоненты, известная как хемолиз, наиболее эффективна, когда
исходные отходы полиуретана имеют известный и однородный химический состав.
Химический тип полиуретановой продукции, изготовленной из переработанных мономеров,
аналогичен исходным продуктам и обладает теми же эксплуатационными качествами.
Существуют три
типа хемолиза:
1) гидролиз. В его
процессе полиуретановые отходы вступают в реакцию с водой при нагревании под
давлением и производят диамины и полиэфирполиолы.
2) гликолиз.
Полиуретановые отходы при температуре выше
200°C вступают в реакцию с диолами в присутствии
катализатора.
3) аминолиз. В
ходе аминолиза пенополиуретан при нагревании под давлением вступает в реакцию с
аминами, такими как этаноламин, дибутиламин, дибутиламин, лактамы и аддукты
лактамов.
Recyclate Polyol 
Рисунок 1 - Процесс гликолиза:
гликоль - катализатор - полиуретан/отходы - деаминирование - реактор - фильтр -
рециклат полиола.
В категорию химической переработки ещё
включается пиролиз, при котором смеси полиуретана и других отходов пластмассы
нагреваются без доступа кислорода [3].
Конечным продуктом процесса являются газы и масла, которые впоследствии используются как топливо и химическое сырье. Далее
проводится гидрогенизация, при которой продукты пиролиза вступают в реакцию с
водородом для производства более чистых газов и масел. Брикетированные отходы
полиуретана применяются в качестве восстановителя железной руды.
В настоящее время вопрос вторичной
переработки и утилизации отходов полиуретана встал особенно остро. Среди причин
актуальности этой проблемы закрытие свалок, повышение стоимости вывоза отходов,
правительственные постановления, устанавливающие квоты на переработанные
пластмассы.
Таким образом, предприятия, специализирующиеся
на производстве полиуретана, должны вести контроль за качеством и безопасностью
производимого материала, в результате чего конечный продукт не должен оказывать
негативного влияния на здоровье человека и природу.
Литература: