芳纶改性再生聚氨酯的研究(2)
1.1芳纶改性再生聚氨酯的研究进展
1.1.1 芳纶的化学和物理性质
芳纶纤文是由聚对苯二甲酰对苯二胺（PPDA）的液晶溶液经干喷湿纺工艺成型而制得，按分子结构称为“芳香聚酰胺纤文”，美国商品名为Kevlar纤文 。早在1968年美国杜邦公司就开始了芳香聚酰胺橡胶的合成及成纤工艺研究，于1972年杜邦公司实现了聚对苯二甲酰对苯二胺纤文的工业化生产[3]，称为B纤文，规模为2000吨/年，1973年改名为Kevlar纤文。芳纶是一种由高度取向结晶微区组成的材料，具有一些缺陷和空隙，但没有无定形区。由于分子链段中庞大苯环的位阻作用，酰胺基团较难与其它原子或基团发生反应，具有化学惰性，因而芳纶纤文同基体的粘合性很差，必须进行一定的工艺处理使纤文表面取向降低或增加一定数量的活性基团，如—COOH，—OH,=CO和—NH2等，这些基团可与基体间形成反应性共价键结合，从而提高复合材料的界面剪切强度和剥离强度。
通过芳纶纤文具有密度小、模量高、强度高、伸长率低等特点。芳纶的这种性质主要由其高结晶、高取向的大分子结构所决定的。它是一种高强度、高模量、低密度的有机纤文，它的强度比碳纤文高，质量比玻璃纤文、碳纤文都轻，热膨胀系数低，抗疲劳性好，具有一定的竞争能力。由于芳纶纤文具有各异性，且压缩强度、剪切强度与其断裂强度相比要低得多；而纤文的弯曲是由弯曲、压缩及拉伸三方面性能决定的，因此芳纶的弯曲强度比拉伸强度要差得多。由于芳纶纤文分子取向度高，横向联系弱，从而使其剪切强度弱、扭转疲劳性差。
1.1.2全球聚氨酯的发展现状和趋势
1.1.3聚氨酯的再生
随着聚氨酯（PU）材料在国民经济中的用途越来越广，用量越来越大，其废弃物的回收再利用也日益受到人们的重视。废旧聚氨酯主要包括生产厂的边角废料、模具溢出料，报废汽车、冰箱中的聚氨酯泡沫及弹性体，废旧鞋底和废旧PU革、氨纶旧衣物等。当前聚氨酯的回收利用主要有三种方法：物理法、能源法、化学法[8]。
(1)物理法、能源法
物理法已有许多报道和实用技术， 该方法回收的PU生产的制品性能较差，只适用于低档制品。能源回收是通过将废料焚烧来回收热量，这种方式会造成二次污染，基本不再使用。
当物理回收方法受到技术和经济上限制时，就需要采取化学法回收。因此化学法回收聚氨酯一直是化学家们研究的热点和发展方向 [9]。
(2)化学回收
聚氨酯的化学回收技术，是指聚氨酯树脂在化学降解剂的作用下，降解成低相对分子质量的成分。目前聚氨酯回收利用的主要方法是化学回收法, 即在化学试剂、催化剂、热量存在条件下, 将聚氨酯降解成为可重新利用的低聚物或者小分子化合物, 从而实现废弃物的循环利用。根据降解剂的种类和降解条件的不同, 化学回收法可以分为水解法、碱解法、胺解法、醇解法等。其中醇解法因其温和的反应条件和反应产物的良好性能而得到广泛的关注[10]。醇解法的基本原理是利用烷基二醇为分解剂,在150~ 250℃ 温度范围内, 使聚氨酯废料中的氨基甲酸酯基断裂, 即氨基甲酸酯基团与烷基二醇进行酯交换反应, 氨基甲酸酯基团被短的醇链取代, 释放出长链多元醇。化学法回收聚氨酯一直是化学家们研究的热点和发展方向。
1.1.4 聚氨酯醇解法
醇解法的基本原理与水解法相近，但与水解法不同的是醇解产物可以直接使用。醇解法一般采用低分子醇和催化剂在一定温度下，将聚氨酯降解成低分子量液体，这是将聚氨酯废料变成原料回收利用的一种基本方法。一些研究表明选择合适的降解剂和降解条件可以获得高质量的多元醇，解决聚氨酯回收问题[11]。
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