三聚氰胺再生泡绵的制备及其应用

李成波，徐 莉，孙 伟

(河南省中原大化集团有限责任公司，河南 濮阳 457004)

三聚氰胺泡绵是以三聚氰胺甲醛树脂为原料经高温发泡制成可弯曲的柔性的开放式泡沫，其稳定的化学结构和三维网状交联体系使其具有独特的化学和物理稳定性，在弱酸和弱碱环境下不会老化、分解，无残存游离甲醛，其卫生性可达到食品卫生级要求，且具有卓越的吸声性、阻燃性、隔热性、耐湿热稳定性、卫生安全性及良好的二次加工性等综合性能，这些特性使三聚氰胺泡绵产品广泛应用于建筑业、车辆制造、工厂建设、热力工程、设备装置、空调系统、航天航空航海、电子产品、生物治污工程、日用清洁等领域[1-2]。但在生产三聚氰胺泡绵的过程中产生了大量的边角料，这些边角料密度小，质量轻，难以降解，堆置时占用大量土地资源，因此三聚氰胺泡绵废料的资源再利用是一个非常重要的领域。

目前三聚氰胺泡绵废料处理方法通常采用以下方法：①燃烧回收热能。三聚氰胺泡沫塑料中主要含有碳、氢、氧和氮元素，与空气中的氧燃烧，产生大量的热能，可取代部分煤，作为锅炉的燃料，但是在焚烧的过程中有可能燃烧不完全，会产生有毒气体，如HCN、氨气等，对大气造成污染。②掩埋。由于泡沫塑料体积大，难以降解，会占用大量的土地资源。③化学回收。采用醇解、碱解和水解等化学方法回收，这种方法不仅可以减少废弃物，实现泡绵的循环利用，但是化学回收步骤复杂，投入大，工业实现难度较大。④直接回收利用。直接回收利用可以变废为宝，提高材料利用率，减少对环境的污染[3-4]。本文详细研究了直接回收利用方法解决三聚氰胺海绵边角料问题。

1 试验部分

1.1 主要原料

三聚氰胺泡绵；三聚氰胺泡绵碎料(粉碎至125 μm备用)；胶黏剂A、B、C和实验室自制氨基树脂胶D，三聚氰胺碎绵与胶黏剂A、B、C和D按照一定比例压制后得到的再生绵分别命名为再生绵A、再生绵B、再生绵C和再生绵D；无机阻燃剂。

1.2 三聚氰胺再生泡绵的制备

三聚氰胺泡绵边角料经粉碎机粉碎成碎块，加入胶黏剂搅拌均匀，然后在钢制方槽中加压8 h以上制成三聚氰胺再生绵。

1.3 测试与表征

三聚氰胺再生泡绵表观密度根据GB/T6343-2009标准测量；根据GB/T6344-2008在万能材料试验机测试再生绵的拉伸强度；根据GB/T6670-2008在回弹仪上测试再生绵的回弹率；根据ASTM D1621-2010在万能材料试验机上测试泡绵的压缩性能。根据GB/T2406.2-2009的标准测量在南京江宁仪器有限公司生产的JF-3测试极限氧指数[5-9]。

2 结果与讨论

2.1 三聚氰胺再生绵物性指标

根据GB/T6343-2009等国家标准分别测得再生绵A、B、C和D的表观密度、回弹、拉伸强度和压缩硬度等物性指标。如表1所示，结果表明回收利用的三聚氰胺再生绵表观密度偏大，在拉伸强度和压缩强度等指标明显提高，说明三聚氰胺再生绵的性能相比三聚氰胺泡绵有明显提高。

表1 再生绵的物性指标

2.2 三聚氰胺再生绵的氧指数分析

氧指数可以用来评价材料的燃烧性能的一个指标，三聚氰胺泡绵在高温会分解出性质稳定的氮气，可以达到隔绝空气而起到阻燃的目的。三聚氰胺再生绵的氧指数都大于27%，表明制备的泡沫塑料都属于难燃材料，同时以自制氨基胶黏剂的三聚氰胺再生绵的氧指数最大，归功于氨基胶黏剂的阻燃程度高。三聚氰胺再生绵的氧指数：再生绵A33.2，再生绵B36.8，再生绵C35.2，再生绵D38.5。

3 三聚氰胺再生绵的工艺流程

三聚氰胺泡绵边角料经粉碎机粉碎成为125 μm，经碎绵输送风机加入三聚氰胺再生绵罐，按照一定的比例加入自制的氨基树脂胶并与三聚氰胺碎绵搅拌均匀，然后在钢制方槽中加压8 h以上制成三聚氰胺再生绵。从外观上来看，利用胶黏剂D得到的再生绵D结构紧致，且性能优异，所以就采用胶黏剂D制备三聚氰胺再生绵，其流程简图见图1。

图1 三聚氰胺再生绵制备工艺流程

该工艺使得物料在生产流程中始终保持理化性质，线性均一，实现三聚氰胺再生绵连续可控生产，且具有工厂占地面积小，基本投资低，生产成本低，回收再生产过程中没有三废产生，达到保护环境，变废为宝，材料利用率高的目的。

4 三聚氰胺再生绵的应用前景

4.1 建筑行业阻燃保温材料

传统有机保温材料的阻燃能力有限，造成或者间接造成了多场严重的火灾，为有效防止建筑外墙保温系统引发火灾事故，住房标准明确规定民用建筑外保温材料的燃烧性能宜为A级。将无机阻燃剂与三聚氰胺碎绵充分混合，加入胶黏剂混合均匀后，加入三聚氰胺再生绵制备容器中压制成型，同时依靠控制三聚氰胺碎绵和阻燃剂质量比例，还能达到满足建筑材料燃烧等级为A级的阻燃性能产品。该材料不仅具有阻燃保温功能，而且还有质量轻、压缩强度高和成本低廉的特点。

4.2 复合吸音材料

三聚氰胺泡绵是一个充分开孔的三维网络结构体系，开孔率高达99%，使得声波能够方便有效地进入泡绵的深层并转变为网格振动被消耗和吸收掉，有效地消除反射波。三聚氰胺泡绵可以应用于受高强度噪声影响的工作区。三聚氰胺再生绵工艺未改变三聚氰胺泡绵本身的结构特点，所以也具备优异的吸声性能。三聚氰胺再生绵可以与金属或者塑料覆盖层组成的复合层结构可以使工作区的噪声减弱，产生极为舒适的声音效果[13]。

4.3 清洁材料

三聚氰胺泡绵具有微孔结构和回弹性能，同时其硬度近似于玻璃的硬度，清洁污渍类似于软砂纸打磨，无需使用清洁剂。三聚氰胺再生绵工艺未改变三聚氰胺泡绵本身的结构特点，所以也可以用再生绵擦洗顽固污渍，用水清洗后干净如新，不但方便省力，还避免了使用化学清洁剂带来的毒副作用，受到消费者青睐。

5 结论与展望

三聚氰胺泡绵具有优异的物理化学性能，广泛应用于多种领域，但是在生产制造泡绵的过程中，往往会产生不少的边角料，如何使用边角料，提高材料利用率，减少对环境的二次污染，如何促进节能循环型经济的发展，是每一个生产制造三聚氰胺泡绵厂家必须考虑解决的问题。采用三聚氰胺再生绵工艺，有效地解决了三聚氰胺泡绵边角料的问题，且具有阻燃吸音、耐化学品和卫生等特性，可以应用于阻燃保温、吸音材料和日用化学品等领域，但是目前三聚氰胺再生绵的应用领域还不被市场接受。今后还需要解决以下问题。①加大产学研投入，解决目前产品存在的问题与不足；②积极开发新的应用领域，拓宽市场。