废丙烯酸聚氨酯漆渣回收研究

何传良，郭一帆，何 勰，李东风

(1 河南万邦涂料有限公司, 河南 夏邑 476400；2 河南大学化学化工学院，河南 开封 475004)

丙烯酸聚氨酯漆是涂料行业中应用最为广泛的品种之一，其硬度、柔韧性能好，具有很好的耐候性能和光泽度保持性能，表干快，大约半小时左右就能表干，应用范围广，干燥性能好，可应用于煤气管道、油罐、车辆、机床、电机、船舶、桥梁、码头、煤气柜及各类化工设备支架、管道等，也适用于蒸汽热网管道以及使用温度在140 ℃条件下的钢结构作为防锈防腐[1-3]。

然而，在丙烯酸聚氨酯漆的喷涂、滚涂或喷涂作业过程中，总是有一部分漆成为废料，或者涂漆剥落产生废漆，这些废漆干枯后形成废漆渣[4-5]。虽然这些漆渣的成分与原漆近似，但是经过凝固后，性能发生了较大的变化，再生的难度较大。由于丙烯酸聚氨酯漆渣属于国家认定的危险固体废弃物，这些废弃物需要出资通过专业的危废公司进行处理。在处理过程要浪费大量资源，还会产生废气而污染空气，存在严重的环境风险，同时由于这些废料没有被回收利用也会带来资源的短缺，给企业带来经济负担。现今随着社会对固废的安全处理和再利用的重视，如何对漆渣进行安全环保、成本低、资源利用最大化的回收利用是研发人员一直研究的方向。

本实验采用化学降解和化学改性的方法，使废丙烯酸聚氨酯漆渣完全酸化反应降解于一定温度的有机酸中，在一定温度下继续加入多元醇控制条件进行酯化反应，同时加入聚醚或聚酯改善回收漆的品质和性能，重新制得丙烯酸聚氨酯，最终加入稀释剂、过滤得到丙烯酸聚氨酯漆成品。

1 实 验

1.1 原 料

废丙烯酸聚氨酯漆渣，亚麻油酸，乙二醇，聚醚，二甲苯，氮气，豆油脂肪酸，季戊四醇，丁醇，蓖麻油脂肪酸，丙三醇，聚酯，三甲苯。

1.2 实验过程

先使废丙烯酸聚氨酯漆通过完全酸化反应降解于一定温度的有机酸中，然后在一定温度下继续加入多元醇控制反应条件进行酯化反应，同时加入聚醚或聚酯的改善再生漆的品质和性能，重新制得丙烯酸聚氨酯，最终加入稀释剂、过滤得到丙烯酸聚氨酯漆成品。实验中首先采用蓖麻油脂肪酸降解废丙烯酸聚氨酯漆渣，重点考察了降解时间对再生漆性能的影响。在此基础上，又进一步考察了亚麻油酸、豆油脂肪酸降解条件下废丙烯酸聚氨酯漆渣再生漆的性能，以上回收工艺表述具体如下所示：

(1)将蓖麻油脂肪酸升温后加入废丙烯酸聚氨酯漆渣，进一步升温至230 ℃，分别保温1 h和2 h，使废丙烯酸聚氨酯漆渣降解(取样涂在玻璃板上为无颗粒、均匀的液体)；然后降温至200 ℃左右，并加入丙三醇、聚酯进行酯化反应，同时加入二甲苯回流升温，通入惰性气体(氮气)进行保护，升温至240 ℃然后保温1 h，取样测酸价后反应物降温至150 ℃左右，加入三甲苯作为溶剂，降温至75 ℃过滤后得到再生后丙烯酸聚氨酯漆。

(2)将一定量亚麻油酸升温后，加入废丙烯酸聚氨酯漆渣，进一步升温至230 ℃，保温2 h，使废丙烯酸聚氨酯漆渣完全降解；然后降温至200 ℃左右，并加入乙二醇、聚醚进行酯化反应，同时加入二甲苯回流升温，并通入惰性气体，升温至240 ℃恒温2.5 h后，取样测酸价后降温至150 ℃，加入溶剂油二甲苯，降温至70 ℃过滤后得到再生后丙烯酸聚氨酯漆。

(3)将一定量豆油脂肪酸升温后加入废丙烯酸聚氨酯漆渣，进一步升温至230 ℃，保温2 h，使废丙烯酸聚氨酯漆完全降解；然后降温至200 ℃左右，并加入季戊四醇、聚醚进行酯化反应，同时加入二甲苯回流升温，通入惰性气体(氮气)，升温至240 ℃然后保温2 h，取样测酸价反应物降温至150 ℃，加入丁醇作为溶剂，降温至75 ℃过滤后得到再生后丙烯酸聚氨酯漆。

2 实验结果与讨论

废丙烯酸聚氨酯漆渣再生漆检测标准参照丙烯酸聚氨酯漆技术指标进行检测，丙烯酸聚氨酯漆技术主要指标如表1所示。

表1 丙烯酸聚氨酯漆技术指标Table 1 Technical specification of acrylic plyurethane paint

废丙烯酸聚氨酯漆渣经蓖麻油脂肪酸降解，再生漆指标如表2所示。从表2可以看出，经蓖麻油脂肪酸不同降解时间降解后，再生漆外观平整光滑，干燥时间、固体含量、硬度、附着力、柔韧性和耐水性均符合丙烯酸聚氨酯漆的性能指标要求。通过进一步对比可以看出，2 h降解后再生漆的硬度为0.7，表干时间为1 h，漆膜柔韧性为1 mm，其性能优于经过1 h降解后得到的再生漆，说明降解时间对丙烯酸聚氨酯漆的回收利用具有较大的影响。因此，在上述实验的基础上，均采用2 h的降解时间，进一步考察其它有机酸(亚麻油脂肪酸、豆油脂肪酸)对废丙烯酸聚氨酯漆渣的再生情况。

表2 不同降解时间丙烯酸聚氨酯再生漆性能Table 2 Performance comparison of acrylic polyurethane paints recovered by different degradation time

采用亚麻油脂肪酸、豆油脂肪酸对废丙烯酸聚氨酯漆渣进行降解，得到废丙烯酸聚氨酯漆渣再生漆，其性能如表3所示。

表3 不同有机酸降解丙烯酸聚氨酯再生漆性能Table 3 Performance comparison of acrylic polyurethane paints recovered by different degradation time

由表3可见，实验条件下利用亚麻油和豆油脂肪酸降解废丙烯酸聚氨酯漆渣，除亚麻油降解再生漆粘度指标超出国家标准外，其余检测项目均符合丙烯酸聚氨酯漆指标。

对比表2和表3可以发现，在三种有机酸中，采用豆油降解的丙烯酸聚氨酯再生漆固含量(61%)和硬度(0.8)均优于蓖麻油和亚麻油脂肪酸降解后得到的再生漆。因此，对比不同脂肪酸降解丙烯酸聚氨酯再生漆性能指标可知，采用豆油脂肪酸降解废丙烯酸聚氨酯漆的性能最优，具有最高的实用价值。

图1为经豆油脂肪酸降解再生后丙烯酸聚氨酯漆涂覆于设备表面图，由图1可见，废丙烯酸聚氨酯漆渣经豆油脂肪酸降解的再生漆完全可以再利用，涂覆表面光滑平整，具有很好的效果，使得废丙烯酸聚氨酯漆渣无需通过危废公司进行处理，节约了废漆处理的成本，避免产生二次污染，并且充分实现了固体废弃物的回收再生及有价值利用。

图1 豆油降解丙烯酸聚氨酯再生漆涂覆设备图Fig.1 Painting equipment diagram of acrylic polyurethane paint with soybean oil degradation and regeneration

3 结 语

本文通过化学降解和化学改性的方法，采用不同有机酸降解废丙烯酸聚氨酯漆渣，实验结果表明采用蓖麻油和豆油脂肪酸降解废丙烯酸聚氨酯漆渣可再生且再生漆符合相关质量标准，废丙烯酸聚氨酯漆渣无需通过危废公司进行处理，节约了废漆处理的成本，避免产生二次污染，具有非常重要的实用价值，并且对其他类型废漆渣的回收也具有很好的指导意义。