变废为宝！

高分子材料是高新技术发展的产物，高分子材料以其特有的功能和优越性逐渐应用于人们生产、生活的方方面面，聚氨酯（PU）作为一种高分子材料，被用作热固性泡沫广泛应用于床垫家具、隔热隔音、汽车、鞋类及建筑材料等领域。

亮点

近期，西北大学的William R. Dichtel教授将二月桂酸二丁基锡（DBTDL）引入交联的PU泡沫中，通过动态氨基甲酸酯交换反应使泡沫具有可塑性，然后使用双螺杆挤出机去除泡沫中的空气，形成一种比原PU泡沫价值更高的材料，这种材料具有较强重塑性，可加工成坚硬耐用的塑料或柔软弹性的薄膜，用于汽车保险杠、表带、购物车或滑板轮等产品。这项技术将使商用PU废料进一步回收利用，并推动其他热固性材料再处理的进一步发展！

PU泡沫的再处理过程

如图1所示，研究人员首先将PU泡沫与DBTDL催化剂溶液混合，并在高温下进行熔融处理；然后通过双螺杆挤出机将处理后的PU泡沫再加工成具有优异机械性能的薄膜或条状，这种方法不仅能够有效地去除泡沫中的空气，而且效率较高，能够快速将泡沫重塑。

图1.PU泡沫的再处理过程

DBTDL催化剂的作用

为了确定DBTDL的添加在PU处理中的作用，研究人员使用无催化剂的PU膜进行了对比测试。图2的应力松弛分析结果显示，经DBTDL催化剂处理得到的薄膜可迅速恢复应力，在处理过程中会经历快速的动态转换；而无催化剂的薄膜松弛应力要慢得多，并且显示出较差的可再加工性，表明DBTDL催化剂的使用促进了PU泡沫的再处理。

图2. PU膜的性能表征

压缩模塑法和双螺杆挤出法的对比

图3显示了研究人员通过传统压缩模塑法和双螺杆挤出法对PU泡沫再处理的对比，可以看出压缩模塑法对PU泡沫的后处理效果较差，而通过双螺杆挤出机则能够有效地将泡沫中的空气去除，得到具有优异机械性能的材料；SEM表征结果也明显看出，与压缩模塑相比，双螺杆挤出机得到的材料质地均匀，不存在明显的空隙。

图3. 压缩模塑和双螺杆挤出得到的PU膜及SEM表征

随后，为了确定这种双螺杆挤出法的实际意义，研究人员对挤出的薄膜进行了拉伸测试。结果如图4所示，与传统压缩模塑法相比，材料在双螺杆挤出机的挤出过程中空气去除完全，机械性能均得到很好的恢复，而压缩成型得到的材料空气无法完全去除，拉伸强度大大降低，这也证实了空气去除对PU从泡沫到薄膜的再加工过程中性能的提升至关重要。

图4. PU膜的性能表征

市售PU泡沫的再处理

最后，研究人员将此方法应用于从消费品中提取的PU泡沫，并设想该方法可用于处理每年产生的大量PU废料，研究人员购买了商用PU泡沫塑料，并使用DBTDL催化剂进行微混合和挤出处理。

结果如图5所示，尽管商用PU泡沫包含催化剂、表面活性剂、阻燃剂和稳定剂等添加剂，但仍然能够通过微复合和挤出过程进行后处理，这表明该方法对商业PU材料同样具有较强的适用性，可将其进一步进行回收再加工，证明了这种方法对商业PU泡沫废料进行回收利用的潜力。

图5. 市售PU泡沫的再处理

在本篇文章中，研究人员成功证明了通过引入DBTDL为催化剂来使PU热固性塑料进行再加工处理，使用工业上的双螺杆挤出技术有效地从PU泡沫中除去空气，从而对PU泡沫进行再加工，并证明了这种再处理方法对市售PU泡沫的适用性。我们相信，这项技术不仅能够将各种PU废料回收再处理成高价值的材料，为工业界对PU泡沫废料的回收利用铺平了道路，而且将极大地激发其他市售工业材料的回收利用！