列日大學(xué) CERM(高分子教育與研究中心)的研究人員剛剛開發(fā)出一種創(chuàng)新工藝，利用室溫配方快速發(fā)泡技術(shù)生產(chǎn)不含異氰酸酯、可回收的生物基聚氨酯 (PU) 泡沫。
這項創(chuàng)新為基于有毒異氰酸酯的傳統(tǒng)工藝提供了尖端的替代方案。該研究發(fā)表在《美國化學(xué)會雜志》上。
聚氨酯泡沫 (PU) 幾十年來一直通過有毒的異氰酸酯化學(xué)物質(zhì)生產(chǎn)，目前其使用受到嚴格限制，但仍然是我們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚牟牧稀．斢米鞯匕?、墻壁、屋頂以及冰箱門的隔熱板時，硬質(zhì) PU 泡沫是大幅減少我們能源需求的主要因素。在其柔性版本中，這些泡沫主要用于床墊、沙發(fā)、汽車座椅和運動鞋鞋底的舒適應(yīng)用，也可用于隔音或減震材料。
盡管目前正在制定各種聚氨酯回收策略，但聚氨酯泡沫的報廢管理仍然存在問題。此外，泡沫行業(yè)的許多客戶正在尋找不含異氰酸酯且理想的生物基材料。研究人員正在積極尋找利用當?shù)乜捎觅Y源生產(chǎn)泡沫的替代方案，同時使它們易于回收。開發(fā)這種循環(huán)且更可持續(xù)的泡沫是一項重大挑戰(zhàn)，特別是當必須考慮改造現(xiàn)有工業(yè)發(fā)泡基礎(chǔ)設(shè)施時。
CERM 的化學(xué)家 Christophe Detrembleur 解釋道：“2022 年，我們推出了首個可回收的無異氰酸酯聚氨酯泡沫 (NIPU)制造工藝，用水生產(chǎn)發(fā)泡劑 (CO2)，這是迄今為止報道過的最簡單、最經(jīng)濟的系統(tǒng)。”大分子教育與研究中心)。
“這項技術(shù)模仿了傳統(tǒng)聚氨酯的發(fā)泡，但不使用有毒的異氰酸酯。它是基于使用水和添加到由環(huán)狀碳酸酯和胺組成的配方中的催化劑。部分環(huán)狀碳酸酯轉(zhuǎn)化為發(fā)泡劑( CO2) 使基質(zhì)膨脹，另一部分有助于基質(zhì)的形成和硬化。”
由于這種發(fā)泡工藝需要進行熱處理，因此非常適合在加熱模具中制造 NIPU 泡沫，即復(fù)雜形狀的泡沫(汽車座椅、鞋底等)。然而，它不適應(yīng)許多泡沫生產(chǎn)商要求的室溫快速發(fā)泡。
CERM 研究員馬克西姆·布爾吉尼翁 (Maxime Bourguignon) 解釋道：“在剛剛申請專利的新研究項目中，我們正在演示該工藝如何在創(chuàng)紀錄的時間內(nèi)從室溫配方中生產(chǎn) NIPU 泡沫，同時仍然使用水來生成發(fā)泡劑。” 。“我們的想法是創(chuàng)造自發(fā)且快速發(fā)生的級聯(lián)反應(yīng)，從而通過模仿傳統(tǒng)的異氰酸酯工藝來加速 NIPU 基質(zhì)的制造及其發(fā)泡。
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