在环境温度下快速生产不含异氰酸酯的生物基聚氨酯泡沫

列日大学 CERM(高分子教育与研究中心)的研究人员刚刚开发出一种创新工艺，利用室温配方快速发泡技术生产不含异氰酸酯、可回收的生物基聚氨酯 (PU) 泡沫。

这项创新为基于有毒异氰酸酯的传统工艺提供了尖端的替代方案。该研究发表在《美国化学会杂志》上。

聚氨酯泡沫 (PU) 几十年来一直通过有毒的异氰酸酯化学物质生产，目前其使用受到严格限制，但仍然是我们日常生活中必不可少的材料。当用作地板、墙壁、屋顶以及冰箱门的隔热板时，硬质 PU 泡沫是大幅减少我们能源需求的主要因素。在其柔性版本中，这些泡沫主要用于床垫、沙发、汽车座椅和运动鞋鞋底的舒适应用，也可用于隔音或减震材料。

尽管目前正在制定各种聚氨酯回收策略，但聚氨酯泡沫的报废管理仍然存在问题。此外，泡沫行业的许多客户正在寻找不含异氰酸酯且理想的生物基材料。研究人员正在积极寻找利用当地可用资源生产泡沫的替代方案，同时使它们易于回收。开发这种循环且更可持续的泡沫是一项重大挑战，特别是当必须考虑改造现有工业发泡基础设施时。

CERM 的化学家 Christophe Detrembleur 解释道：“2022 年，我们推出了首个可回收的无异氰酸酯聚氨酯泡沫 (NIPU)制造工艺，用水生产发泡剂 (CO 2 )，这是迄今为止报道过的最简单、最经济的系统。”大分子教育与研究中心)。

“这项技术模仿了传统聚氨酯的发泡，但不使用有毒的异氰酸酯。它是基于使用水和添加到由环状碳酸酯和胺组成的配方中的催化剂。部分环状碳酸酯转化为发泡剂( CO 2 ) 使基质膨胀，另一部分有助于基质的形成和硬化。”

由于这种发泡工艺需要进行热处理，因此非常适合在加热模具中制造 NIPU 泡沫，即复杂形状的泡沫(汽车座椅、鞋底等)。然而，它不适应许多泡沫生产商要求的室温快速发泡。

CERM 研究员马克西姆·布尔吉尼翁 (Maxime Bourguignon) 解释道：“在刚刚申请专利的新研究项目中，我们正在演示该工艺如何在创纪录的时间内从室温配方中生产 NIPU 泡沫，同时仍然使用水来生成发泡剂。” 。 “我们的想法是创造自发且快速发生的级联反应，从而通过模仿传统的异氰酸酯工艺来加速 NIPU 基质的制造及其发泡。

“因此，几乎所有 PU 泡沫的应用，无论是硬质还是软质，都可以使用这项技术，而无需使用外部热源进行制造。此外，泡沫具有高生物基含量 (70%–90%)不到两分钟即可轻松制作。”

这项创新技术简单、模块化、稳健且非常易于实施。 “现在剩下的就是说服非常保守的聚氨酯泡沫生产商使用这一工艺来生产下一代泡沫材料，这些材料有望满足新的立法要求、社会需求和我们的可持续发展要求，”Detrembleur 总结道。