在常温下快速生产无异氰酸酯、生物基聚氨酯泡沫已成为现实

比利时列日大学的研究人员刚刚开发出一种创新的工艺，通过使用室温配方的快速发泡技术，生产无异氰酸酯、可回收和生物基聚氨酯（PU）泡沫。这一创新提供了一种尖端替代方案，取代了传统的基于有毒异氰酸酯的工艺。

聚氨酯泡沫（PU）几十年来一直是通过有毒的异氰酸酯化学制成的，目前受到严格的使用限制，但仍然是我们日常生活中不可或缺的材料。刚性PU泡沫在地板、墙壁和屋顶的隔热板上以及冰箱门上的使用，能显著减少我们的能源需求。而其柔软版本主要用于床垫、沙发、汽车座椅和运动鞋鞋底等舒适应用，同时也用作声学隔音或吸震材料。

虽然目前正在开发各种PU回收策略，但对PU泡沫的终端管理仍然需要改进。此外，泡沫行业的许多客户正在寻找无异氰酸酯甚至理想情况下是生物基材料。人们正在积极寻求利用本地资源生产泡沫的替代方案，并使其易于回收。特别是当必须考虑到现有工业发泡基础设施的改造时，开发这种循环和更加可持续的泡沫代表着一个重大挑战。

"在2022年，我们推出了第一种可回收的无异氰酸酯聚氨酯泡沫（NIPU）生产工艺，该工艺使用水来产生发泡剂（CO2），这是迄今为止报道的最简单和最经济的系统,"列日大学大分子材料教育与研究中心（CERM）的化学家克里斯托夫·德特朗布勒解释道。 "这项技术模仿了传统PU的发泡过程，但没有使用有毒的异氰酸酯。它基于对配方进行添加的水和催化剂，其中包括环状碳酸酯和胺。部分环状碳酸酯被转化为发泡剂（CO2），从而扩张基体，另一部分则有助于其形成和硬化。"由于这种发泡过程需要进行热处理，因此非常适合在加热模具中制造NIPU泡沫，即用于复杂形状的泡沫（汽车座椅、鞋底等）。然而，对于许多泡沫生产商要求的室温快速发泡来说，这种方法并不适用。

"在一项新的研究项目中，我们刚刚申请了专利，演示了如何利用这一工艺在短时间内从室温配方中生产NIPU泡沫，仍然使用水来生成发泡剂," CERM研究员马克西姆·布尔吉尼翁解释道。 "这个想法是创建级联反应，可以自发和快速地生成，从而加速制造NIPU基体和通过模拟传统的异氰酸酯工艺进行发泡。几乎所有PU泡沫的应用，无论是刚性还是柔软的，都可以使用这项技术来实现，而无需使用外部热源来制造。此外，可以在不到两分钟内轻松生产出含有70-90%生物基含量的泡沫," 马克西姆·布尔吉尼翁补充道。

这种创新技术简单、模块化、鲁棒且非常易于实施。"现在唯一剩下的就是说服那些非常保守的PU泡沫生产商，采用这种工艺生产预期将满足新立法要求、社会需求和我们可持续发展迫切需求的下一代泡沫材料," 克里斯托夫·德特朗布勒总结道。