محققان [۱]CERM (مرکز آموزش و تحقیقات ماکرومولکولها) در دانشگاه لیژ (University of Liege) به تازگی فرآیندی نوآورانه برای تولید فومهای پلی یورتان (PU) بدون ایزوسیانات، قابل بازیافت و زیستپایه را با استفاده از فناوری فومسازی سریع برای فرمولاسیون های تشکیل شونده در دمای اتاق، ایجاد کردهاند.
این نوآوری، جایگزینی پیشرفته برای فرآیند تولید سنتی فوم ها برپایه ایزوسیانات های سمی است. این مطالعه در مجله American Chemical Society منتشر شده است.
فوم های پلی یورتان که دهه هاست توسط ایزوسیانات سمی تولید می شوند و در حال حاضر تحت محدودیت های سختی مورد استفاده قرار می گیرند، همچنان موادی ضروری در زندگی روزمره بشمار می روند. فوم های PU سفت و سخت بازیگران اصلی در تولید پانل های عایق حرارتی در کف، دیوارها و سقف ها و همچنین در درب های یخچال هستند. نوع منعطف این فوم ها، عمدتاً در تشکها، مبلها، صندلیهای ماشین و زیره کفشهای ورزشی و همچنین برای عایقهای صوتی یا مواد ضربهگیر استفاده میشوند.
اگرچه استراتژی های مختلفی برای بازیافت PU در حال حاضر در حال توسعه است، اما مدیریت پایان عمر[۲] فوم های PU همچنان مشکل ساز است. علاوه بر این، بسیاری از مشتریان فوم به دنبال محصولات بدون ایزوسیانات و زیست پایه هستند. محققان به شدت به دنبال روش های جایگزین برای تولید فومها با بهرهبرداری از منابع محلی در دسترس هستند که بازیافت آنها را آسان کند. ایجاد چنین فومهای بازیافت شونده و پایدار، بهویژه زمانی که مقاومسازی زیرساختهای صنعتی موجود باید در نظر گرفته شود، چالشی بزرگ به شمار می رود.
کریستوف دترمبلور (Christophe Detrembleur)، یکی از شیمیدانان حاضر در مرکز CERM توضیح می دهد: در سال ۲۰۲۲، ما اولین فرآیند تولید فوم پلی یورتان بدون ایزوسیانات ([۳]NIPU) که از آب جهت تولید عامل فومزا (CO2) استفاده می کند را به عنوان ساده ترین و مقرون به صرفه ترین سیستمی که تاکنون گزارش شده است، معرفی کردیم.
“این فناوری از روش تولید فوم های PU معمولی تقلید می کند، اما بدون استفاده از ایزوسیانات های سمی. فناوری مذکور، برپایه استفاده از آب و کاتالیزوری است که به فرمولاسیون متشکل از کربنات ها و آمین های حلقوی اضافه می شود. بخشی از کربنات های حلقوی به عامل فوم زا تبدیل می شود (CO2) که ماتریس را منبسط می کند و بخشی دیگر به تشکیل و سخت شدن آن کمک می کند.” از آنجایی که این نوع فرآیند تشکیل فوم نیاز به عملیات حرارتی دارد، برای تولید فوم های NIPU در قالب های گرم، به عنوان مثال برای تولید فوم های با اشکال پیچیده (صندلی ماشین، زیره کفش و غیره)، بسیار مناسب است. با این حال، از این فرآیند نمی توان برای فوم شدن سریع در دمای اتاق که مورد نیاز بسیاری از تولیدکنندگان فوم است، استفاده کرد.
ماکسیم بورگینیون (Maxime Bourguignon)، محقق CERM توضیح میدهد: “در یک پروژه تحقیقاتی جدید، که به تازگی عملیات ثبت اختراع آن انجام شده است، نشان دادیم که چگونه این فرآیند میتواند به تولید فومهای NIPU از فرمولاسیونهای پخت شونده در دمای اتاق در مدت زمانی بیسابقه منجر شود که در آن نیز از آب برای تولید عامل فوم کننده استفاده می شود. ایده ما این است که واکنشهای آبشاری ایجاد کنیم که بهطور خود به خود و سریع پیش می روند و در نتیجه سرعت تولید ماتریس NIPU و فوم شدن آن با تقلید از فرآیند سنتی برپایه ایزوسیانات افزایش مییابد.”
“بنابراین، تولید تقریباً تمام فومهای PU، چه سخت و چه نرم را میتوان با استفاده از این فناوری و بدون نیاز به استفاده از منبع حرارت خارجی برای تولید آنها، در نظر گرفت. علاوه بر این، فوم های دارای محتوای زیست پایه بالا (۹۰-۷۰٪) نیز می توانند به راحتی با این فناوری و در کمتر از دو دقیقه تولید شوند.”
این فناوری نوآورانه، یک فناوری ساده، مدولار و قوی بوده و پیاده سازی آن بسیار آسان است. دترمبلور در پایان میگوید: “تنها چیزی که اکنون باقی مانده این است که تولیدکنندگان فوم PU را که بسیار محافظهکار هستند متقاعد کنیم تا از این فرآیند برای تولید نسل بعدی محصولات فومدار خود، که انتظار میرود پاسخگوی الزامات قانونی جدید، نیازهای اجتماعی و الزامات پایداری باشند، استفاده کنند.”
برای اطلاعات بیشتر به مقاله زیر رجوع شود:
Maxime Bourguignon et al, Cascade Exotherms for Rapidly Producing Hybrid Nonisocyanate Polyurethane Foams from Room Temperature Formulations, Journal of the American Chemical Society (2023). DOI: 10.1021/jacs.3c11637
- Center for Education and Research on Macromolecules
- End-of-Life
- Non-Isocyanate Polyurethane
بدون دیدگاه