目前,德国弗劳恩霍夫应用研究所(Fraunhofer IAP) 的团队已经开发了一种以二氧化碳为原料的无异氰酸酯的聚氨酯(NIPU),该材料成功加工成粘合剂、泡沫和管材。
在Fraunhofer IAP最近发表的采访中,聚合物合成部门的研究助理ChristophHerfurth博士表示,这项工作是在CO2NIPU项目下进行的。
CO2NIPU是可持续、安全和创新,将二氧化碳用于无异氰酸酯聚氨酯的材料,为广泛的应用量身定制材料性能。
据Herfurth介绍,该开发是与弗劳恩霍夫大学UMSICHT、ICT和IFAM合作完成的。
它使用来自化学回收聚氨酯的二氧化碳和胺,创造出具有定制材料性能的更可持续的聚氨酯版本。
氨基甲酸酯最初是由二氧化碳合成的,以取代异氰酸酯作为热塑性聚氨酯的组成部分。这形成了一种模块化系统,可以更好地控制材料性能。然后对合成进行优化,以允许在中试工厂规模上进行加工。
根据Herfurth的说法,一个关键的驱动因素是欧盟对异氰酸酯的规定收紧。自2023年以来,只有经过培训的人员才能处理异氰酸酯含量超过0.1%的物质,这促使研究人员开发了一种不使用有毒异氰酸酯的合成方法。
另一个动机是从化石能源转向可再生碳,利用捕获的二氧化碳和回收的聚氨酯废物。
他补充道:通过将二氧化碳专门纳入材料结构,我们不仅减少了破坏气候的排放,还积极为碳循环经济做出了贡献。
弗劳恩霍夫的生命周期和毒性评估表明,NIPU更具可持续性,并且可以被认证为具有生物相容性。
Herfurth表示,工业规模生产是可行的,因为合成方法类似于传统的PET缩聚,新的NIPU生产与当前的生产线兼容。
他指出,一个重要的里程碑是,我们意识到我们的无异氰酸酯的聚氨酯材料和传统聚氨酯一样用途广泛。
该团队还开发了用于涂料、泡沫和粘合剂的反应型NIPU,能够在许多领域取代传统的热塑性聚氨酯,并开辟全新的应用,例如用于医疗用途的可吸收NIPU纤维。
展望未来,研究人员看到了多个领域的潜力,因为NIPU在处理过程中具有节能性,并在温度敏感应用中具有优势。
在医疗器械中,它们的高批量一致性和低交联可以改善柔性植入物和生物相容性管材的效果。
在汽车和包装行业,NIPU也可能支持向可回收、轻质和高性能材料的转变。