德國弗勞恩霍夫應用聚合物研究所(IAP)的研究人員開發出一種薄片,加熱后會變成聚氨酯泡沫,完全沒有健康風險。這種薄片可以實現無異氰酸酯發泡,從而提高工作場所的安全性。此外,它還為儲存和運輸提供了物流優勢。該材料可以定制用于從汽車、建筑行業、包裝等各種應用。
德國弗勞恩霍夫應用聚合物研究所(IAP)合成和聚合物技術研究部門負責人Thorsten Pretsch博士解釋道:“聚氨酯泡沫生產中經常討論的一個方面是異氰酸酯的健康風險,異氰酸酯是形成聚氨酯的化學反應中的主要成分之一。”
Thorsten Pretsch博士強調:“我們的薄片能夠實現無異氰酸酯發泡。它最大限度地降低了工作場所的健康風險,提高了職業安全,特別是對于建筑行業等現場應用而言。”
處理異氰酸酯時,需要遵守嚴格的規定和采取保護措施。它們有毒,對呼吸道和皮膚有致敏作用;一些異氰酸酯被懷疑有致癌風險。新開發的薄片只需加熱即可轉變為聚氨酯泡沫,而無需發生任何化學反應。研究團隊的創新方法還代表了泡沫生產本身的新技術:熱發泡。該產品名為FOIM——“薄片”(Foil)和“泡沫”(Foam)兩個詞的組合。
靈活性:具有形狀記憶的聚氨酯泡沫
這種新材料是一種形狀記憶聚合物。它在變形后能夠恢復到原來的形狀。熱量等外部刺激會觸發形狀記憶效應。對于這種薄片,研究人員合成了聚氨酯泡沫,然后對其進行壓縮。
在60℃的溫度下,薄片從2.5毫米厚膨脹到40毫米厚的泡沫,膨脹了16倍。其結果是軟彈性聚氨酯泡沫,密度為80kg/cm3。根據DIN EN ISO 33861標準,這是一種低密度泡沫,適合用作包裝材料等。
節省空間:由形狀記憶泡沫制成的半成品
工業生產通常使用聚氨酯泡沫作為切割形式的標準化預制中間產品。這些所謂的半成品在制造過程中被進一步加工或直接集成到最終產品中。它們可以實現大規模生產,同時保持穩定的質量。它們的缺點是:聚氨酯泡沫占用了大量的體積。
Thorsten Pretsch博士稱:“我們的薄片在運輸和儲存過程中節省了空間,只有加熱到60℃時,薄片才會發泡。這有利于希望降低物流成本的行業以及那些需要降低運輸量的行業,例如航空航天業。”
多功能性:薄片可以用于各種應用
低密度聚氨酯泡沫適用于許多應用領域和行業:家具制造商將其用于室內裝飾,在包裝行業,它們在運輸過程中保護易碎物品,在建筑行業,聚氨酯泡沫用于回填接縫…
使用新薄片填充空腔結構的應用測試取得了成功。即使在復雜的幾何形狀中,材料在加熱時也幾乎完全發泡。薄片也適用于粘合和連接技術。
研究人員證明,通過在兩個物體之間制造一個空腔,可以將它們固定到位。這種創新材料的性能是可調整的:研究科學家可以在發泡前單獨調整薄片的柔韌性和透明度。這同樣適用于泡沫的密度、導熱性、彈性和壓縮性能。
Thorsten Pretsch博士總結道:“我們根據不同應用的技術要求調整材料的性能。從汽車內飾到醫療和易碎物品的保護。”