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客人的博客

植物基泡沫即将问世

一种新的生物基聚氨酯替代品具有更少的健康和环境风险

研究人员已经开发出一种基于植物的替代品聚氨酯泡沫,可用于板形式的绝缘以及许多其他应用。与使用石油衍生化学品制成的传统泡沫相比,这种材料对健康和环境的担忧更少。图片来源:Fine Homebuilding。

一种新的以植物为基础的聚氨酯泡沫替代品消除了这种材料的健康风险,这种材料通常用于绝缘材料、汽车座椅和其他类型的缓冲,而且它更环保,我们的新研究表明

聚氨酯泡沫在你周围随处可见,任何地方都需要一种轻质材料作为缓冲或结构支撑。但它们通常是用化学物质制成的怀疑致癌物质

聚氨酯通常是在石化工业生产的两种化学物质:多元醇和异氰酸酯之间快速反应产生的。尽管在寻找聚氨酯泡沫多元醇成分的替代品方面已经做了很多工作,但异氰酸酯成分在很大程度上保留了下来,尽管它的成分对人类健康的影响生物泡沫可以避免这个成分。

四块生物基泡沫,看起来很像托盘上的布朗尼蛋糕。
这些生物基泡沫避免了对石油产品的需求。 Srikanth PillaCC BY-ND

我们创建了耐用的生物基泡沫使用木质素(造纸工业的副产品)和植物油固化剂,使最终材料具有柔韧性和韧性。

创新的核心是创造一个“凝胶”系统的能力,这既意味着材料彼此兼容,也意味着它们可以快速形成凝胶,这样添加发泡剂就可以创造出与聚氨酯泡沫相关的轻质结构。

木质素是难以转化为可用化学物质的物质,因为它的结构复杂而异构。我们用这种结构创建了一个键网,我们相信这是世界上第一个基于木质素的非异氰酸酯泡沫。

泡沫也可以回收因为它有键可以解压缩化学网络形成后。然后,用于制造泡沫的主要成分可以被提取出来并再次使用。

为什么重要?

聚氨酯泡沫塑料是世界上产量第六大的塑料,但也是产量最少的塑料之一回收的材料.它们还具有耐用性,这意味着它们将在环境中保留几代人。

它们加剧了全球海洋、陆地和空气的塑料垃圾问题人类健康问题.今天,塑料可以在几乎所有陆地生态系统的生物.由于大多数塑料是由石油产品制成的,它们与化石燃料开采有关,而化石燃料开采会导致气候变化。

我们泡沫的完全生物基来源解决了碳中和问题,化学回收能力确保废塑料具有附加价值,因此不太可能被丢弃。确保废物有价值是循环制造方式的一个标志——给物品附加货币价值往往会减少被丢弃的数量。

插图显示了回收过程,包括解压缩分子。
如何回收和再利用生物基泡沫中的化学物质。 Srikanth PillaCC BY-ND

我们希望这些泡沫的性质能激励其他人在设计塑料时考虑到整个生命周期。正如塑料需要根据其最初应用的特性来设计一样,它们也需要在设计时避免90%的塑料垃圾的最终目的地:垃圾填埋场和环境。

接下来是什么

我们最初版本的生物基泡沫产生一种刚性材料,适用于建筑泡沫芯板或冰箱绝缘。我们还创造了一个轻量级和灵活的版本,可用于缓冲和包装应用。这些材料的初步测试显示在潮湿条件下具有良好的耐久性,增加了它们获得商业应用的机会。

两个男人和两个女人站在一个烧杯前,烧杯里有深色的液体
作者和两个学生展示了回收生物基泡沫的方法。 克莱姆森大学CC BY-ND

聚氨酯泡沫之所以被广泛使用,是因为它们具有多功能性.我们最初发现的配方正在被转化为一个前体库,可以在每种应用中混合以产生所需的性能,如强度和可洗涤性。


斯里坎斯·皮拉(Srikanth Pilla)是克莱姆森大学工程学教授。詹姆斯·斯滕伯格(James Sternberg)是克莱姆森大学汽车工程研究助理教授。本文最初发表于谈话

8的评论

  1. Andrew_C||#1

    如果能规模化,听起来很棒。对于建筑中使用的植物性刚性绝缘材料,我想确保虫子不喜欢吃或在里面挖洞。矿棉有很多我喜欢的特性,但如果有一种坚硬的泡沫,蚂蚁不会在里面挖洞,我会很感兴趣。保持物品干燥有助于防虫,但蚂蚁和越来越多的白蚁让我对使用泡沫作为外部保温材料感到紧张。

  2. cdesignm||# 2

    正确的!新产品总是会产生意想不到的后果,而当事情发生时,专业人士却要承担后果。我女儿的普锐斯用的是大豆做的电线,老鼠把它吃光了,所有的电线都得换掉。我希望我可以使用基于泡沫的绝缘材料,但是它们的毒性太大,而且会长期释放气体。目前,我建议使用BIB密封相当不错+ Aeroseal喷雾。其他的想法吗?

  3. richmass62||# 3

    将矿棉加入植物基泡沫中以增加其防火性和抗虫性将是一件很棒的事情。此外,这篇文章确实缺少关键信息,比如R值。伙计们,你们怎么能在不让我们知道R值的情况下宣传你们的绝缘产品呢?

    1. 专家成员
      马尔科姆·泰勒||# 4

      richmas62,

      他们是一所大学的研究人员,而不是制造商。他们不是在为一种产品做广告,他们说他们已经找到了制造各种植物泡沫的方法,这些泡沫可以用来制造产品。

  4. loveschack||# 5

    有没有可用的环境保护装置?我很想看看这个产品的碳足迹。由于我们主要在建筑物的外部使用刚性板,作为建筑师,我更关心的是GWP而不是致癌物。但我对两者都感到担忧。

    1. charlie_sullivan||# 6

      正如马尔科姆在第4条中所说,这不是一个产品。当他们说它在地平线上时,他们的意思是它很遥远,只是刚刚开始可以预见。

      1. loveschack||# 8

        对的,谢谢。

  5. david_king||# 7

    从木材纤维中剥离木质素是一件很难的事情,所以有一个现成的市场是很好的。与此同时,我只希望我们能激励美国各地的一些地区性Gutex工厂。Gutex已经解决了这些问题,并在此过程中储存了更多的碳。此外,这将使我们每年产生的数百万吨的砍伐和我们需要清理的数百万吨的砍伐货币化,这些砍伐是我们最容易发生火灾的森林。

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