据外媒报道,德国弗劳恩霍夫应用聚合物研究所(Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research IAP)研究人员开发出一种箔,在加热时可以变成聚氨酯泡沫(PU泡沫),并且完全没有健康风险。这种箔片可实现无异氰酸酯发泡,从而提高工作场所的安全性。此外,它具有物流优势,便于仓储和运输。这种材料可以进行定制,适合汽车、建筑业和包装等不同应用。
(图片来源:iap.fraunhofer.de)
Fraunhofer IAP合成与高分子技术(Synthesis and Polymer Technology)研究部门负责人Thorsten Pretsch博士表示:“在生产PU泡沫的过程中,异氰酸酯对健康的危害是经常讨论的问题。在形成聚氨酯的化学反应中,异氰酸酯是主要组分之一。这种箔片可以实现无异氰酸酯发泡,充分降低工作场所的健康风险,并提高职业安全性,尤其是对于建筑业等现场应用而言。”
工作人员处理异氰酸酯时,必须遵守严格的规定,并采取防护措施。它们有毒,对呼吸道和皮肤有致敏作用,一些异氰酸酯甚至被怀疑会致癌。
新开发的箔只需加热就能变成PU泡沫,无需发生任何化学反应。该团队的创新方法也体现了一种泡沫生产新技术——热发泡(thermal foaming)。
灵活:具有形状记忆功能的聚氨酯泡沫
这种创新材料是一种形状记忆聚合物,能够在变形后恢复至原来的形状。诸如热量等外部刺激会触发形状记忆效应。就箔片而言,研究人员合成了一种聚氨酯泡沫,然后对其进行压缩。
在60℃的温度下,箔片会从2.5mm厚膨胀为40mm厚的泡沫,增长了16倍。这会形成软弹性PU泡沫,密度为每立方米80公斤。根据DIN EN ISO 33861标准,这是一种低密度泡沫,适合用作包装材料等。
节省空间:由形状记忆泡沫制成的半成品
工业生产通常使用聚氨酯泡沫作为标准化、预制中间产品(切割成特定形状)。在制造过程中,这些半成品经过进一步加工,或直接集成至最终产品中。它们可以实现大规模生产,同时保持始终如一的质量,但缺点是聚氨酯泡沫会占很大的体积。
Pretsch博士表示:“这种箔片在运输和储存过程中可以节省空间。只有当被加热到60℃时,箔片才会发泡。这对希望降低物流成本的行业有利,以及那些需要低运输量的行业,例如航空航天业。”
多功能性:绝缘、回填、用箔泡沫进行固定
低密度PU泡沫适合大量的应用和行业领域,比如家具制造商将其用于室内装潢;在包装行业中,它们用于在运输过程中保护易碎物品;在建筑行业中,PU泡沫用于回填接缝;在车辆内饰中,它们被用于绝缘或包层。
在应用试验中,研究人员使用这种新型箔片来填充空腔结构,并取得了成功。这种材料在加热时几乎完全发泡,即使具有复杂的几何形状也是如此。这种箔还适合用于粘结和连接技术。
研究人员证明,通过在两个物体之间发泡填充空腔,可以将它们固定到位。这种创新材料具有可变特性,研究人员可以在发泡前单独调整箔片的柔韧性和透明度。这同样适用于泡沫的密度、导热性、弹性和压缩性能。Pretsch博士表示:“我们可根据不同应用的技术要求调整这种材料的性能,以适用于汽车内饰、医学治疗,以及保护易碎物品等。”
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