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客人的博客

植物泡沫即将问世

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。与用石油衍生化学物质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

一种新的基于植物的聚氨酯泡沫替代品消除了这种材料的健康风险,这种材料通常存在于绝缘材料、汽车座椅和其他类型的缓冲中,而且它更环保,更可持续。我们的新研究表明

聚氨酯泡沫到处都是,任何需要缓冲或结构支撑的轻质材料。但它们通常使用的化学物质怀疑致癌物质

聚氨酯通常是在石油化工行业生产的两种化学品多元醇和异氰酸酯之间的快速反应中产生的。虽然在寻找聚氨酯泡沫多元醇成分的替代品方面已经做了大量工作,但异氰酸酯成分在很大程度上仍然存在对人类健康的影响生物泡沫可以避免该组件。

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

我们创建了一个耐用的生物泡沫使用木质素,一种造纸工业的副产品,以及一种植物油基固化剂,使最终材料具有灵活性和韧性。

创新的核心是创造一种“凝胶”系统的能力,一方面是材料彼此兼容,另一方面是它们在物理上迅速形成凝胶,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品的物质考虑到其复杂而异质的结构。我们使用这种结构创建了一个化学键网络,从而实现了我们认为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的化学键可以解压缩形成后的化学网络。用于生产泡沫的主要成分可以被提取并再次使用。

为什么这很重要

聚氨酯泡沫塑料是世界上产量第六但产量最少的塑料之一回收的材料.它们的设计也很耐用,这意味着它们可以在环境中保存几代人。

它们加剧了世界海洋、陆地和空气的塑料垃圾问题人类健康问题.今天,塑料可以在几乎陆地生态系统中的每一种生物.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,这导致了气候变化。

我们的泡沫完全基于生物来源,解决了碳中和问题,化学回收能力确保废弃塑料具有附加价值,因此不太可能被丢弃。确保废物有价值是循环制造方法的一个标志——给东西贴上货币价值往往会减少被丢弃的数量。

插图显示了回收过程,包括解开分子。
生物泡沫中的化学物质如何回收和再利用。 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进行设计一样,它们也需要设计成避免90%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生产刚性材料,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。初步测试表明,这些材料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。

两男两女站在盛有深色液体的烧杯前
作者和两名学生展示了回收生物泡沫的方法。 克莱姆森大学CC BY-ND

聚氨酯泡沫被广泛使用是因为它们多功能性.我们最初发现的配方正在被转化为一个前驱体库,可以在每个应用程序中混合,以产生所需的性能,如强度和可洗性。


Srikanth Pilla是克莱姆森大学的工程学教授。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。这篇文章最初发表于谈话

7评论

  1. Andrew_C||# 1

    如果可以扩展的话,听起来很棒。对于建筑中使用的基于植物的刚性绝缘材料,我想确保虫子不喜欢吃或在里面钻洞。矿棉有很多我喜欢的特性,但如果有一种坚硬的泡沫,蚂蚁不会在里面钻洞,我会很感兴趣。保持东西干燥有助于消灭虫子,但蚂蚁和越来越多的白蚁让我对使用泡沫作为外部绝缘感到紧张。

  2. cdesignm||#2

    正确的!新产品总是会有意想不到的后果,当发生一些事情时,专业人士就会承担后果。我女儿的普锐斯的电线是大豆做的,老鼠把它都吃了,所有的电线都得换掉。我希望我可以使用泡沫隔热材料,但他们是太有毒的长期关闭气体。目前,我建议使用BIB密封相当好+ Aeroseal喷雾。其他的想法吗?

  3. richmass62||# 3

    如果能将矿棉加入植物泡沫中,增加防火和防虫性能,那就太好了。此外,这篇文章确实缺少关键信息,比如R值。拜托,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?

    1. 专家成员
      马尔科姆·泰勒||# 4

      richmas62,

      他们是一群大学的研究人员,而不是制造商。他们不是在为一种产品做广告,而是说他们已经想出了如何制造各种植物泡沫,这些泡沫可以用来制造产品。

  4. loveschack||# 5

    现在有epd了吗?我想看看这个产品的碳足迹。由于我们主要在建筑外部使用刚性板,作为一名建筑师,我更关心全球变暖潜能值而不是致癌物。但对两者都很关心。

    1. charlie_sullivan||# 6

      正如Malcolm在第4条中所说,这不是一种产品。当他们说它在地平线上时,他们的意思是它还很遥远,但刚刚开始可以预见。

  5. david_king||# 7

    从木材纤维中剥离木质素是一个棘手的问题,所以有一个现成的市场就很好了。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。古特克斯已经解决了这些问题,并在此过程中储存了更多的碳。此外,它还可以将我们每年产生的数百万吨的砍伐物货币化,以及我们需要清除最容易发生火灾的森林的数百万吨的砍伐物。

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