【海川化工科技前沿】德国研究人员开发出加热后转化为聚氨酯泡沫有形状记忆功能的薄片

研究人员开发出加热后转化为聚氨酯泡沫有形状记忆功能的薄片
2025-02-26 12:39:18
德国弗劳恩霍夫应用聚合物研究所（IAP）的研究人员开发出一种薄片，加热后会变成聚氨酯泡沫，完全没有健康风险。这种薄片可以实现无异氰酸酯发泡，从而提高工作场所的安全性。此外，它还为储存和运输提供了物流优势。该材料可以定制用于从汽车、建筑行业、包装等各种应用。

德国弗劳恩霍夫应用聚合物研究所（IAP）合成和聚合物技术研究部门负责人Thorsten Pretsch博士解释道：“聚氨酯泡沫生产中经常讨论的一个方面是异氰酸酯的健康风险，异氰酸酯是形成聚氨酯的化学反应中的主要成分之一。”

Thorsten Pretsch博士强调：“我们的薄片能够实现无异氰酸酯发泡。它最大限度地降低了工作场所的健康风险，提高了职业安全，特别是对于建筑行业等现场应用而言。”

处理异氰酸酯时，需要遵守严格的规定和采取保护措施。它们有毒，对呼吸道和皮肤有致敏作用；一些异氰酸酯被怀疑有致癌风险。新开发的薄片只需加热即可转变为聚氨酯泡沫，而无需发生任何化学反应。研究团队的创新方法还代表了泡沫生产本身的新技术：热发泡。该产品名为FOIM——“薄片”（Foil）和“泡沫”（Foam）两个词的组合。

灵活性：具有形状记忆的聚氨酯泡沫

这种新材料是一种形状记忆聚合物。它在变形后能够恢复到原来的形状。热量等外部刺激会触发形状记忆效应。对于这种薄片，研究人员合成了聚氨酯泡沫，然后对其进行压缩。

在60℃的温度下，薄片从2.5毫米厚膨胀到40毫米厚的泡沫，膨胀了16倍。其结果是软弹性聚氨酯泡沫，密度为80kg/cm3。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切割形式的标准化预制中间产品。这些所谓的半成品在制造过程中被进一步加工或直接集成到最终产品中。它们可以实现大规模生产，同时保持稳定的质量。它们的缺点是：聚氨酯泡沫占用了大量的体积。

Thorsten Pretsch博士称：“我们的薄片在运输和储存过程中节省了空间，只有加热到60℃时，薄片才会发泡。这有利于希望降低物流成本的行业以及那些需要降低运输量的行业，例如航空航天业。”

多功能性：薄片可以用于各种应用

低密度聚氨酯泡沫适用于许多应用领域和行业：家具制造商将其用于室内装饰，在包装行业，它们在运输过程中保护易碎物品，在建筑行业，聚氨酯泡沫用于回填接缝…

使用新薄片填充空腔结构的应用测试取得了成功。即使在复杂的几何形状中，材料在加热时也几乎完全发泡。薄片也适用于粘合和连接技术。

研究人员证明，通过在两个物体之间制造一个空腔，可以将它们固定到位。这种创新材料的性能是可调整的：研究科学家可以在发泡前单独调整薄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。

Thorsten Pretsch博士总结道：“我们根据不同应用的技术要求调整材料的性能。从汽车内饰到医疗和易碎物品的保护。”