以CO2為原料！研究人員成功生產(chǎn)出不含異氰酸酯的聚氨酯（NIPU）
文章來(lái)源：環(huán)球聚氨酯網(wǎng) 更新時(shí)間：2026-02-12 16:21:21
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異氰酸酯等化學(xué)品具有毒性，會(huì)引發(fā)過(guò)敏或哮喘。然而，它們對(duì)化學(xué)工業(yè)而言仍然不可或缺，尤其是在聚氨酯的生產(chǎn)中。聚氨酯材料的用途極為廣泛，因此被應(yīng)用于眾多產(chǎn)品中。盡管最終產(chǎn)品不再含有異氰酸酯，但在生產(chǎn)過(guò)程中仍需采取特殊的安全預(yù)防措施，以防止其對(duì)人體造成危害。目前，弗勞恩霍夫研究（IAP）所在CO2NIPU項(xiàng)目中首次成功生產(chǎn)出了不含異氰酸酯的聚氨酯（NIPU）。
以氨基甲酸酯替代異氰酸酯 為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，弗勞恩霍夫應(yīng)用聚合物研究所（IAP）的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Christoph Herfurth及其團(tuán)隊(duì)用無(wú)害的氨基甲酸酯替代了異氰酸酯。這項(xiàng)創(chuàng)新工藝使聚氨酯生產(chǎn)更加安全便捷。工人無(wú)需再接受專門培訓(xùn)來(lái)保護(hù)自己免受這種有毒物質(zhì)的侵害。此外，該工藝還能減少溫室氣體排放。這是因?yàn)檠芯咳藛T正在利用二氧化碳生產(chǎn)氨基甲酸酯。他們還在開(kāi)發(fā)廢棄聚氨材料的回收技術(shù)。 除了弗勞恩霍夫應(yīng)用聚合物研究所（IAP）之外，CO2NIPU項(xiàng)目的參與者還包括弗勞恩霍夫化學(xué)技術(shù)研究所（ICT）、弗勞恩霍夫制造技術(shù)與先進(jìn)材料研究所（IFAM）以及弗勞恩霍夫環(huán)境、安全與能源技術(shù)研究所（UMSICHT）。 Christoph Herfurth指出了這項(xiàng)創(chuàng)新項(xiàng)目的優(yōu)勢(shì)：“由氨基甲酸酯制成的聚氨酯的分子結(jié)構(gòu)與由異氰酸酯制成的傳統(tǒng)聚氨酯的分子結(jié)構(gòu)相同。這意味著可以利用現(xiàn)有的專業(yè)知識(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)最終產(chǎn)品或應(yīng)用所需的材料性能。” 模塊化調(diào)控材料特性 該研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步改進(jìn)了該工藝，以期實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。通過(guò)精確配比不同化學(xué)品實(shí)現(xiàn)目標(biāo)特性：擴(kuò)鏈劑促進(jìn)分子基團(tuán)交聯(lián)以調(diào)控彈性與粘性，聚合物二醇作為增塑劑軟化材料，而替代異氰酸酯的氨基甲酸酯則作為反應(yīng)引發(fā)劑。這些原料在180-190℃高溫下熔融攪拌后，經(jīng)冷卻即可測(cè)試?yán)鞆?qiáng)度、彈性等關(guān)鍵指標(biāo)。 相較于高活性異氰酸酯數(shù)分鐘即可完成聚氨酯合成，低活性氨基甲酸酯雖將反應(yīng)延長(zhǎng)至6-8小時(shí)，卻大幅提升了過(guò)程可控性，有效減少生產(chǎn)廢料與質(zhì)量波動(dòng)。 構(gòu)建塑料產(chǎn)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì) 二氨基甲酸酯由項(xiàng)目合作伙伴弗勞恩霍夫環(huán)境、安全與能源技術(shù)研究所（UMSICHT）采用高壓工藝生產(chǎn)。甲醇和二氧化碳在50巴的壓力下與二胺反應(yīng)，合成氨基甲酸酯。弗勞恩霍夫化學(xué)技術(shù)研究所（ICT）開(kāi)發(fā)了廢棄聚氨酯（例如來(lái)自舊泡沫材料的聚氨酯）的回收工藝，這些廢棄聚氨酯隨后被重新加工以生產(chǎn)新的聚氨酯產(chǎn)品。 Christoph Herfurth總結(jié)道：“因此，我們正在為實(shí)現(xiàn)零溫室氣體排放的可持續(xù)循環(huán)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)做出貢獻(xiàn)。” 目前該研究團(tuán)隊(duì)已瞄準(zhǔn)醫(yī)療領(lǐng)域生物相容性導(dǎo)管的首個(gè)應(yīng)用方向，弗勞恩霍夫制造技術(shù)與先進(jìn)材料研究所（IFAM）正利用可變模塊系統(tǒng)開(kāi)發(fā)用于套管與導(dǎo)管粘接的專用粘合劑。 這項(xiàng)不含異氰酸酯的聚氨酯生產(chǎn)技術(shù)已突破實(shí)驗(yàn)室階段。Christoph Herfurth透露："中試裝置現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)數(shù)公斤級(jí)的NIPU生產(chǎn)，下一步在弗勞恩霍夫聚合物合成與加工中試中心將具備百公斤級(jí)的量產(chǎn)能力。 |
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