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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）

文章來源：環(huán)球聚氨酯網(wǎng) 更新時間：2026-02-12 16:21:21

異氰酸酯等化學(xué)品具有毒性，會引發(fā)過敏或哮喘。然而，它們對化學(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)過程中仍需采取特殊的安全預(yù)防措施，以防止其對人體造成危害。目前，弗勞恩霍夫研究（IAP）所在CO2NIPU項目中首次成功生產(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

為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，弗勞恩霍夫應(yīng)用聚合物研究所（IAP）的項目負(fù)責(zé)人Christoph Herfurth及其團(tuán)隊用無害的氨基甲酸酯替代了異氰酸酯。這項創(chuàng)新工藝使聚氨酯生產(chǎn)更加安全便捷。工人無需再接受專門培訓(xùn)來保護(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。這是因為研究人員正在利用二氧化碳生產(chǎn)氨基甲酸酯。他們還在開發(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指出了這項創(chuàng)新項目的優(yōu)勢：“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)知識來實現(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)隊進(jìn)一步改進(jìn)了該工藝，以期實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。通過精確配比不同化學(xué)品實現(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)冷卻即可測試?yán)鞆姸取椥缘汝P(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)延長至6-8小時，卻大幅提升了過程可控性，有效減少生產(chǎn)廢料與質(zhì)量波動。

構(gòu)建塑料產(chǎn)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)

二氨基甲酸酯由項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）開發(fā)了廢棄聚氨酯（例如來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)隊已瞄準(zhǔn)醫(yī)療領(lǐng)域生物相容性導(dǎo)管的首個應(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)開發(fā)用于套管與導(dǎo)管粘接的專用粘合劑。

這項不含異氰酸酯的聚氨酯生產(chǎn)技術(shù)已突破實驗室階段。Christoph Herfurth透露："中試裝置現(xiàn)已實現(xiàn)數(shù)公斤級的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的量產(chǎn)能力。

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