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Jul 21, 2023

Entwicklung nachhaltigerer und recycelbarer Polyurethanschäume

29. November 2022 von der Universität Lüttich Ein Forscherteam des Centre for Education and Research on Macromolecules (CERM) der Universität Lüttich (Belgien) hat eine innovative Lösung entwickelt

29. November 2022

von der Universität Lüttich

Ein Forscherteam des Centre for Education and Research on Macromolecules (CERM) der Universität Lüttich (Belgien) hat ein innovatives Verfahren entwickelt, das die Herstellung von Polyurethan (PU)-Schaumstoffen ohne den Einsatz von Isocyanaten – hochgiftigen Stoffen – neu überdenkt recycelbar sein. Diese Studie ist in der Zeitschrift Angewandte Chemie International Edition veröffentlicht.

Polyurethan (PU)-Schaumstoffe sind unverzichtbare Produkte in unserem täglichen Leben und sind als starre und flexible Materialien erhältlich. Als effizienteste Dämmplatten im Baubereich (z. B. Boden-, Wand- und Dachdämmung in Gebäuden) oder in Haushaltsgegenständen wie Kühlschränken (Wände und Türen) tragen PU-Hartschaumstoffe seit Jahrzehnten maßgeblich zur Energieeinsparung bei. . Flexible PU-Schaumstoffe werden als Komfortmaterialien, z. B. Matratzen, Sofas, Sessel, Autositze usw., aber auch zur Schalldämmung und zum Stoßschutz eingesetzt.

Obwohl diese Materialien kostengünstig sind, werden sie aus giftigen Verbindungen hergestellt und sind schwer zu recyceln. „PU-Schaumstoffe werden aus Isocyanaten hergestellt, bei denen es sich um hochreaktive und giftige chemische Substanzen handelt“, erklärt Christophe Detrembleur, FNRS-Forschungsdirektor am Centre for Education and Research on Macromolecules (CERM) innerhalb der CESAM-Forschungseinheit der Universität Lüttich.

Der Ersatz dieser alten Chemie durch eine umweltfreundlichere und gesundheitsfreundlichere und gleichzeitige Aufwertung eines symbolträchtigen Abfalls (CO2) als Rohstoff ist zu einer Priorität für die Produktion umweltfreundlicherer und recycelbarer Zellmaterialien geworden.

Auch die Herstellung von PU-Schaumstoffen muss sich angesichts regulatorischer Änderungen, die den Einsatz von Isocyanaten einschränken, ändern. Forscher der Universität Lüttich haben ein neues Verfahren entwickelt, das möglicherweise mit bestehenden industriellen Schäuminfrastrukturen kompatibel ist, um isocyanatfreie und recycelbare Polyurethanschäume (NIPU) unter Verwendung von Wasser zur Erzeugung des Treibmittels herzustellen.

„Es ist uns gelungen“, sagt Maxime Bourguignon, Forscher im Labor und Erstautor des Artikels, „die Schaumtechnologie herkömmlicher Polyurethane nachzuahmen, indem wir die giftigen Isocyanate durch leicht zugängliche zyklische Carbonatverbindungen ersetzten. Unsere Technologie verwendet Wasser und einen Katalysator.“ einen Teil der zyklischen Carbonate in ein Gas (CO2) umzuwandeln, das die Matrix aufbläst, während der andere Teil gleichzeitig mit Aminen reagiert, um den Schaum auszuhärten. Das Ergebnis ist ein festes Material mit geringer Dichte und regelmäßigen Poren. Unsere zyklischen Carbonate sind leicht werden durch chemische Umwandlung von CO2 gewonnen und erfüllen somit eine Doppelfunktion, nämlich die Erzeugung des Treibmittels und die Bildung der Polymermatrix, des Polyurethans.“

Die Einfachheit, Modularität und einfache Implementierung der Technologie in Kombination mit der Verwendung kostengünstiger und am weitesten verbreiteter Ausgangsprodukte sind ein neuer Impuls für die nächste Generation nachhaltigerer PU-Schaumstoffe. Es wird erwartet, dass die Produktion letztendlich auf gesetzliche Änderungen reagiert, die dem Chemiesektor auferlegt werden, aber auch auf gesellschaftliche Bedürfnisse und Nachhaltigkeitsanforderungen, die für viele Sektoren von entscheidender Bedeutung sind.

Mehr Informationen: Maxime Bourguignon et al., Water-Induced Self-Blown Non-Isocyanate Polyurethane Foams, Angewandte Chemie Internationale Ausgabe (2022). DOI: 10.1002/ange.202213422

Zeitschrifteninformationen:Angewandte Chemie International Edition

Zur Verfügung gestellt von der Universität Lüttich