I ricercatori del CERM (Centro per l'educazione e la ricerca sulle macromolecole) dell'Università di Liegi hanno appena sviluppato un processo innovativo per la produzione di schiume poliuretaniche (PU) prive di isocianati, riciclabili e a base biologica utilizzando una tecnologia di schiumatura rapida da formulazioni a temperatura ambiente. /P>
Questa innovazione offre un'alternativa all'avanguardia al tradizionale processo basato su isocianati tossici. Lo studio è pubblicato sul Journal of American Chemical Society .
Le schiume di poliuretano (PU), prodotte per decenni dalla chimica tossica degli isocianati e attualmente soggette a rigide restrizioni d'uso, sono ancora materiali essenziali nella nostra vita quotidiana. Le schiume rigide in PU sono i principali attori nella riduzione drastica del nostro fabbisogno energetico quando vengono utilizzate come pannelli termoisolanti in pavimenti, pareti e tetti, nonché nelle porte dei frigoriferi. Nelle loro versioni flessibili, le schiume vengono utilizzate principalmente per applicazioni di comfort in materassi, divani, sedili di auto e suole di scarpe sportive, ma anche per materiali isolanti acustici o ammortizzanti.
Sebbene siano attualmente in fase di sviluppo varie strategie di riciclaggio del PU, la gestione del fine vita delle schiume PU rimane problematica. Inoltre, molti clienti del settore delle schiume cercano materiali privi di isocianati e possibilmente di origine biologica. I ricercatori sono alla ricerca intensa di alternative per produrre le schiume sfruttando le risorse disponibili localmente e rendendole allo stesso tempo facili da riciclare. Lo sviluppo di schiume circolari e più sostenibili rappresenta una sfida importante, soprattutto quando si deve prendere in considerazione l'ammodernamento delle infrastrutture di schiumatura industriale esistenti.
"Nel 2022, abbiamo introdotto il primo processo di produzione di schiuma di poliuretano riciclabile priva di isocianati (NIPU) utilizzando acqua per produrre l'agente schiumogeno (CO2 ), il sistema più semplice ed economico mai realizzato", spiega Christophe Detrembleur, chimico del CERM (Centro per l'educazione e la ricerca sulle macromolecole).
"Questa tecnologia imita la schiumatura dei PU convenzionali, ma senza l'utilizzo di isocianati tossici. Si basa sull'utilizzo di acqua e di un catalizzatore aggiunto alla formulazione composta da carbonati ciclici e ammine. Parte dei carbonati ciclici viene trasformata nell'agente espandente ( CO2 ) che espande la matrice, e l'altra parte contribuisce alla sua formazione e al suo indurimento."
Poiché questo processo di schiumatura richiede un trattamento termico, è molto adatto alla produzione di schiume NIPU in stampi riscaldati, cioè per schiume di forma complessa (sedili di automobili, suole di scarpe, ecc.). Tuttavia, non è adatto alla schiumatura rapida a temperatura ambiente richiesta da molti produttori di schiuma.
"In un nuovo progetto di ricerca, per il quale è stato appena depositato il brevetto, stiamo dimostrando come questo processo possa produrre schiume NIPU da formulazioni a temperatura ambiente in tempi record, utilizzando ancora acqua per generare l'agente schiumogeno", spiega il ricercatore del CERM Maxime Bourguignon . "L'idea è quella di creare reazioni a cascata che si generano spontaneamente e rapidamente, accelerando così la produzione della matrice NIPU e la sua schiumatura imitando il tradizionale processo a base di isocianato.
"Praticamente tutte le applicazioni delle schiume PU, sia rigide che flessibili, possono quindi essere previste utilizzando questa tecnologia, senza richiedere l'uso di una fonte di calore esterna per la loro produzione. Inoltre, schiume ad alto contenuto biobased (70%–90%) può essere facilmente prodotto in meno di due minuti."
Questa tecnologia innovativa è semplice, modulare, robusta e molto facile da implementare. "Tutto ciò che resta ora è convincere i produttori di schiuma PU, che sono molto conservatori, a utilizzare questo processo per produrre la prossima generazione di materiali espansi che dovrebbero rispondere ai nuovi requisiti legislativi, alle esigenze sociali e ai nostri imperativi di sostenibilità", conclude Detrembleur.
Ulteriori informazioni: Maxime Bourguignon et al, Cascade Exotherms per la produzione rapida di schiume poliuretaniche ibride non isocianate da formulazioni a temperatura ambiente, Journal of the American Chemical Society (2023). DOI:10.1021/jacs.3c11637
Informazioni sul giornale: Giornale dell'American Chemical Society
Fornito dall'Università di Liegi
