科学家研发聚氨酯环保生产工艺 可用于生产鞋类、汽车等产品

如果不是普通的塑料聚氨酯，世界就不会那么柔软温暖，休闲服也不会那么透气，运动鞋和鞋垫可能无法提供足弓支撑，家具中的木质纹理也可能不受欢迎。这种塑料的应用范围可以从可喷射发泡剂到粘合剂再到合成服装纤维。它已经成为21世纪的主要产品，为日常生活的许多方面带来了便利、舒适甚至美丽。

这种材料具有多功能性，主要由石油的副产品制成，可用于制造各种产品。目前，全球每年生产超过1600万吨聚氨酯。然而，目前的生产方法主要依赖于有化学品和不可再生石油。据外国媒体报道，美国国家可再生能源实验室的研究人员希望开发一种新型塑料，这种塑料具有传统聚苯乙烯的所有有用财产，同时不会造成昂贵的环境副作用。研究人员开发了一种突破性的方法，使用一种无的新化学物质生产不含有前体的可再生聚氨酯。此外，这项研究对鞋子、汽车和床垫等产品也是一项突破。然而，为了理解为什么这项研究会产生如此重大的影响，我们可以首先回顾一下这一科学进展是如何发生的。这个故事可以从传统聚氨酯的化学基础产品延伸到藻类实验室，再延伸到新的企业合作，旨在为该产品的商业化前景奠定基础。20世纪50年代，聚氨酯首次商业化，并在众多产品和应用中迅速普及，这主要归功于其动态和可调节的财产，以及获得用于制造此类材料的石油成分的能力，以及石油储存的经济性。通过利用多元醇和异氰酸酯的巧妙化学工艺，制造商可以定制配方来生产各种聚氨酯材料，每种材料都具有独特有用的特性。例如，长链多元醇可以生产用于枕头状床垫的柔软泡沫。另一个配方可能是生产一种丰富的液体，当应用于家具时，既可以保护木纹，又可以展示其美丽。它也可以与二氧化碳结合使用，产生泡沫，可以喷洒和干燥，形成刚性多孔隔热材料，适用于家庭隔热。然而，研究人员认为异氰酸酯也会产生显著的负面影响。尽管这种类型的化学物质反应速度快，适用于各种工业应用，但它也是剧的，由性更大的原料光气制成。吸入异氰酸酯还会引起一系列不良健康反应，如对皮肤、眼睛和喉咙的刺激，导致哮喘和其他严重的肺部问题。为了试图解决对石油的依赖等问题，世界各地的科学家正在寻找利用生物资源合成聚氨酯的新方法。然而，这种尝试的结果喜忧参半。有些缺乏工业应用所需的性能，而另一些则不是完全可再生的方法。因此，有必要在保持创新的同时改进聚氨酯。因此，藻类生物燃料的成本需要降低。与许多传统的石化炼油工艺一样，生物燃料炼油厂也在寻求利用炼油工艺产生的副产品来创收的方法。生产过程中产生的废弃脂肪和氨基酸能否成为可再生无的聚氨酯原料？事实上，早在20世纪50年代，科学家就已经证明可以使用非异氰酸酯合成聚氨酯。真正的挑战在于找到加快反应速度并使其能够与传统工艺竞争的方法。生产至少与传统材料相当的聚合物的需求也是生物基聚氨酯商业化的主要技术障碍。

NREL利用巧妙的化学工艺开发生物配方来克服这一障碍。首先，采用环氧化工艺制备基础油，用于进一步的化学反应。通过使这种环氧化脂肪酸与空气或烟道气中的二氧化碳反应，生成碳酸酯单体。最后，研究人员在聚合过程中将碳酸酯单体与二胺结合，生产出一种可以固化成非异氰酸酯树脂的材料。通过更换石油……

研究人员成功合成了财产可与传统聚氨酯媲美的聚合物，并开发了一种可行、可再生、无的传统聚氨酯替代品。此外，这种化学物质对环境也是有益的。研究人员表示，“30%的最终聚合物是二氧化碳。考虑到用于制造石油和氨基酸的植物或藻类也会吸收二氧化碳，这个数字更令人印象深刻。”研究人员的下一步是看看这一过程是否可以商业化并扩大规模，以满足市场需求。

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