پلی یورتان پلیمری بسیار متنوع، سبک و بادوام است که امکان دستیابی به طیف وسیعی از محصولات با خواص و کاربردهای بسیار متفاوت را فراهم می کند. در مبلمان و همچنین در بخش خودرو و همچنین در بخش نساجی و ساخت و ساز استفاده می شود. دقیقاً در بخش اخیر است که پلی یورتان منبسط شده در سال های اخیر شهرت خود را افزایش داده است زیرا به یکی از مواد ترجیحی برای عایق حرارتی تبدیل شده است و بنابراین به عنوان متحد معتبر ساختمان سبز در نظر گرفته می شود .

جایگزین های پایدار برای پلی اورتان

پلی اورتان: مصنوعی اما پایدار؟

بیایید بلافاصله با آن روبرو شویم، پلی اورتان یک ماده زیست محیطی نیست، زیرا منشاء مصنوعی دارد . با این حال، در چرخه عمر خود و در نتایج حاصل از استفاده، حداقل در استفاده از آن در ساخت و ساز پایدار تلقی می شود. با داشتن عملکرد عالی عایق، یک لایه نسبتا نازک برای انجام عملکرد عایق حرارتی کافی است. بنابراین، عایق فوم پلی یورتان، با مصرف محدود منابع، امکان صرفه جویی قابل توجهی در انرژی گرمایشی را فراهم می کند. سپس مسئله هزینه های مرتبط با حمل و نقل و کار در محل وجود دارد، یکی دیگر از جنبه های مورد توجه در ساخت و ساز پایدار. همچنین در این مورد پلی یورتان کاملاً مفید است: با جرمی بین 30 تا 40 کیلوگرم بر متر مکعب بسیاروزن کمتر و حجم کمتری نسبت به سایر محصولات سنتی دارد. همچنین بسیار بادوام است و بنابراین برای مدت نسبتاً طولانی عدم تولید ضایعات را تضمین می کند.
در محل های دفن زباله جمع می شود

اما مسئله ضایعات در واقع نقطه درد پلی اورتان است. زیرا اگر درست باشد که چرخه عمر یک محصول، حداقل در تئوری، کوتاه نیست، این نیز درست است که وقتی این محصولات انجام وظیفه خود را به پایان رساندند، اکثر مواد تشکیل دهنده آنها - کاملاً زیست تخریب پذیر نیستند ، زیرا آنها از نفت استخراج می شوند - در نهایت در محل های دفن زباله جمع می شوند. بنابراین، در سال‌های اخیر، تحقیقات سرمایه‌گذاری زیادی بر روی توسعه جایگزین‌های سازگار با محیط زیست برای پلی اورتان انجام داده است و آزمایش‌های جالب زیادی وجود دارد که ممکن است آینده داشته باشند.
جایگزین های سبز
سلولز از ضایعات کارخانه کاغذ

بیایید با بخش عایق حرارتی در صنعت ساختمان شروع کنیم. یک جایگزین جالب برای پلی یورتان از Nesocell می آید ، یک فرعی از پلی تکنیک تورین که زباله های پردازش کاغذ را به عایق زیست محیطی، تمیز و ایمن تبدیل کرده است. این ماده به شکل تکه های سلولزی است که از 85% سلولز چوب خالص و 15% مواد افزودنی طبیعی تشکیل شده است که با آن می توانید حفره ها و همچنین کف و سقف را پر کنید. پولک ها دارای قدرت عایق بالایی هستند که با بهترین عملکرد عایق های مصنوعی (k=0.038 W/mK)، قدرت تعرق بالا (μ=1.2) و ظرفیت حرارتی بالا (cp=2150 J/kgK) قابل مقایسه هستند. فیبر سلولزی نیز تحت تأثیر کپک ها، حشرات و جوندگان قرار نمی گیرد و در برابر آن مقاوم است.رطوبت، خود خاموش شونده و تنفسی . علاوه بر این، برای به حداقل رساندن سطح مضرات فیبر، پردازش توسعه یافته توسط Nesocell از مخلوط Bordeaux به عنوان یک بیوسید و هیدروکسید آلومینیوم برای افزایش مقاومت در برابر آتش استفاده می کند. هزینه نیز رقابتی است : تخمین زده شده است که یک چهارم کمتر از سیستم های عایق سنتی با منشاء پتروشیمی باشد، همچنین به این دلیل که مواد اولیه تماما ایتالیایی است و هزینه های حمل و نقل کاهش می یابد .
روغن سبزیجات

از سوی دیگر، در قسمت جلوی محصولات رایج، یکی از جایگزین های پلی اورتان می تواند از روغن های گیاهی باشد. تیمی از محققان دانشکده مهندسی مواد و مکانیک دانشگاه ایالتی واشنگتن ، با همکاری دانشگاه ایالتی آیووا و دانشگاه قاهره، تکنیک تولید جدیدی را توسعه داده اند که امکان تولید مواد پلاستیکی با استفاده از روغن های مختلف استخراج شده از گیاهان را فراهم می کند.. مزیت این آزمایش، که در نوع خود جدید نیست، این است که فرآیند تولید را ساده کرده و آن را به چند مرحله کاهش داده است. پلی یورتان با ترکیب دو ترکیب شیمیایی، ایجاد واکنش با پلیول، ترکیبی با گروه های عاملی هیدروکسیل متعدد، به دست آمد. بر اساس ویژگی‌های مورد نظر برای محصول نهایی، محققان از روغن‌های مختلفی استفاده کردند: برخی مانند روغن‌های بزرک، مواد مناسب‌تر و سفت‌تری هستند، در حالی که برخی دیگر مانند روغن زیتون، انعطاف‌پذیری بیشتری برای تولید مصنوعات دارند.
مزیت روغن ها علاوه بر پایداری و طبیعی بودن، همچنین با هزینه مرتبط است: روغن نباتی به طور گسترده در طبیعت و مطمئناً با قیمت کمتری نسبت به نفت در دسترس است. محققان آمریکایی در حال حاضر مجموعه ای از آزمایشات را برای تولید پلی یورتان سازگار با محیط زیست آغاز کرده اند.
قند

دیدگاه جالب دیگر نیز از ایالات متحده آمریکا می آید، جایی که یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه مینه سوتا نوع جدیدی از لاستیک فوم قابل بازیافت شیمیایی ساخته شده با مواد مشتق شده از شکر را توسعه داده اند. این ماده می‌تواند جایگزین مناسبی برای فوم‌های انعطاف‌پذیر مورد استفاده در ساخت تشک‌ها، روکش‌های مبل و صندلی‌های راحتی و اثاثه یا لوازم داخلی خودرو باشد.

این یک ترکیب پلی استر صمغی مشتق از قند به نام پلی-β-متیل-δ-والرولاکتون یا PMVL است که می تواند برای ساخت پلی یورتان های قابل بازیافت استفاده شود. نتایج اولین آزمایش های انجام شده توسط محققان عملکرد مشابه پلی اورتان سنتی را تایید کرد. جالب ترین جنبه نوآوری این است که مواد را می توان تقریباً به طور کامل بازیافت کرد : به لطف یک کاتالیزور با فرآیند دمای بالا می توان تا 97٪ از MVL را بازیابی کرد که می تواند برای تولید PMVL جدید مورد استفاده مجدد قرار گیرد.