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聚苯乙烯(Polystyrene)的多种创新型替代产品问世

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2022年9月14日

聚苯乙烯,通常被称为聚苯乙烯泡沫塑料,既不可生物降解,又难以回收。尽管许多公司已停止在包装中使用它,但其轻质和绝缘特性意味着它仍然常用于运输和存储需要冷藏的物品。

聚苯乙烯(Polystyrene,缩写PS)是指由苯乙烯单体经自由基加聚反应合成的聚合物,化学式是(C8H8)n。它是一种无色透明的热塑性塑料,具有高于100℃的玻璃转化温度,因此经常被用来制作各种需要承受开水的温度的一次性容器,以及一次性泡沫饭盒等。

现在,德累斯顿工业大学天然产品工程研究所的研究人员,已经开发出一种由再生纸制成的绝缘材料,具有类似的绝缘性能。

研究人员使用预定回收的纸张,首先将其切碎,然后将碎纸转换为浆料。通过使用特殊的干燥工艺,他们创造了密度低但纤维之间间隙非常小的纤维垫,类似于泡沫塑料。测试表明,这种新材料的导热性很低,可以用作聚苯乙烯的替代品。

木材技术和纤维材料工程主席的项目协调员 Thomas Schrinner 补充说:“由于纤维素的导热系数低和储热能力高,可持续纤维垫的绝缘性能甚至超过了大多数其他材料。合作伙伴 easy2cool GmbH 已经测试了新产品,发现它可以作为邮购运输的解决方案。

虽然有必要将新的绝缘材料包裹在薄膜中以防止与食品直接接触,但不可回收元素的总量仍然远低于使用聚苯乙烯。Schrinner 说:“在百分之七时,整个系统中的薄膜比例非常低,以至于运输包装可以毫不犹豫地送入纸张进行循环。然而,薄膜包装只是一种临时解决方案。我们已经开始开发可持续的替代品,例如基于纤维素的阻隔层。“

AeroClay 是一种聚苯乙烯泡沫塑料替代品,采用环保的水性化学物质配制而成,含有粘土和聚合物混合物。AeroClay 以其极低的密度和高空气含量而闻名,它大约是95%到99%的空气体积

AeroClay 基于克利夫兰凯斯西储大学开发的专利技术。首先,粘土分散在水中并与牛奶基聚合物混合;然后,将其倒入模具中并冷冻干燥。

除了重量轻且由现成的材料制成外,AeroClay 还具有可生物降解性。压缩后,它弹回原来的形状。也许最重要的是,通过操纵所使用的制造工艺和材料,AeroClay 产品可以生产出具有各种不同性能和各种可能用途的产品。

马里兰大学帕克分校的一组科学家,通过从木材中去除所有木质素和大部分半纤维素,创造了一种新的独特材料。这使木材暴露于化学品氢氧化钠,亚硫酸钠和过氧化氢中。从木材中去除这些部分只会留下纤维素的纳米纤维,使木材非常轻巧。

此外,这些纤维的平行排列意味着该材料作为绝缘体非常有效。这种方法使热量难以穿过纤维。所有被移除的木材都被空气所取代,空气是一种不良的导体。纳米木的强度代表了可用超级绝缘材料中的最高价值。

此外,如果纳米木材的厚度小于一毫米,它就会变得柔韧。这允许材料折叠和滚动,使其适用于更多目的。有了在正确的条件下被细菌吃掉的能力,纳米木可以更强。然而,这反过来又使该材料成为聚苯乙烯泡沫塑料的更环保版本。

众所周知,我们俗称的泡沫板也就是膨胀聚苯乙烯(EPS) 泡沫是一种不可生物降解的材料。但因其价格低、重量轻受到众人的青睐。于是,科学家们研发出一种替代品——用爆米花制成泡沫。

据悉,生产聚苯乙烯(EPS)泡沫的过程并不复杂,它是以聚苯乙烯树脂为材料,加入含有挥发性液体发泡剂,经加热发泡后在模具中加热成型的白色物体。具有密度系数小,抗冲击能力良好的结构特点,被广泛应用于建筑墙体;聚苯乙烯(EPS)同时不受气温影响,具有防渗透功能,常用于冷库、车辆、船舶的保温和隔热。

研发团队表示在10多年前,就已经设计了方案,将这些材料用在价格低廉、可生物降解、可再生来源、EPS替代泡沫。

该团队表示,不仅可以将玉米仁制作成新型泡沫,碎玉米棒等玉米工业废弃物也可用于生产。并且新型的泡沫比EPS吸收热量更好,易燃性更低,不仅可以堆肥、切碎后再利用,也可以用于生产沼气,甚至一旦被丢弃就用作动物饲料。

生产时,先将玉米粒切成颗粒,然后使用加压蒸汽使其膨胀。将一种源于植物蛋白的粘接剂与膨胀的颗粒混合在一起压入模具。等到粘接剂固化,所产生片材、块材或其他物品从模具中取出以备使用。

据悉,该项技术将会应用于建筑保温或绝缘、保护包装、运动设备部件以及轻型汽车零部件等。

开发聚苯乙烯替代品只是全球努力寻找不可生物降解塑料和泡沫的替代材料的最新努力。过去,我们已经看到了各种各样的塑料替代品,包括由藻类制成的滑雪板和由食物垃圾制成的快速盾牌。Aodok.com 毫不怀疑还有更多的创新产品尚未到来。

聚苯乙烯泡沫产品,如聚苯乙烯泡沫塑料,因分解成微小的珠子和碎片而臭名昭著,然后最终无处不在。1986年美国环境保护署的一项研究发现,100%的人体组织样本中都含有苯乙烯残留物。

最终进入垃圾填埋场的聚苯乙烯泡沫往往会占用大量空间,Aodok.com 的一项估计表明,像聚苯乙烯泡沫塑料这样的泡沫可能占一些垃圾填埋场的30%。一旦到达那里,至少需要500年才能生物降解。鉴于此,找到替代品非常重要。作为下一步,研究人员将致力于开发纤维素基阻隔层,以完全消除塑料基薄膜。