Forscher in Frankreich haben lichtempfindliche Polyurethanformulierungen entwickelt, die es ermöglichen, die Verfestigung flüssiger Schäume mithilfe von ultraviolettem Licht auszulösen und zu steuern.
Der Ansatz nutzt einen Photobasengenerator als latenten Katalysator. Wenn die Formulierung UV-Strahlung ausgesetzt wird, setzt der Generator eine Base frei, die die Polyurethan-Reaktion beschleunigt und es den Forschern ermöglicht, zu wählen, wann der Schaum zu erstarren beginnt.
Guillaume Cotte-Carluer und Kollegen vom Institut Charles Sadron in Straßburg sagten, die Methode könne eine bessere Kontrolle über die Schaummorphologie ermöglichen, ohne dass für jede Zellstruktur eine separate Formulierung erforderlich sei.
Die Schaumeigenschaften werden stark von der Blasengröße, dem Flüssigkeitsgehalt und der Zeitspanne beeinflusst, die der flüssige Schaum vor dem Aushärten abtropfen lässt. Bei herkömmlichen PU-Prozessen erfolgen Blasenbildung, Entwässerung und Polymerisation gleichzeitig, sodass es schwierig ist, einen dieser Parameter unabhängig voneinander einzustellen.
Die Forscher kombinierten die UV{0}}empfindlichen Polyurethanformulierungen mit einem Millifluidiksystem, das in der Lage ist, viskose Komponenten zu mischen und Schäume mit einer gleichmäßigen Blasengrößenverteilung zu erzeugen.
Durch Ändern des Punkts, an dem der Schaum bestrahlt wurde, konnte das Team steuern, wie lange er abtropfen musste, bevor er sich verfestigte. Dadurch war es möglich, die endgültige Zellmorphologie zu ändern und gleichzeitig die gleiche zugrunde liegende Formulierung beizubehalten.
Die Forscher kombinierten den Photobase-Generator auch mit einem herkömmlichen Katalysator. Sie sagten, dieser Hybridansatz biete ein noch breiteres Spektrum an Erstarrungsverhalten, indem er eine allmähliche Hintergrundaushärtung mit der durch UV-Belichtung erzeugten Beschleunigung kombiniere.
Bei dem System handelt es sich derzeit um eine Methode im Labor-maßstab, die hauptsächlich für die Herstellung und Untersuchung von Modellschäumen gedacht ist. Allerdings könnte sich die von außen ausgelöste Aushärtung letztendlich bei Anwendungen als nützlich erweisen, die präzise kontrollierte poröse Strukturen erfordern, einschließlich Isolierung, Filtration, Leichtbaukomponenten und Gewebekonstruktionsgerüste.
Die Forscher sagten, die wichtigste Innovation sei die Möglichkeit, Schäume mit anpassbaren Morphologien aus einer einzigen Formulierung zu erhalten, anstatt die Chemie zur Herstellung jeder Struktur neu zu formulieren.