Onderzoekers in Frankrijk hebben lichtgevoelige polyurethaanformuleringen ontwikkeld waarmee het stollen van vloeibare schuimen kan worden geactiveerd en gecontroleerd met behulp van ultraviolet licht.
De aanpak maakt gebruik van een fotobasegenerator als latente katalysator. Wanneer de formulering wordt blootgesteld aan UV-straling, geeft de generator een base vrij die de polyurethaanreactie versnelt, waardoor onderzoekers kunnen kiezen wanneer het schuim begint te stollen.
Guillaume Cotte-Carluer en collega's van het Institut Charles Sadron in Straatsburg zeiden dat de methode meer controle zou kunnen bieden over de schuimmorfologie zonder dat voor elke celstructuur een aparte formulering nodig is.
De schuimeigenschappen worden sterk beïnvloed door de belgrootte, het vloeistofgehalte en de tijdsduur waarin het vloeibare schuim kan uitlekken voordat het uithardt. Bij conventionele PU-processen vinden belvorming, drainage en polymerisatie gelijktijdig plaats, waardoor het moeilijk is om een van deze parameters onafhankelijk aan te passen.
De onderzoekers combineerden de UV-gevoelige polyurethaanformuleringen met een millifluïdisch systeem dat viskeuze componenten kan mengen en schuim kan genereren met een uniforme bellengrootteverdeling-.
Door het punt waarop het schuim werd bestraald te veranderen, kon het team bepalen hoe lang het uitlekte voordat het stollen. Dit maakte het mogelijk om de uiteindelijke cellulaire morfologie te veranderen terwijl dezelfde onderliggende formulering behouden bleef.
De onderzoekers combineerden de fotobasegenerator ook met een conventionele katalysator. Ze zeiden dat deze hybride aanpak een nog breder scala aan stollingsgedrag opleverde door geleidelijke uitharding op de achtergrond te combineren met de versnelling veroorzaakt door blootstelling aan UV.
Het systeem is momenteel een methode op laboratorium-schaal, voornamelijk bedoeld voor de productie en studie van modelschuimen. Extern geactiveerde uitharding zou echter uiteindelijk nuttig kunnen zijn in toepassingen die nauwkeurig gecontroleerde poreuze structuren vereisen, waaronder isolatie, filtratie, lichtgewicht componenten en weefseltechnische steigers.
De onderzoekers zeiden dat de belangrijkste innovatie de mogelijkheid was om schuimen met aanpasbare morfologieën uit één enkele formulering te verkrijgen, in plaats van de chemie opnieuw te formuleren om elke structuur te produceren.