泡沫花生不仅能用做缓冲材料还能变废为宝成电池阳极材料,“钱”景无限

材料天团 2021-10-11

电池泡沫包装

2134 字丨阅读本文需 4 分钟

泡沫包装花生(Packing Peanuts),也称为泡沫爆米花、包装花生或包装面条。泡沫花生大约是带壳花生的大小和形状,一种常见的松散填充包装和缓冲材料, 非常轻(通常每升约3克/每立方英尺0.17至0.2 磅)且易于使用。用于防止运输过程中对易碎物品的损坏。

泡沫花生的最初专利由 Robert E. Holden 于1962年申请,并于1965年获得授权。通常由发泡聚苯乙烯制成。由于生产成本低,并且能够保护标准尺寸瓦楞运输容器中的物品,无需提高定制包装箱的成本,消费者和供应商纷纷使用泡沫花生做缓冲材料。但是由于经济成本问题,很少有公司对这种材料进行回收。因此大部分的泡沫花生们的命运终结于垃圾填埋场或焚烧厂,在填埋场它们可能需要100年以上的时间才能被分解

但是普度大学的研究人员声称,这种讨厌的泡沫小碎片可以被制作成锂离子电池的阳极。化学工程师已经找到一种简单、廉价的方式将这些泡沫花生转化为碳纳米颗粒和微型薄膜,使用这种材料制成阳极的电池,工作的要比现在流通使用的石墨阳极电池更好。

当锂离子电池进行充电时,阳极会吸收并存储锂离子然后膨胀。但是石墨制成的电极则无法膨胀,石墨的极限锂离子容量大约为370毫安/小时/克,而实际上被制作成电极的石墨能够存储的锂离子要比上面的数量少。

在实验测试中,泡沫花生制作成阳极的电池能够轻易突破该限制,存储容量达到420毫安/小时/克的容量。

化学工程师Vilas Pol教授和他的同事通过600℃的温度烘烤泡沫花生制作阳极材料。同是,还要考虑泡沫花生是否含有淀粉或聚苯乙烯塑料成分,对应的将它们转换成碳纳米颗粒或微型薄膜。以上两种材料都是多孔,并且含有排列不规则的碳原子。这种无序的多孔结构比相同表面积大小的传统电池电极能够容纳更多的锂离子。

其他的研究人员试图使用石墨烯和纳米硅制作高锂离子容量的电池阳极。还有些人通过利用回收的棉纤维和轮胎制作电极。当然还有之前的蜘蛛丝制作的电极。

此后,缓冲材料不断发展,出现了充气气垫缓冲材料等一系列新型缓冲材料。另外,泡沫花生的材料构成也不断转型升级,从聚苯乙烯转变到可再生的淀粉材料

1.聚苯乙烯基泡沫花生

聚苯乙烯基填料花生由Tektronix Inc.开发并获得专利。它们由陶氏化学公司于1965年左右上市销售。最初由100%原生聚苯乙烯树脂制成。由100%回收聚苯乙烯制成的花生自90年代中期以来上市。

聚苯乙烯泡沫,因其重量轻并在运输过程中保护易碎物品而在包装和运输行业中广受欢迎。它还提供良好的绝缘性,使产品在运输过程中保持安全、凉爽或保温。不幸的是,这种材料不可生物降解,而且对环境有害,难以分解。

如上世纪在我国盛行的聚苯乙烯(PS)发泡餐盒白色污染问题,最终被彻底禁用。

尽管聚苯乙烯对环境产生有害影响,但因为它的有效性和经济性导致许多公司和个人仍然使用聚苯乙烯泡沫花生进行运输包装。

2.淀粉基泡沫花生

在1990年代初期,淀粉基包装花生被开发为一种更环保的替代品。花生中的淀粉来自农作物而不是石油基聚苯乙烯,并且是无毒的。Biofoam是最早推出的可生物降解花生品牌之一。

生物淀粉基泡沫花生由天然植物淀粉制成,例如小麦和玉米淀粉、谷物高粱马铃薯淀粉。作为环保型的可生物降解包装花生非常适合保护易碎物品,例如餐具、收藏品、玻璃器皿等。

淀粉基泡沫花生最重要的一点,它们溶于水和液体。与需要几个世纪才能分解的聚苯乙烯泡沫包装花生不同,可生物降解的泡沫花生暴露在潮湿和温暖的环境中时只需几分钟即可溶解,就可以在家中溶解并被冲走。

此外,可生物降解的泡沫花生没有静电电荷,这意味着它们不会粘在衣服上。由于几乎无尘、抗静电、耐磨、耐热、耐寒、坚固,对3C电子产品和一些零散的关键零部件包装是很好的。

可生物降解的淀粉基泡沫花生是一种更环保的选择,但它们也有缺点。与聚苯乙烯相比,它们的主要缺点是弹性较低、重量较重(每升6.5至13克/每立方英尺0.4 至0.8 磅)、会产生少些灰尘、可能吸引啮齿动物。

与传统包装花生相比,生产成本高,重量更高意味着增加了运输成本。在充满挑战的经济环境中,许多消费者和供应商通常会选择降低成本而不是更环保、更昂贵的替代品。

如何判断是否可生物降解?

这是一个很好的问题,因为大多数公司不会附上说明让您知道他们的包装是否环保。泡沫包装花生可以有多种颜色,如果是植物性的,颗粒可以是多种色调,包括棕褐色和绿色。传统的包装花生通常是白色或粉红色的。

一个简单的视力测试可能足以确定产品是否可以回收。在包装花生上流水测试是确定它们是否可生物降解的最简单方法。随着有机化合物开始分解,可生物降解的包装花生就溶于水,这个过程只需要几分钟。

接下来,尝试建立静电:EPS包装花生会聚集静电并粘在您的衣服上。可生物降解的包装花生不会产生静电或粘在衣服、电子产品、其他包装材料等上。

包装注意事项

由于泡沫花生的功能用于填充包裹中的空白空间,需要使用足够多松散的花生,以确保摇动盒子时物品不会移动。建议在物品和花生之间使用扁平的瓦楞纤维板,以帮助防止通过包装花生迁移。

对于易碎物品,用多层薄片(小或大泡孔或泡沫薄片)单独包裹每件物品,然后放入推荐的运输容器中。易碎物品需要彼此适当分离,并与盒子的角落、侧面、顶部和底部进行适当的分离。每件物品都应被至少两英寸(5.08 厘米)厚的材料包围,并放置在距箱壁至少两英寸(5.08 厘米)的地方。这可以防止产品对产品的损坏,并保护物品免受冲击和振动的影响。

为了提高产品运输的最佳防护效果,泡沫花生将协助配合主要的包装防护材料。不建议将松散填充材料单独用于可能在包装内移动或扁平、狭窄或致密的产品。单独使用松散的填充材料在配送周期中可能发生移动或沉降,因此产品在包装内的任何移动都可能使其遭受更高的损坏概率。

文章来源: TK生物基材料,上海国际泡沫工业展览会,煎蛋

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