从春寒料峭的3月初到夏意伊始的5月末，人们的小棉袄已换成了短袖，可上海却还在“静止”中。
但处于隔离的人们，似乎已不再过分关心每天新增的数字。
在经历了短暂的物资紧缺后，比起解封，大家更关心能否吃得饱，吃的好。
这个被疫情偷走的春天，上海人在快递小哥的保温箱里找到了：从鲜嫩水灵的蔬菜到日常奶制品；从各式各样的速冻食品到生鲜冷饮和熟食预制菜；一片色彩斑斓、瓜果飘香，均是应有尽有。
今天，小编就从快递小哥的保温箱说起，带你一起盘盘应用在冷链物流领域的发泡材料。
按不同分类标准，冷链物流可分为多种类型，如仅从运作模式划分主要包括两种模式：
第一种是用“泡沫箱 冷袋”的方式，一般称之为“包装冷链”，其特点是利用包裹本身创造出一个适合生鲜产品短时间存储的小环境。这种方式的优点是，包装好的产品可以利用常温物流体系配送，物流总成本较低。
第二种模式是利用真正的冷链物流体系，即产品从产地冷库直至送达最终客户手中，所有物流环节均在低温环境下，保证冷链不断链。这种模式要做到对冷链全程进行温控，一般称之为“环境冷链”。但对整个冷链物流体系要求很高，难以利用普通物流体系运作，整体运作成本较高。
但无论是以上哪种冷链模式，能保温、能隔热、能减震、还能缓冲的发泡材料都算得上是理想的材料。
目前冷链物流运输中使用最广泛的是聚氨酯发泡材料、聚丙烯发泡材料和聚苯乙烯发泡材料，除了我们看到的各种泡沫保温箱，它们在冰箱冷柜、冷藏展示柜、冷藏拖车、冷藏集装箱和冷藏库中也是随处可见。
聚苯乙烯发泡材料(EPS)
EPS是一种轻型高分子聚合物，因价格低廉，也是目前整个包装领域，应用最多的发泡材料，占比接近60%。聚苯乙烯树脂加入发泡剂，经过预发、熟化、成型、烘干和切割等工艺制成。EPS的封闭空腔结构决定了其具有良好的隔热性，热传导率非常低，各种规格的EPS板体热传导率在0.024W/m.K~0.041W/m.K之间，故EPS保温材料在冷链物流中具有良好的保温、保冷效果。
但作为一种热塑性材料，EPS加热会融化，冷却又会变成固体，其热变形温度在70℃左右，这意味着加工成泡沫包装的EPS保温箱需要在 70℃以下使用，如果温度超高70℃，其箱体强度会降低，还会因为苯乙烯的挥发产生有毒物质。因此，EPS的废弃物不能自然风化、无法焚烧处理。
另外，EPS保温箱具有的韧性也不是很好，缓冲性能也一般，运输过程中容易损坏，所以多为一次性使用，用于短时间、短途冷链运输，以及食品工业诸如肉类和家禽的托盘以及快餐的包装材料。这些制品的使用寿命通常较短，约50%的聚苯乙烯泡沫制品使用寿命仅有2年，97%的聚苯乙烯泡沫制品使用寿命不超过10年，从而导致EPS泡沫废弃量逐年增加，但EPS泡沫不易分解，不易回收，故当前被冠以白色污染的首要元凶：在海洋污染的白色垃圾中EPS占据了60%以上的比重！并且作为包装材料的EPS，在发泡过程中大多使用氢氯氟烃发泡剂，产品多半会有气味，氢氯氟烃对臭氧消耗潜力是二氧化碳的1000 倍。因此，21世纪10年代以来，联合国、美国、欧盟、中国、韩国、日本以及其他相关等国家（组织）和地区就立法禁止或限制使用包括聚苯乙烯泡沫在内的一次性使用塑料，并对人类强制做出了“整改路线图”。
聚氨酯硬质发泡材料（PU Foam）
PU Foam是以异氰酸酯和聚醚为主要原料，在发泡剂、催化剂、阻燃剂等多种助剂的作用下，通过专用设备混合，经高压喷涂现场发泡而成的高分子聚合物。兼具保温与防水功能，是目前所有有机保温材料中导热系数最低的。
但是PU的硬度不够，市售PU保温箱的结构多为：食品级PE材料外壳，中间填充层为聚氨酯(PU)发泡。这种复合结构也不易回收。
事实上，PU常用于冰柜、冰箱做隔热填充物。据统计，全球约95%以上的冰箱或冷藏设备都使用聚氨酯硬泡作为隔热材料。未来，伴随着冷链行业的规模扩张，聚氨酯保温材料的发展有两个重点，一个是控制碳排放，另一个是提高阻燃性能。对此，众多聚氨酯保温材料生产企业、冷链保温工程供应商均在积极开发创新解决方案：
Baytherm系列聚氨酯发泡材料 图源：Covestro
- 巴斯夫的 Elastopir® 系列材料，在生产过程中无需使用溴，仅需少量阻燃剂，即可达到优异的防火保温性能；
- 科思创研发的Baytherm微孔发泡硬质聚氨酯泡棉在发泡孔径上较传统聚氨酯可缩小达40%、直径仅达几微米，隔热保温效果可提升10%，在箱体使用中，可适度地降低聚氨酯泡沫的密度，减少原材料的注入量，降低生产、使用环节的碳排放；
- 亨斯迈携手合作伙伴制订《低碳冷库评价标准》，提出“低碳冷库”概念，将以碳减排为中心的能效管理纳入整体运营监控中，充分发挥高性能聚氨酯的特性，提高热阻效率，改善建筑运营能耗；
- 烟台市顺达聚氨酯有限责任公司开发出了高阻燃的B1级聚氨酯产品；
- 以补天新材料，绍兴华创聚氨酯有限公司为代表的企业创新地使用新型绿色发泡新型发泡剂，替代传统的HCFC-141b等发泡剂，为绿色冷链物流助力；
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南京越升可生物降解E-PLA Beads技术成型的PLA泡沫珠产品 图源：USEON
此外，以聚异氰脲酸酯发泡材料PIR，酚醛发泡材料（PhenolicFoam， 简称PF），发泡水泥板和发泡玻璃板等新型发泡材料也在建设环保节能型冷库、冷链物流系统上得到应用。
聚丙烯发泡材料（EPP）
EPP是一种性能卓越的高结晶型聚合材料，也是目前增长最快的新型环保抗压缓冲隔热材料。以PP为主要原料，采用物理发泡技术制成发泡珠粒，产品无毒无味，加热也不会产生任何的有毒物品，可以直接和食物等直接接触。保温性良好,导热系数约为0.039W/m·k，其机械强度也明显优于EPS和PU，摩擦或冲击基本没有粉屑；并且耐热耐冷稳定性好，可以-30℃至110℃环境下使用。另外，对于EPS和PU, 其质量更轻，可大幅度减轻物品重量，从而降低运输成本。
事实上，在冷链运输中，EPP包装箱多是作为周转箱，易清洗、耐用性好，可以重复多次使用，降低使用的成本。不再使用以后，也更易于回收再利用，不会造成白色污染。目前包括饿了么、美团、盒马鲜生在内的大部分生鲜外卖行业基本都选择使用了EPP保温箱。
未来，随着国家和民众对环保的重视，冷链包装的绿色化之路将进一步提速，主要有两个方向，其中之一就是包装的循环使用，从这一点来看，未来聚丙烯发泡材料有望更多地取代聚氨酯和聚苯乙烯两类发泡材质，前景广阔。
可生物降解发泡材料
扩大降解材料在冷链物流包装中的使用也是冷链物流包装绿色化之路的另一个重要方向。当前，已研发出来的可生物降解材料主要有三大种类：聚乳酸PLA系列(包括PLA, PGA,PLAGA等），聚丁二酸丁二醇酯PBS系列（包括PBS,PBAT, PBSA, PBST, PBIAT等），聚羟基脂肪酸酯PHA系列（包括PHA, PHB, PHBV)。但这些材料的熔体强度通常都比较差，无法在传统连续片材发泡设备上生产，并且发泡比例也不宜过高，否则发泡制品物理性能太差，无法使用。
为此，业内也出现了很多创新的发泡方法，比如荷兰的Synbra公司采用专利模内发泡技术，开发了世界上第一个聚乳酸发泡材料——BioFoam，并实现量产；国内领先的设备制造商USEON成功开发出了多层结构PLA发泡板的生产技术，班次采用发泡中心层，具有更好的隔热性能，同时坚固的两侧表层体可大幅提高机械强度。
BioFoam 图源：BEWI
发泡PLA具有保温、隔热、质轻、防水等优点，但因为其热变性温度较低，运输成本通常比较高。对比传统发泡材料，发泡PLA自身也面临着成本高昂的问题，一次性用品市场无法承受。未来的研发重点会在PLA发泡材料的改性增强工艺上，随着工艺的成熟，其“价格”瓶颈得到突破，应用空间才能进一步拓宽。
纤维发泡材料
纤维发泡材料，也是冷链运输物流中绿色可降解包装材料，其原料价格低，采用植物纤维、淀粉和PLA短纤维共混后，放入模具中高温热压成型。但在外观上，采用纤维发泡材料制作的保温箱无法与塑料相比，堆积密度高，也会增加运输成本。未来，比较适合以加盟形式在每一个城市发展加盟商，利用当地秸秆资源，以最低成本服务当地市场。
据中物联冷链委和前瞻产业研究院披露的数据，2019年我国冷链物流的需求总量达到2.61亿吨，其中食品冷链物流需求量达到2.35亿吨，而且2020年和2021年上半年行业仍然保持着高速增长态势。这给发泡材料行业带来了千载难逢的市场机会，未来，冷链物流相关的发泡企业需要把握好绿色、节能、安全的行业大势，才能抢占市场先机，在万变的市场中找到相对不变的竞争策略，使企业立于不败之地。
（本文部分图片源于网络）
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