پلی یورتان ها

مرجع پلیمر بازار ایران  این بار در باره پلی یورتان ها توضیح می دهد : پلی یورتان‌‌ها بسپارهایی هستند که از واکنش پلی ال‌ها با ایزوسیانات‌ها تهیه می شوند. نخستین پلی یورتان در سال 1937 توسط اتوبایر در آلمان طی یک واکنش میان یک دی ایزوسیانات و یک دی‌آمین بدست آمد. گروه عاملی ایزوسیانات با هر مولکولی که دارای هیدروژن فعال باشد واکنش می دهد. از بارزترین خواص این پلیمر مقاومت در برابر سایش و ضربه پذیر بودن و همچنین زیست سازگاری آن با بدن انسان می باشد. هم اینک پس از گذشت هشت دهه پلی‌یورتان، به شکل های مختلف از جمله فوم‌های سخت، فوم‌های انعطاف پذیر، الاستومر، پلی یورتان های ترموپلاستیک، رنگ، رزین، پوشش و غیره کاربرد دارد.

شیمی پلی یورتان ها

پلی یورتان مشتقات اسیدی کربنی هستند که از طریق واکنش پلیمریزاسیون تراکمی بیس کلرو فرمات ها با دی آمین (شکل1) و یا از طریق واکنش پلیمریزاسیون افزایشی دی ایزوسیانات ها با دی یا پلی ال ها و یا هر گونه ترکیبی که دارای هیدروژن فعال (شکل2) است، تشکیل می شود. گروه های ایزوسیانات به شدت واکنش پذیر بوده و به همین علت پیشرفت واکنش آن ها نیاز به افزایش دما ندارد. روش دوم به دلیل تولید نشدن محصول جانبی از نظر صنعتی از اهمیت بیشتری برخوردار است.

شکل1- واکنش بیس کلرو فرمات با دی آمین

شکل2- واکنش دی ایزوسیانات با ترکیبات دی یا پلی هیدروکسی

مواد اولیه

همان طور که در مقدمه ذکر شد پلی یورتان ها از طریق واکنش یک دی/پلی ایزوسیانات با دی یا پلی ال بدست می آیند که معمولا این واکنش در حضور افزاینده زنجیر، کاتالیست و دیگر افزودنی ها صورت می گیرد.

• ایزوسیانات ها

دی ایزوسیانات ها از جمله مواد ضروری تشکیل دهنده پلی یورتان ها هستند که معمولا از واکنش آمین و فسژن در حلال بی اثر در دماهای 25 تا 100 درجه سیلیسیوس بدست می آیند. از جمله معمول ترین دی ایزوسیاناتهایی که به صورت تجاری استفاده می‌شوند می توان به 2،6 یا 2،4- تولوئن دی ایزوسیانات(TDI)، 5،1- نفتالن دی ایزوسیانات(NDI)، 4،4- دی فنیل متان دی ایزوسیانات(MDI) و غیره اشاره کرد.

• پلی ال ها

دو نوع پلی ال مختلف شامل پلی استر و پلی اتر در تولید انواع پلی یورتان استفاده می شود و نوع پلی ال انتخاب شده بر روی خواص نهایی محصول تاثیر گذار است. معمولا پلی ال های به کار رفته در تهیه پلی یورتان وزن مولکولی بین 200 تا 10000 را دارا می‌باشند.

• کاتالیست ها

هدف از کاربرد کاتالیست در شیمی پلی یورتان ها افزایش سرعت واکنش به میزان معینی می‌باشد. از کاتالیزورهای مختلفی از جمله آمین های آلیفاتیک و آروماتیک، ترکیبات آلی فلزی و نمک های فلز قلیایی اسیدهای کربوکسیلیک و فنل ها استفاده می‌شود.

• افزاینده زنجیر

افزاینده زنجیر به دو گروه دی ال‌ها و دی آمین های آلیفاتیک تقسیم بندی می‌شوند. افزاینده های زنجیر به منظور طویل تر کردن زنجیر سخت پلی یورتان، افزایش چگالی پیوندهای هیدروژنی و تنظیم وزن مولکولی زنجیرهای پلی یورتانی استفاده می‌شوند.

کاربرد پلی یورتان ها

• منسوجات

استفاده متداول تر پلی یورتان در نساجی به شکل الیاف اسپاندکس است. الیاف این فرآورده انعطاف پذیر می باشد. چنانچه اسپاندکس همراه با رشته هایی از جنس کتان، نایلون یا پلی استر تنیده شود، فرآورده ای با قابلیت کشش مناسب برای لباس ورزشی بدست می آید.

• چسب ها

چسب های پلی یورتان کارایی گسترده ای دارند و برای مواد گوناگون شامل چوب، فلز، بتون، شیشه و پلاستیک مناسبند. عامل چسبندگی قوی این چسب ناشی از عمل کردن به صورت فوم هنگامی که در معرض رطوبت قرار می گیرد می باشد. تا زمانیکه به صورت کامل خشک شده و سفت شود. این چسب ها در برابر هوا و دماهای 40- تا 100 درجه سلسیوس پایدارند و پس از خشک شدن انعطاف پذیری زیادی از خود نشان می دهند  و در برابر حل شدن در مواد شیمیایی اسیدی یا قلیایی قوی، مقاوم می‌باشند.

• لوازم برقی

فوم پلی یورتان یک جزء مهم در لوازم بزرگ است که مصرف کنندگان هر روز استفاده می کنند. شایع ترین استفاده برای فوم پلی یورتان در لوازم بزرگ فوم سخت و محکم برای سیستم های عایق حرارتی یخچال و فریزر است. فوم پلی یورتان سخت یک ماده ضروری و مقرون به صرفه است که می تواند برای بالا بردن رتبه های انرژی مورد نیاز در یخچال و فریزر مصرف کننده استفاده شود.

• خودرو

از پلی یورتان ها می توان در تمام اتومبیل استفاده کرد از جمله بدنه خودرو، سقف، صندلی ها، بخش های داخلی و …که باعث کاهش مصرف سوخت، کاهش وزن، افزایش راحتی و افزایش مقاوت در برابر خوردگی می شود.

• ساخت و ساز

خانه های امروزی متقاضی موادی با عملکرد بالا و قوی و در عین حال بسیار سبک وزن هستند؛ فوم های پلی یورتان راه حل بسیار مناسبی برای انجام این کار می باشند علاوه بر آن می توان به راحتی نصب شده و دوام بسیار خوبی دارند. پلی یورتان از طریق کاهش مصرف انرژی به حفظ محیط زیست کمک می کند. با توجه به دوام بسیار عالی، مقاومت فوق العاده و خواص عایقی پلی یورتان غالبا در ساخت و ساز ساختمان ها استفاده می شود. از پلی یورتان ها در بیشتر قسمت ها مانند عایق کاری سقف ها، پشت بام ها،کف ساختمان، دیوار ها، درب و پنجره ها استفاده می شوند.

• کامپوزیت چوب

فوم پلی یورتان نقش عمده ای در مواد مدرن، مانند کامپوزیت چوب بازی می کند، در تخته های حالت دار، فیبرهای با دانسیته ی متوسط، الوارهای بلند، روکش های الوار و خرده تخته ها می توان از آن استفاده کرد.

• پزشکی

امروزه پلی یورتان به واسطه زیست سازگاری بسیار خوب، خاصیت و قدرت کشش بالا، مقاومت در برابر ساییدگی و تخریب، قدرت تطبیق در مصارف گوناگون باعث شده است که مورد توجه تولید کنندگان وسایل پزشکی قرار گیرد. چناچه در تهیه پلی یورتان از پلی اتر به عنوان واکنشگر استفاده شود می توان به ماده ای دست یافت که در تهیه قلب، کلیه و ریه مصنوعی، فیلترهای خونی، کاشتنی های دندان و لثه، غشاهای همو دیالیز، نمایش فشار عروق، سیستم های نوین رهایش دارو و… کاربرد دارد.

منبع پلیم پارت