شیمی پلی یورتان

پلی اول (پلی ال یا پلیول) ها معمولا الکل های چند عاملی هستند، که تعدادی گروه OH را دارا می باشند و به عنوان پلی اول نامیده می شوند. هر قدر تعداد گروه های OH افزایش یابد ساختار فوم در شیمی پلی یورتان ها سخت تر می شود. (OHهیدروکسیل در شیمی، به مولکولی گفته می‌شود که از یک اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن که با پیوند کووالانسی به هم مرتبط شده‌اند ساخته شده باشد.

نام شیمیایی

پلی اورتان

شکل و حالت فیزیکی

مایع ویسکوز بی رنگ تا زرد تیره

مترادف ها

پلی یورتان PU-PUR

شماره CAS

67700-43-0

مترادف ها (en)

PU ؛ PUR

 

وقتی اتم اکسیژن به مولکول هیدروژن دیگری متصل شود به آن گروه عاملی هیدروکسیل می‌گویند. پلیول ها برپایه مواد اولیه (آغازگر) مورد استفاده در سنتزشان به دو گروه پلی اتر و پلی استر طبقه بندی می شوند. پلی اتر پلی یول ها از واکنش آغازگر با پروپیلن اکسید، اتیلن اکسید یا ترکیبی از هر دو واکنش می دهد. انتخاب نوع آغازگر و مونومر به خواص فوم نهایی بستگی دارد.

رایج ترین ایزوسیانات هایی که در سنتز شیمی پلی یورتان مورد استفاده قرار می گیرند، عبارتند از: تولوئن دی ایزوسیانات (TDI) و دی فنیل متان دی ایزوسیانات (MDI) که بسته به نوع کاربرد پلیمر، انتخاب آن ها صورت می گیرد. به دلیل وقوع واکنش های هم زمان با نرخ های سرعت متفاوت، واکنش فوم شدن پیچیده است. این واکنش های عبارتند از:

  • گسترش زنجیر، تشکیل گاز و اتصالات عرضی (cross-linking)

بطور کلی در واکنش ایزوسیانات ها با پلی ال ها دو واکنش بصورت همزمان صورت می گیرد:

  • واکنش تشکیل پلیمر (گسترش زنجیر پلیمری)
  • واکنش تشکیل گاز

موارد مصرف و روش سنتز

پلی اورتان در سال 1937 در آزمايشگاه های تحقيقاتی شركت باير توسط دكتر اوتو باير( Dr.Otto Bayer ) كه در حال انجام تحقيقات در ساختمان مركزی تحقيقات باير لوركوزن آلمان بود، اختراع شد و شيمی پلی یورتان هنگامی كه او به دنبال تحقيق بر روي پليمر ديگری بود، كشف شد. با گذشت سال ها شيمی پلی اورتان به يكی از هيجان انگيز ترين شاخه های شيمی پليمر تبديل شد كه كمک زيادی به ساختن بسياری از محصولات روزمره زندگی كرده است.

سنتز پلی اورتان

پلیمرهای پلی اورتان به طور سنتی و اغلب با واکنش دی یا تری پلی ایزوسیانات با یک پلی ال تشکیل می شوند. بیشتر پلی یورتان های جدید از ترکیب دی ایزوسیانات های آروماتیک مانند متیلن دی ایزوسیانات یا تولوئن دی ایزوسیانات (TDI) با دی ال هایی مانند اتیلن یا پروپیلن گلیکول، پلی اتر دی ال ها، پلی استر دی ال های آلیفاتیک و سیلیکون دی ال ها تهیه می شوند. اورتان را می توان مشتق استخلافی N و O کربامیک اسید در نظر گرفت.

کاربردهای پلی اورتان

پلی یورتان ها کاربردهای متنوع بسیار چشمگیری دارند. در این میان به طیف وسیعی از کاربردها از اسفنج مبل ها تا رزین های سخت، از کفپوش های بادوام و مواد پرداخت کننده خودرو تا الیاف طراحی (مانند لیکرا از دوپان) و بالاخره از لاستیک ها تا چسب های فوری اشاره کرد. از پلی یورتان در صنعت مبلمان، عايق های ساختمانی، عايق لوازم خانگی، الاستومرهای با دوام در بخشهای صنعتی نیز استفاده می کنند.

گسترش زنجیره

در شیمی پلی یورتان واکنش بین یک گروه الکل و ایزوسیانات که منجر به گروه یورتان می شود، به شرح زیر است:

به منظور تشکیل آلوفانات، اکثر یورتان های تولید شده در این واکنش با ایزوسیانات اضافی در سیستم واکنش می دهد:

شیمی پلی اورتان

کاتالیزورهای اصلی مورد استفاده در این واکنش، ترکیبات فلزی بر پایه قلع هستند؛ با این حال، در سیستم های بسیار واکنشی، هیچ کاتالیزوری مورد نیاز نمی باشد.

تشکیل گاز

محصول واکنش گروه های ایزوسیانات با آب، ترکیبات آمینی آروماتیکی و گاز دی اکسید کربن می باشند. گاز کربن دی اکسید نقش عامل پف زا را دارد.

شیمی پلی یورتان

ترکیبات آمینی تولید شده در واکنش تشکیل گاز نیز با ایزوسیانات واکنش می دهند که منجر به تشکیل اوره می شوند و در نتیجه باعث ایجاد اتصالات عرضی در یورتان می شود:

بعضی از اوره ها با ایزوسیانات واکنش نشان می دهند که منجر به تشکیل بیورت می شوند:

تا همین اواخر، استفاده از آب (به غیر از مقادیر جزئی) در فرمولاسیون شیمی پلی یورتان برای فوم سخت، عامل اصلی تمایز بین فوم منعطف و سخت بوده است. دسته ای از فوم های منعطف به نام فوم خود پوسته (integral) بدون استفاده از آب فرموله شده اند.

اتصالات یورتانی در پلی یورتان ها هم به عنوان گیرنده پیوند هیدروژنی (گروه C=O در یورتان و اوره یا اتم اکسیژن اتصال اتری) و دهنده پیوند (گروه N-H در اتصالات اوره و یورتان) عمل می کنند. در پلی یورتان پایه پلی اتری، گروهN-H  یورتان هم با اتصال O-  پلی اتر و گروه های C=O-  یورتان وارد واکنش می شوند. در تشکیل پلی (یورتان-اوره) پیوند N-H  دیگری ناشی از اتصال اوره در واکنش ها شرکت می کند.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

Fill out this field
Fill out this field
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.

فهرست