هدیه طبیعت: PDI زیست پایه، انقلابی در صنعت پلی یورتان ایجاد می‌کند.

دی ایزوسیانات‌های آلیفاتیک^۱ (ADI) بلوک‌های سازنده ضروری در تولید محصولات متنوع پلی یورتانی هستند. به دلیل عدم وجود حلقه‌های بنزن حساس به نور در ساختار مولکولی آنها، این مواد مقاومت عالی در برابر فرسودگی داشته و خواص ضد زردی دارند که آنها را به گزینه‌ای ترجیحی برای بسیاری از کاربردهای با کارایی بالا تبدیل می‌کند. به عنوان مثال، پوشش‌های خودرو نیاز به حفظ براقیت طولانی مدت دارند؛ پره‌های توربین بادی باید شرایط آب و هوایی سخت را تحمل کنند؛ پوشش‌های روی پل‌های دریایی باید در برابر خوردگی ناشی از اسپری نمک مقاومت کنند، و موادی که برای کپسوله کردن قطعات الکترونیکی استفاده می شوند باید در برابر تغییرات شدید دما مقاومت کنند. همه این سناریوها به شدت به ADI برای تهیه سیستم‌های پوششی محافظ و تزئینی متکی هستند. در سال‌های اخیر، به این خانواده حیاتی از مواد، عضو جدید بسیار خوبی به نام پنتامتیلن دی ایزوسیانات (PDI) زیست پایه اضافه شده است. این ماده منحصر به فرد از طریق فرآیند بیوتکنولوژیکی از محصولاتی مانند ذرت به دست می‌آید و گزینه‌ای پایدار در گروه دی ایزوسیانات‌های آلیفاتیک است.

از پایه نفتی به پایه زیستی: تغییر در خوراک‌ها و فرآیندها

ADI های متداول مانند HDI و IPDI عملکرد بسیار خوبی دارند، اما عمدتاً از خوراک‌های پایه نفتی تولید می‌شوند. تولید آنها معمولاً نیاز به شرایط دما و فشار بالا و واکنش‌های شیمیایی پیچیده و مراحل تصفیه دارد که منجر به مصرف بالای انرژی همراه با انتشار کربن و خطرات ایمنی می‌شود. در پیشرفت های جهانی صورت گرفته به منظور خنثی‌سازی کربن، اتکا به منابع فسیلی و روش‌های تولید مرسوم بحث‌برانگیز است.

ظهور PDI پایه زیستی، سبب ایجاد مسیر فناوری متفاوتی شد است. این PDI از منابع تجدیدپذیر غنی از نشاسته، مانند ذرت یا کاساوا، بدست می آید. ابتدا، نشاسته به قندهایی تجزیه می‌شود که میکروارگانیسم‌ها می‌توانند از طریق روش های آنزیمی خاص از آنها استفاده کنند. سپس، میکروارگانیسم‌های مهندسی ژنتیکی شده (گونه‌های خاص) می‌توانند این قندها را به طور مؤثر به یک واسطه کلیدی به نام پنتامتیلن دی‌آمین (PDA) تبدیل کنند. در نهایت، PDA پس از کاتالیز شیمیایی و سایر فرآیندها به محصول نهایی PDI تبدیل می‌شود. با ادغام تبدیل زیستی و سنتز شیمیایی، این فرآیند عموماً در شرایط ملایم‌تری (مانند فشار اتمسفر و دمای پایین‌تر) در مقایسه با روش‌های سنتی انجام می شود و به طور قابل توجهی مصرف انرژی و اثرات زیست‌محیطی را کاهش می‌دهد. محتوای زیستی PDI (یعنی نسبت مواد اولیه مشتق شده از منابع تجدیدپذیر) می‌تواند به سطوح قابل توجهی برسد و انقلاب تولید زیستی را در صنعت ADI ایجاد کند.

PDI با دو گروه ایزوسیانات بسیار واکنش‌پذیر متصل به یک زنجیر پنتامتیلن، که از پنج اتم کربن تشکیل شده است، مشخص می‌شود. این ساختار به پلیمرهای تهیه شده از PDI انعطاف‌پذیری و خاصیت ارتجاعی بهبود یافته می‌بخشد. در عین حال، مزایای اصلی  ADIها ناشی از عدم وجود حلقه‌های بنزن، مقاومت عالی در برابر آب و هوا و خواص ضد زردی است. علاوه بر این، محصولات برپایه PDI مقاومت در برابر ضربه و راندمان پخت بسیار خوبی را نشان می‌دهند.

ترکیب مزایای زیست‌محیطی و بهبود عملکرد

ارزش اصلی PDI زیست پایه، در ادغام مؤثر سازگاری با محیط زیست و عملکرد محصول نهفته است.

ردپای کربن کاهش‌یافته: میزان انتشار کربن در فرآیند تولید PDI به طور قابل توجهی کمتر از نسخه‌های مشتق‌شده از نفت است. این کاهش قابل توجه ناشی از ماهیت زیست‌توده مشتق‌شده از محصولات تجدیدپذیر است که دی‌اکسید کربن را از طریق فتوسنتز جذب می‌کنند و به طور کلی نیاز به انرژی کمتر در طول فرآورش دارند.

ایمنی تولید بهبود یافته: در مسیر سنتز PDI، به ویژه در فرآیند تخمیر بیوتکنولوژیکی، از گاز بسیار سمی فسژن استفاده نمی شود یا از تکنیک‌های مدیریت پیشرفته‌تر و کنترل‌شده‌تر برای کاهش خطرات استفاده می شود. شرایط کلی واکنش ملایم‌تر است و در نتیجه خطرات ایمنی و انتشار آلاینده‌ها را کاهش می‌دهد. علاوه بر این، PDI خواص ایمنی برتری ارائه می‌دهد که با مقررات شیمیایی بین‌المللی سختگیرانه اتحادیه اروپا مانند REACH  مطابقت دارد.

عملکرد بی‌نقص: نکته مهم این است که مزایای زیست‌محیطی PDI به  به بهای کاهش عملکرد بالای آن به دست نیامده است. در صنعت خودرو، از پوشش‌های شفاف برپایه PDI برای حفظ انعطاف‌پذیری عالی در شرایط بسیار سرد استفاده می‌شود که دوام و جلوگیری از خراش را فراهم می‌کند. در بخش باتری خودروهای برقی، چسب‌های برپایه PDI با متعادل کردن استحکام اتصال و خواص ضربه‌گیری، به طور مؤثر از جعبه باتری در برابر لرزش و خوردگی محافظت می‌کنند. در بخش مراقبت‌های بهداشتی، می‌توان از PDI برای تولید پانسمان‌های پزشکی استفاده کرد که از طریق آن هیدروژل‌های زیست‌سازگار با قابلیت جذب و نگهداری آب بسیار خوب تهیه می شود که در بهبود زخم و کاهش خطرات عفونت کاربرد دارند.