هدف شیمی پایدار، جایگزینی کامل و یا حداقل بخشی از مواد و مشتقات بر پایه نفت با مواد طبیعی به منظور تولید محصولاتی با خواص عملکردی مشابه و یا بهبودیافته است. در این راستا مایع بادام هندی۱ بعنوان یک منبع ارزشمند برای توسعه طیف گسترده‌ای از محصولات شناخته شده است. برخی از این محصولات عبارتند از:
- سرفکتانت ها
- لاستیک های سنتزی و واکس‌ها
- رزین های ریخته‌گری
- رنگ ها و لاک ها
- رزین‌های اپوکسی و عوامل پخت این رزین‌ها
- چسب‌ها، درزگیرها و کامپوزیت‌ها
- رزین‌های محلول در روغن
- رزین‌های آمیزه‌های لاستیکی
- پلی‌یورتان‌ها
دی ال بدست آمده از مایع بادام هندی چیست؟
مایع بادام هندی یک روغن ویسکوز با رنگ قهوه‌ای مایل به قرمز است که در ساختار لانه زنبوری پوسته بادام هندی یافت می‌شود. این ماده طی فرآوری بادام هندی بعنوان یک محصول جانبی تولید می‌گردد. مایع بادام هندی تقریبا از مواد زیر تشکیل شده است:
- کاردانول۲ به میزان ۶۵-۶۰%
- کاردل و ۲-متیل کاردل به میزان ۲۰-۱۵%
- مواد پلیمری به میزان ۱۰%
تقطیر مایع بادام هندی تحت دمای مناسب و در شرایط خلاء، کاردانول با خلوص بالا را حاصل می‌نماید. کاردانول یک ترکیب آلکیل فنلی است که بدلیل زنجیره آلیفاتیک در استخلاف متا و نیز ساختار فعال فنلی برای بسیاری از واکنشهای پلیمریزاسیون بسیار مطلوب به نظر می‌رسد. محصولات مشتق شده از کاردانول یک جایگزین سازگار با محیط زیست برای مواد خام پایه نفتی صنایع پلیمر و چسب هستند.
این ماده برای تولید و توسعه تعداد زیادی از مونومرها و افزودنی‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. پلی ال های بدست آمده از کاردانول، زمانی که در تولید پلی یورتان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند، خواص فوق العاده‌ای را در مقایسه با پلی‌استرها، پلی‌اترها و پلی‌ال‌های نفتی متداول از خود نشان می‌دهند. ساختار ویژه مولکولی کاردانول خواص ویژه و مفیدی را در پلی‌ال‌های بدست ایجاد می‌کنند. برخی از این خواص عبارتند از:
- پخت سریع
- چسبندگی عالی
- مقاومت در برابر آب
- انعطاف‌پذیری
- ویسکوزیته کم
- مقاومت در برابر حرارت و آتش
- مقاومت شیمیایی
خواص دی ال ای بدست آمده از CNSL در سیستم‌های پلی یورتان
افزایش دوام پلی یورتان
زنجیره آلیفاتیک و بلند پلی‌ال‌های CNSL باعث هیدروفوب شدن آنها شده و در مقایسه با پلی‌ال‌های پلی‌اتری متداول بدلیل تعداد کمتر اتمهای اکسیژن اتری خاصیت هیدروفیل کمتری دارند. این خصوصیت منجر به مقاومت عالی در برابر آب و کاهش حساسیت به رطوبت هنگام پخت با ایزوسیانات در سیستم پلی‌یورتان شده و در نهایت باعث افزایش دوام در محصول نهایی می‌گردد. از طرفی دی‌ال‌های CNSL به سرعت با ایزوسیانات‌ها واکنش داده و پخت می‌شوند که این مسأله نیاز به استفاده از کاتالیست را برطرف می‌کند. این دی‌ال‌ها در مقایسه با دی‌ال‌های پایه PPG واکنش‌پذیری با ایزوسیانات‌های آلیفاتیک و آروماتیک داشته و واکنش‌پذیری آنها با ایزوسیانات‌های آرموماتیک مشابه دی‌ال‌های پایه پلی‌بوتادین است.
ترکیب ساختار آروماتیک و زنجیره بلند آلیفاتیک موجب بهبود پایداری هیدرولیتیکی و افزایش مقاومت مکانیکی در دی‌ال‌ها و پلی‌ال‌های برپایه CNSL می‌گردد.
گروه عاملی NCO در ایزوسیانات‌ها با آب واکنش داده و دی‌اکسیدکربن آزاد می‌کند. این واکنش هنگام تولید پلی‌یورتان -و واکنش ایزوسیانات با گروههای هیدروکسیل موجود در پلی‌ال- یک واکنش نامطلوب است. طبیعت هیدروفوب پلی‌ال‌های مختلف از طریق ریختن مخلوطی از پلی‌ال و ایزوسیانات روی مقدار مشخص آب و اندازه‌گیری مقدار دی‌اکسیدکربن آزاد شده قابل کمی‌سازی است. همانطور که نتایج درج شده در جدول نشان می‌دهد، دی‌ال‌ها و پلی‌ال‌های برپایه CNSL خصوصیت هیدروفوبی بسیار بیشتری نسبت به دی‌ال‌های برپایه PPG و پلی‌ال‌های بر پایه روغن کرچک۳ دارند.
| ۱۰۰ گرم پلی‌ال/ایزوسیانات + ۱۰۰ گرم آب | مقدار CO2 بعد از ۲۴ ساعت (میلی‌لیتر) |
| CNSL diol / MDI | ۱۹ |
| PPG / MDI | > 75 |
| PolyBD / MDI | ۱۸ |
| CNSL Polyol / pMDI | ۶.۰ |
| Castor oil-based polyol / pMDI | ۱۹.۲ |
سازگاری
پلی‌ال‌های CNSL بصورت دی‌ال و پلی‌ال‌های با عاملیت متوسط و بالا وجود دارند. این پلی‌ال‌ها را می‌توان برای کاربردهای مختلف و نیز طیف گسترده‌ای از خواص طراحی کرد. این مواد سازگاری خوبی با سایر مشتقات CNSL، پلی‌اتر پلی‌ال‌هایی همچون PPG و پلی‌بوتادین با گروههای انتهایی هیدروکسیل و نیز سایر افزودنی‌ها دارند که آنها را به گزینه مناسبی برای استفاده در فرمولاسیون پلی‌یورتان‌هایی که از ترکیبی از پلی‌الی حاصل می‌شوند تبدیل می‌سازد. دی‌ال‌های CNSL بصورت مستقیم در فرمولاسیون پلی‌یورتان و یا بعنوان یک جزء ساختاری در تولید پیش‌پلیمرهای HDI، MDI، IPDI و TDI مورد استفاده قرار می‌گیرند.
پایداری هیدرولیتیکی
پلی‌یورتان‌های برپایه دی‌ال‌های CNSL پایداری هیدرولیتیکی عالی ارائه می‌دهند. شکل زیر تغییرات سختی پیش‌پلیمرهای پخت شده بر پایه PPG، دی‌ال‌های پلی‌کربنات آلیفاتیک، PolyBD و دی‌ال‌های CNSL را در یک آزمون پایداری هیدرولیتیکی نشان می‌دهد. پیش‌پلیمرهای پخت شده، به مدت ۲۱ روز در دمای اتاق در ۳ محلول آب، هیدروکسید سدیم و اسید سولفوریک غوطه‌ور شده‌اند. سختی، قبل و بعد از آزمون اندازه‌گیری شده و تغییرات محاسبه شده است.
همانگونه که شکل نیز نشان می‌دهد پیش‌پلیمرهای تهیه شده با دی‌ال‌های CNSL مناسب پس از پخت تغییر کمتر از ۱% را در آزمون پایداری هیدرولیتیکی از خود نشان می‌دهند؛ درحالیکه در شرایط مشابه سایر پیش‌پلیمرها تا ۲۰% تغییر سختی در این آزمون را تجربه کرده‌اند.
مقاومت بازی و اسیدی
پلی‌ال‌های CNSL در مقایسه با پلی‌ال‌های روغن کرچک مقاومت قلیایی بسیار بالایی را از خود نشان می‌دهند. پوششهای تهیه شده با پلی‌ال روغن کرچک پس از چند هفته غوطه‌وری در محلول ۱۰% هیدروکسید سدیم دچار تاول‌زدگی می‌شوند درصورتیکه پوشش برپایه پلی‌ال CNSL می‌تواند در این مدت بدون تغییر باقی بماند.
دی‌ال‌های CNSL همچنین در مقایسه با دی‌ال‌های پلی‌اتری و پلی‌استری مقاومت اسیدی بسیار بالایی دارند. تغییر سختی در پلی‌یورتان‌های حاوی این مواد به همراه PolyBD، پس از غوطه‌وری در محلول ۵۰% اسید سولفوریک کاهش قابل توجهی داشته است.
کاربردهای معمول دی‌ال‌های CNSL
دی‌ال‌های CNSL مزایای CNSL و فناوری پلی‌استر را ترکیب کرده و خصوصیاتی چون هیدروفوبی فوق‌العاده، مقاومت شیمیایی خوب در محلولهای اسیدی و بازی، پایداری هیدرولیتیکی عالی، سازگاری با سایر دی‌ال‌ها و افزودنی‌ها و خواص مکانیکی متعادل را ارائه می‌دهند. علاوه بر این، دی‌ال‌های CNSL برای سنتز پیش‌پلیمر مناسب بوده و برخی از گریدهای آنها امکان استفاده در مواد در تماس با غذا را نیز دارا هستند. کاربردهای معمول پلی‌ال‌ها و دی‌ال‌های CNSL عبارت است از:
- چسب‌ها و درزگیرهای دوجزئی و تک‌جزئی پلی‌یورتان
- پلی‌یورتان ترموپلاستیک (TPU)
- دیسپرژن‌های پلی‌یورتان (PUD)
- گرماذوب‌های واکنشی پلی‌یورتان (PUR Hotmelt یا HMPUR)
- پیش‌پلیمرهای پلی‌یورتان
- بایندرها و واکنش‌دهنده‌ها
- فوم‌های نرم و سخت
- Cashew Nutshell Liquid (CNSL)
- Cardanol
- Castor oil-based polyols
مراجع
- SpecialChem Articles, 2019
- https://cardanol.vn/cashew-nut-shell-liquid-cnsl.html
- https://www.researchgate.net/publication/263685055_CNSL_An_environment_friendly_alternative_for_the_modern_coating_industry
- https://www.researchgate.net/publication/257593445_Polyols_and_Rigid_Polyurethane_Foams_from_Cashew_Nut_Shell_Liquid
- https://www.cardolite.com/products/polyols_diols/
- https://www.cardolite.com/technology/
- https://www.cardolite.com/wp-content/uploads/2017/11/Polyols-for-Rigid-Foams-March2017-EN.pdf
- Cashew Nut Shell Liquid. “A Goldfield for Functional Materials”, A. Parambath, Springer Editions, 2017.
- PU Magazine, 2017, 14, 3, 214-220
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S030094401300310X
بدون دیدگاه