پلی یورتان های الاستومری
پلی یورتان های الاستومری به عنوان کوپلیمرهای چند بلوکی طبقه بندی می شوند که ساختار اولیه آن ها شامل بخش های نرمی است که از یک دی ایزوسیانات و پلی ال زنجیره بلند (عمدتا پلی اتر پلی ال، پلی استر پلی ال یا پلی کربنات) و بخش های سخت، از یک دی ایزوسیانات و یک توسعه دهنده زنجیره تشکیل شده است. به طور خاص، گروه‌های یورتان و یا اوره در بخش‌های سخت یک پلی‌یورتان الاستومری به دلیل برهمکنش بین مولکولی پیوند هیدروژنی آن ها، یک ساختار پل مانند فیزیکی قوی را تشکیل می‌دهند. پلی یورتان ها به طور کلی، از جمله پلی یورتان الاستومری، با نام اختصاری PUR شناخته می شوند. با این حال، در صنعت، کلمات اختصاری که معمولاً برای پلی یورتان الاستومری استفاده می شود عبارتند از TPU ( پلی یورتان الاستومری گرمانرم) و TSU ( پلی یورتان الاستومری گرما سخت)، که در نظر گرفته شده تا روش شکل‌دهی را مشخص کنند. شکل ۱ مدلی از ساختار اولیه یک پلی یورتان الاستومری معمولی است.
پلی یورتان های الاستومری به دلیل تنوع ساختارهای مولکولی تشکیل شده در نتیجه ساختارهای شیمیایی دی ایزوسیانات و پلی ال که توسط پلی ال زنجیره بلند، توسعه دهنده زنجیر یا سخت کننده ایجاد می شود، ترکیب بسیار پیچیده ای دارند. با این حال، پیچیدگی ترکیب همچنین می تواند به عنوان زمینه ای برای ایجاد طیف وسیعی از خواص مختلف درنظر گرفته شود. تحقیقات اخیر نشان داده است که فاز سگمنت سخت پلی یورتان الاستومری، بسته به غلظت فاز، دامنه هایی از چند ده تا چند صد نانومتر را تشکیل می دهد. به عبارت دیگر، پلی یورتان یک الاستومری است که یک ساختار نانو را تشکیل می دهد.
خواص و کاربردهای الاستومرهای پلی یورتان
خواص پلی یورتان های الاستومری تا حد زیادی تحت تاثیر ساختار شیمیایی و نسبت ترکیب پلی ال ها و ایزوسیانات های مورد استفاده قرار می گیرد. پرمصرف ترین دی ایزوسیانات ها، ایزوسیانات های آروماتیک بوده که شامل دی ایزوسیانات ۴،۴-دی فنیل متان (MDI ) و تولوئن دی ایزوسیانات (TDI ) است. از سوی دیگر، در کاربردهایی که مقاومت نوری مورد نیاز است، ایزوسیانات های آلیفاتیک مانند HDI و ایزوسیانات های آلی حلقه ای مانند H12MDI یا ایزوفورون دی ایزوسیانات (IPDI) استفاده می گردند. TPU هایی که زرد نمی شوند، از HDI و H12MDI استفاده می کنند. TPU هایی که از این ایزوسیانات ها استفاده می کنند کاربرد عملی گسترده ای پیدا کرده اند، از جمله پوشش هایی برای داشبورد خودرو، اجزای سوئیچ یا دستگیره و پوشش های توپ گلف.
ترکیبات متنوعی، از ترکیبات آلیفاتیک گرفته تا ترکیبات آروماتیک یا آلی حلقوی، برای گلیکول با زنجیره کوتاه استفاده شده است. پرمصرف ترین گلیکول با زنجیره کوتاه ۱،۴-بوتان دی ال (BD ) است که تمایل به بهبود انسجام و بلورینگی بخش های ریجید داشته و از نظر نقطه ذوب، جذب رطوبت و غیره به راحتی قابل کنترل است. پلی ال های پلی اتری که با پلی (تترا متیلن اتر) گلیکول (PTMEG ) مشخص می شود، پلی ال های پلی استری مانند سیستم های پلیمریزاسیون متراکم اسید آدیپیک و یک گلیکول آلیفاتیک یا آروماتیک و پلی ال پلی کاپرولاکتون (PCL ) از پلیمریزاسیون حلقه باز ای-کاپرولاکتون، به طور گسترده ای به عنوان جزء اصلی پلی ال با زنجیره بلند مواد اولیه پلی یورتان الاستومری استفاده می گردد. برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر آب دارند، معمولاً از پلی ال های پلی اتری استفاده شده، در حالی که برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر حرارت دارند معمولاً از پلی ال های پلی استری استفاده می گردد. برای کاربردهایی که نیاز به دوام داشته، به ویژه مقاومت خوب در برابر حرارت و مقاومت در برابر آب، از پلی‌ال پلی کربنات استفاده می‌گردد.
مطالعه بیشتر: دیدگاه صنعتی در پلی یورتان
پلی یورتان های الاستومری بسته به نسبت سگمنت های نرم به سگمنت های سخت و ساختار شیمیایی می توانند طیف وسیعی از سختی را دارا باشند. الاستومر معمولاً نرم تر، با مقاومت خمشی برتر و خواص دمایی پایین، نسبت سگمنت های نرم بالاتری دارد. هنگامی که نسبت سگمنت های سخت افزایش می یابد، الاستومر سخت تر شده و از طرفی دیگر مقاومت حرارتی و خواص مکانیکی مانند استحکام کششی افزایش می یابد. برهمکنش بین مولکولی با سگمنت های سخت به دلیل تأثیر دمای پلیمریزاسیون و ساختار شیمیایی پلی ال زنجیره بلند که سگمنت های نرم را تشکیل می دهد، متفاوت خواهد بود. از آنجایی که این عوامل تأثیر زیادی بر جداسازی میکروفاز بین سگمنت های سخت و نرم دارند، تفاوت های زیادی در خواص الاستومر پلی یورتان دیده می شود.
جدول ۱ ویژگی های TPU را با استفاده از پلی ال های مختلف زنجیره بلند برای سگمنت های نرم نشان می دهد. پلی ال پلی کاپرولاکتون (PCL ) به عنوان پلی ال مبتنی بر استر استفاده می گردد. برای کاربردهایی که مقاومت در برابر آب (مقاومت در برابر هیدرولیز) مهم است، ممکن است از پلی (تترا متیلن اتر) گلیکول (PTMEG) استفاده شود، در حالی که برای کاربردهایی که دوام مهم بوده، پلی ال پلی کربنات (PCD ) استفاده می گردد. از آنجایی که TPU مبتنی بر PCD بیشترین استقامت را در بین تمام TPU ها دارد، برای کاربردهایی مانند فیلم و بسته بندی هایی که به طور مکرر در یک دوره طولانی استفاده می شوند، مناسب است.
بدون دیدگاه