پلیاتر پلیالهای تهیه شده برپایه مواد زیستی۱ با روغنهای گیاهی با استفاده از کاتالیستهای خاص مورد توسعه قرار گرفته و با توجه به مقدار ماده زیستی میتوانند خواص ویژهای را در محصول ایجاد نمایند. دستیابی به تولید سبز۲ گامی کلیدی جهت رسیدن به هدف جهانی در خصوص خنثیسازی اثر کربن است. طبق نقشهراه فناوری زیستتوده در آمریکا، ۲۵% از مواد آلی با پایه نفتی تا سال ۲۰۳۰ با مواد با پایه زیستی جایگزین خواهد شد. براساس چشمانداز بیوتکنولوژی صنعی اتحادیه اروپا، تا سال ۲۰۳۰ مقدار ۶% تا ۱۲% از مواد شیمیایی با انواع برپایه بیولوژیکی جایگزین خواهد شد. طبق سیزدهمین طرح پنجساله چین برای توسعه صنایع بیولوژیکی، ۲۵% مواد شیمیایی برپایه نفت با مواد شیمیایی با پایه زیستی۳ جایگزین خواهد شد. در ای میان پلیمرهای برپایه مواد زیستی چشمانداز وسیعی برای توسعه دارند. محصولات زیستی بدست آمده از روغنهای گیاهی بعنوان ماده اولیه، دارای مزایایی همچون تجدیدپذیری، تخریبپذیری و عدم سمیت هستند. پلیالهای بر پایه روغنهای گیاهی از طریق فرایندهای شیمیایی قابل تهیه بوده و میتوانند در تولید فومهای پلییورتان جایگزین پلیالهای برپایه نفت گردند. این مسأله نه تنها موجب صرفهجویی در مصرف انرژی و کاهش گازهای گلخانهای میگردد بلکه به حفاظت از محیط زیست کمک کرده و راه مهمی در دستیابی به توسعه پایدار است. شرکت Wanhua پلیاتر پلیالهای زیستی برپایه روغنهای گیاهی را با استفاده از کاتالیستهای ویژه و با خواص متفاوت ناشی از تفاوت در محتوای زیستپایه توسعه داده است. این محصولات عمدتا برای تولید فومهای بلوکی، فومهای قالبی و فومهای نیمهسخت مورد استفاده قرار میگیرند. نوشتار حاضر خصوصیات اصلی پلیالهای زیستپایه توسعه داده شده توسط این شرکت و نتایج کاربردی حاصل از آزمونهای مختلف در موارد مصرف گوناگون را معرفی مینماید. طبق نتایج بدست آمده، در زمینه کاربرد در صنعت مبلمان، فومهای بدست آمده از پلیالهای زیستپایه خواص فیزیکی مشابهی با پلیاترهای پایه نفتی داشته و مقاومت فشاری و نفوذ هوای بهتری را نسبت به این فومها داشتهاند. در خصوص کاربردهای خودرویی نیز، افزودن کمتر از ۳۰% این نوع پلیالها در داشبورد و بالشتکهای با ریباند بالا۴ تأثیری بر خواص فیزیکی فوم نداشته است. بیشتر بخوانید : راهکارهای نوین تولید فومهای پلییورتان گیاهی بیخطر برای صنایع خودرویی
۱. بخش تجربی
۱.۱ مواد اولیه
جدول ۱ خصوصیات پلیالهای زیستپایه FB340 و FB350 و پلیاتر پایه نفتی F3156 را نشان میدهد. این پلیالها، برای انجام آزمونهای مقایسهای، در شرایط یکسان در فرمولاسیون فوم اسلب حاوی TDI از شرکت Wanhua و سرفکتانت و کاتالیست متعلق به Evonik مورد استفاده قرار گرفتهاند.
جدول ۱ : مشخصات فنی پلیالها
ویژگی | F3156 | FB340 | FB350 |
وضعیت ظاهری | مایع ویسکوز بیرنگ | مایع ویسکوز ، یکنواخت، زرد روشن | مایع ویسکوز ، یکنواخت، زرد روشن |
عدد هیدروکسیل (mgKOH/g) | ۵۴.۵-۵۷.۵ | ۵۴.۵-۵۷.۵ | ۷۴.۵-۷۷.۵ |
میزان آب (%) | ۰.۰۵ > | ۰.۰۵ > | ۰.۰۵ > |
عدد اسیدی (mgKOH/g) | ۰.۰۵ > | ۰.۰۵ > | ۰.۰۵ > |
ویسکوزیته در ۲۵ سانتیگراد (cP) | ۴۵۰-۷۵۰ | ۵۰۰-۸۰۰ | ۵۰۰-۸۰۰ |
رنگ (Pt/Co) | ۳۰ > | ۲۰۰ > | ۲۰۰ > |
pH | ۶-۸ | ۵-۸ | ۵-۸ |
جزء کربن زیستپایه (%) | ۰ | ۳۷ | ۵۱ |
مواد WANOL FB340 و WANOL FB350 فرایند سنتز با روغنهای گیاهی زیستتخریبپذیر را دارا بوده و محتوای کربن زیستپایه ۳۷% و ۵۱% دارند. در مقایسه با محصولات پایه نفتی، این مواد ۵۰-۳۰% اثر کربنی۵ کمتری باقی گذاشته و تولید یک کیلوگرم از آنها تقریبا ۵۰% دیاکسیدکربن کمتری را انتشار میدهد (از ابتدای فرایند تولید). بعنوان مثال تهیه یک کیلوگرم فوم با دانسیته kg/m3 25 به کمک پلیال F3156 مقدار ۲.۴۳ کیلوگرم و به کمک پلیال F350 مقدار ۱.۸۵ کیلوگرم دیاکسیدکربن منتشر میکند.
۱.۲ خصوصیات
فومهای تهیه شده با استفاده از پلیاترهای زیستپایه FB340 و FB350 از نظر بوی ساطع شده و میزان مواد آلی فرار۶ کاملا قابل مقایسه با پلیاتر پلیالهای پایه نفتی بوده و الزامات مورد نیاز برای کاربرد در مواردی که نیاز به کیفیت بالا دارند، همچون مبلمان و خودرو، را تأمین مینمایند؛ ضمن آنکه استفاده از این مواد به تجربه بهتر کاربر، سلامتی و سازگاری با محیط زیست نیز کمک میکند.
مطالعه بیشتر: دی ال های بدست آمده از مایع بادام هندی (CNSL)
جدول ۲ : خواص فیزیکی و مکانیکی فومهای با دانسیته kg/m۳ 25
ویژگی | F3156 | FB340 | FB350 | پلیال برپایه روغن سویا | پلیال برپایه روغن پالم |
جزء زیستپایه (%) | ۰ | ۲۵ | ۲۵ | ۲۵ | ۲۵ |
مقاومت پارگی (N/cm) | ۲.۲۵ | ۲.۲۳ | ۲.۰۸ | ۱.۷۰ | ۱.۷۸ |
مقاومت کششی (kPa) | ۸۴.۲۰ | ۸۶.۵۵ | ۹۰.۰۵ | ۷۴.۸۶ | ۸۰.۶۴ |
ازدیاد طول (%) | ۸۷.۵۷ | ۸۸.۳۲ | ۸۶.۴۳ | ۵۰.۶۷ | ۷۷.۳۲ |
مانایی فشاری | ۷.۱۹ | ۵.۷۲ | ۵.۹۲ | ۳۲.۵ | ۲۹.۶ |
افزودن مقادیر مختلف از پلیال زیستپایه FB350 به فرمولاسیون فوم مورد استفاده در بالشتک خودرویی با ریباند بالا (جدول ۳)، نشان میدهد که افزودن مقدار این ماده باعث کاهش جزئی در سختی و مقاومت کششی شده و ازدیاد طول در نقطه شکست بدون تغییر باقی میماند. این مسأله میتواند ناشی از کاهش دانسیته کراسلینک حاصل از افزودن این ماده باشد. طبق نتایج بدست آمده برای این نوع کاربرد، افزودن بیش از ۳۰% این ماده پیشنهاد نشده است.
ویژگی | مقدار پلیال FB350 | |||
% ۰ | % ۲۰ | % ۳۰ | % ۴۰ | |
جزء زیستپایه (%) | ۰ | ۶.۶ | ۱۰.۰ | ۱۳.۳ |
دانسیته (kg/m3) | ۶۲.۸ | ۶۴.۴ | ۶۶.۲ | ۶۴.۸ |
مقاومت کششی (kPa) | ۱۳۵.۶ | ۱۴۷.۸ | ۱۳۱.۳ | ۱۲۷.۸ |
ازدیاد طول (%) | ۸۲.۹ | ۸۴.۸ | ۸۶.۷ | ۸۳ |
مانایی فشاری ۵۰% | ۶.۵ | ۷.۱ | ۶.۷ | ۸.۸ |
مقاومت پارگی (N/m) | ۲.۳۵ | ۲.۱۵ | ۲.۱۲ | ۲.۰ |
۲. جمع بندی
پلیالهای زیستپایه FB340 و FB350 خصوصیاتی همچون جزء زیستپایه بالا، اثر کربنی کم، حفاظت از محیط زیست، بوی کم و مواد آلی فرار کم را ارائه میدهند. این مواد میتوانند در کاربردهای خودرویی و مبلمان مورد استفاده قرار بگیرند. خواص فیزیکی و مکانیکی بدست آمده از این مواد قابل مقایسه با پلیالهای پایه نفتی بوده و مقاومت فشاری بهتری را ایجاد میکنند. با استفاده از این مواد در فومهای ریباند بالا با مقدار کمتر از ۳۰% اثر منفی ناچیزی در خواص فیزیکی و مکانیکی مشاهده شده است.
Biobased Polyether Polyol
Green manugacturing
Biobased
High-rebound cushions
Carbon footprint
Volatile Organic Compounds (VOC)
۳. مراجع
- Fanying Bao, 2022 Polyurethanes Technical Conference 05-07 October 2022, National Harbor, MD, USA
- Fanying Bao, Adhesives and Sealants Industry Magazine (ASI), October 2024
- Dale B E. “Greening”the chemical industry: Research and development priorities for biobased industrial products[J]. JChemical Technology & Biotechnology, 2003, 78(10): 1093-1 103.
- Zhang C., Garrison T.F., Madbouly S.A., et al. Recent advances in vegetable oil-based polymers and their composites [J]. Progress in Polymer Science, 2017,131(2) :119 -131.
- Zhang Zipeng, Gu Lixia. Biodegradable polyurethane [J]. New chemical materials,1999, 27(10): 23-25.
- Pan Meijuan, Wang Xiaohui, Yao Cheng. Synthesis and applications of vegetable oil-based polyols[J], Modern Chemical Industry, 2007, 27(S2):521-524
- Heming, Shanmeiling, Shiyijun, et al. Application of castor oil polyether polyol in flexible polyurethane foam [J]. Polyurethane Industry, 2009, 24(6):33-36.
بدون دیدگاه