پلی یورتان ماده ای بسیار الاستیک، بادوام و مقاوم در برابر سایش است و در کوسنها، الیاف، مواد عایق حرارتی، رنگها، چسبها و قطعات خودرو استفاده میشود. پلی یورتان یک ماده پلیمری مهم صنعتی است که ارزش بازار جهانی آن 75 میلیارد دلار تخمین زده میشود.
در حال حاضر بیشتر پلی یورتان ها از واکنش دی ایزوسیانات با دی ال سنتز میشوند. با این حال، ایزوسیانات ها بسیار سمی هستند و اخیراً به دلیل نگرانیهای بهداشتی و زیستمحیطی، به ویژه در اتحادیه اروپا، اعمال مقررات در مورد استفاده از دی ایزوسیانات در حال پیشرفت است. در سالهای اخیر، تحقیقات زیادی در زمینه سنتز پلی یورتان بدون استفاده از ترکیبات ایزوسیاناتی با هدف ایجاد یک محصول پایدار در حال انجام است. با این حال، اکثر روشهای موجود به دلیل مشکلات متنوع عملی نیستند. این روش ها کاربرد کم و همچنین هزینههای زیستمحیطی بالایی دارند و کیفیت پلییورتان مشتق شده نیز پایین و ماده حاصل گران است.
در این زمینه، دانشیار دانشگاه Kobe به نام Tsuda و موسسه AGC تلاشهای خود را برای توسعه روش جدیدی جهت سنتز پلییورتان ترکیب کرده اند. همکاری دانشگاه و صنعت بین گروه تحقیقاتی Tsuda و AGC به عنوان تولیدکننده ترکیبات فلوئوره و مواد اولیه پلییورتان، یک حوزه دانشگاهی و فعالیت صنعتی جدیدی را بر اساس توسعه روش جدید سنتز پلییورتان و مواد کاربردی ایجاد کرده است.
محتوای تحقیق
در این پژوهش، انواع بیکربناتهای فلوئوره (BFBC)1 از واکنش تراکمی کربناتهای فلوئوره، که توسط روش Photo-on-demand از ترکیب الکلهای فلوئوره و کلروفرم با دی الها سنتز شده بودند، تولید شدند. BFBC تولید شده را میتوان صرفاً با خشک کردن نمونه محلولی در فشار کاهش یافته خالصسازی کرد و استخراج ماده هدف را با عملیاتی ساده امکانپذیر ساخت.
سنتز پلی یورتان بدون ایزوسیانات (NIPU)2 با متوسط وزن مولکولی بیش از 10،000، از طریق روش پلی کندانسیون BFBC با دیآمین انجام شد. NIPU که بدون حلال سنتز شده بود، تنها کمی تغییر رنگ در دمای بیش از 120 درجه سانتیگراد نشان داد و این تغییر رنگ تا 100 درجه سانتیگراد مشاهده نشد. از سوی دیگر، با استفاده از حلال میتوان آن را در دمای پایینتر پلیمریزه کرده و به NIPU بیرنگ با وزن مولکولی و بازده بالا دست یافت.
این گروه تحقیقاتی توانستند با ترکیب مناسبی از BFBC و دیآمینها در بخشهای سخت و نرم، یک پلی یورتان بیرنگ و شفاف با خاصیت ارتجاعی بالا تولید کنند. آنها همچنین موفق به سنتز یک پلی یورتان فلوئوره جدید شدند که به شکل یک روغن شفاف بیرنگ است.
تنوع و انواع پلییورتان های سنتز شده، با طیف وسیعی از کاربردهای عمومی تا کاربردهای خاص، در مقایسه با روشهای سنتز NIPU که قبلاً گزارش شدهاند، دارای مزایای زیر هستند:
- هر NIPU را میتوان از دی الها یا دیآمینهای موجود در بازار که در تولید صنعتی پلییورتان های حاوی ایزوسیانات استفاده میشوند سنتز کرد.
- در این روش سنتز، از بازهای آلی، کاتالیزورهای فلزی یا حلالها استفاده نمیشود. به طوری که میتوان NIPU با کیفیت بالا را که حاوی هیچ یک از آنها نیست به دست آورد.
- متوسط وزن مولکولی و گروههای عاملی انتهایی را میتوان با نسبت اختلاط BFBC و دیآمینها کنترل کرد. یک NIPU تهیه شده با این روش با وزن مولکولی حدود 10،000 میتواند به عنوان یک پیش پلیمر برای سنتز پلیمرهای بزرگتر یا پلیمرهای شبکهای استفاده شود.
- معرفها، حلالها و الکلهای فلوئوروآلکیل حذفشده میتوانند بازیابی شوند و در سنتز NIPUها دوباره مورد استفاده قرار گیرند.
چشماندازهای آینده
روش مرسوم سنتز پلییورتان در حضور ایزوسیانات، از نظر هزینه مزایایی دارد. با این حال، این روش جدید و مفید سنتز پلییورتان بدون ایزوسیانات (NIPU) با استفاده از کربناتها و بیکربناتهای فلوئوره که به تازگی توسعه یافته است، میتواند جایگزین چندین روش مرسوم با هدف پیادهسازی یک محصول پایدار شود. همچنین امکان تولید پلییورتانهای کاربردی را که روشهای مرسوم قادر به سنتز آنها نیستند، فراهم میکند.
در حال حاضر، تحقیقات بیشتر چه از منظر دانشگاهی و چه صنعتی، با هدف ارائه این فرآیند به بازار در حال انجام است. این مطالعه در مجله بولتن انجمن شیمی ژاپن (Bulletin of the Chemical Society of Japan) منتشر شده است.
Fluorinated Biscarbonates
Non-isocyanate Polyurethane
منبع
https://phys.org/news/2023-07-method-polyurethane-synthesis-fluorine-compound.html
بدون دیدگاه