به عنوان جایگزینی برای استفاده از ایزوسیانات‌های خطرناک مبتنی بر فسژن برای تهیه پلی‌یورتان، پلی (هیدروکسی یورتان ها) غیر ایزوسیانات (PHU) بر اساس کربنات های حلقوی ۵ عضوی توسعه یافته است. با این حال، تا به امروز، بیشتر PHU های آروماتیک مبتنی بر روغن یا بر پایه پیش سازهای سمی مانند بیسفنول-A هستند. در اینجا، پلی (هیدروکسی یورتان) (PHUs) غیر ایزوسیانات بیولوژیکی تهیه شده از وانیلین برای اولین بار گزارش شده است. مشخص شد که PHU های مبتنی بر اسید وانیلیک دارای خواص حرارتی برتر از PHU های مبتنی بر بیسفنول A با Tg حدود ۶۶ درجه سانتی‌گراد هستند. پیش‌بینی می‌شود که PHU های مبتنی بر وانیلین به طور بالقوه می‌توانند جایگزین ایمن‌تری برای PHU های مضر مبتنی بر بیسفنول A باشند و یک استراتژی مفید برای ارزش‌گذاری مجدد CO2 ارائه دهند، به ویژه با توجه به اینکه وانیلین یک محصول جانبی فراوان از تولید لیگنین است.
پلی‌یورتان‌ها به دلیل خواص فیزیکی و مکانیکی خوبشان که نتیجه چگالی بالای پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی است، دسته‌ای از مواد بسیار متنوع را تشکیل می‌دهند. به همین دلیل، همراه با طیف گسترده‌ای از مونومرهای موجود، پلی‌یورتان‌ها معمولاً در طیف گسترده‌ای از کاربردها مانند فوم‌های ریجید و فلکسیبل، پوشش‌ها، چسب‌ها، درزگیرها، الاستومرها و کاربردهای زیست پزشکی استفاده می‌شوند. در صنعت، پلی‌یورتان‌ها معمولاً از واکنش بین دی‌ایزوسیانات‌ها و پلی‌ال ها تهیه می‌شوند که توسط ترکیبات آلی فلزی سمی کاتالیز می‌شوند. اگرچه این استراتژی بسیار کارآمد است، اما خطرات بهداشتی و زیست محیطی قابل توجهی را نیز به همراه دارد. مسئله اصلی استفاده از مونومرهای دی‌ایزوسیانات سمی ذاتی است. این امر به ویژه اهمیت دارد، زیرا در تولید صنعتی ایزوسیانات‌ها از فسژن به عنوان پیش ساز استفاده می‌گردد. بنابراین، پلی‌یورتان‌های غیر ایزوسیانات (NIPUs) به عنوان جایگزینی برای سنتز کلاسیک پلی‌یورتان‌ها، توجه زیادی را در دانشگاه و صنعت به خود جلب کرده‌اند.
یکی از امیدوارکننده‌ترین استراتژی‌ها برای دور زدن استفاده از ایزوسیانات‌های سمی برای سنتز پلی‌یورتان‌ها، سنتز NIPU با واکنش یک کربنات بیس-حلقه‌ای با یک بیس-آمین است که پلی (هیدروکسی یورتان‌ها) (PHU) تولید می‌کند. در حالی که شکی در مورد کاهش ردپای کربن در مقایسه با شیمی ایزوسیانات وجود ندارد، نفت هنوز منبع اصلی تولید کربنات‌های حلقوی است، به‌ویژه آن‌هایی که بر پایه پیش سازهای آروماتیک هستند. این واقعیت، همراه با نگرانی فزاینده در مورد گرمایش جهانی، نشان دهنده یک چالش نگران‌کننده از نظر انرژی و پایداری است. از این نظر، توسعه مونومرهایی با منشا زیستی و عملکرد خوب، توجه زیادی را به عنوان جایگزینی برای صنعت پلیمرها به خود جلب کرده است.
در بین تمام منابع تجدیدپذیر موجود، لیگنین یکی از فراوان‌ترین پلیمرهای زیستی است که در تمام گیاهان آوندی همراه با سلولز و شبه سلولز وجود دارد. این سه پلیمر زیستی در توزیع‌های مختلف بسته به گیاه وجود دارند. در مورد لیگنین، این در حدود ۲۵ تا ۳۵ درصد است. لیگنین یک پلیمر با پیوند متقابل است که از کوپلیمریزاسیون سه مونولیگنول مختلف تشکیل شده است و علیرغم ناهمگونی آن، لیگنین را می‌توان به عنوان بزرگترین ماده اولیه آروماتیک زیستی در طبیعت در نظر گرفت. بسته به فرآیند پلیمریزاسیون، طیف وسیعی از مواد شیمیایی با ارزش افزوده مختلف را می‌توان از پلیمریزاسیون لیگنین جدا کرد. یکی از ترکیباتی که می‌توان از پلیمریزاسیون لیگنین در فرآیند به اصطلاح کرافت جدا کرد، وانیلین است. این ترکیب آروماتیک به طور گسترده در بسیاری از کاربردها از جمله در صنایع غذایی به عنوان طعم دهنده، صنعت عطرسازی در عطرها و به عنوان واسطه در تولید مواد شیمیایی استفاده شده است. وانیلین با عملکرد آلدئیدی و فنل خود، یک پلت فرم بسیار همه کاره برای سنتز تعداد زیادی از مونومرها برای سنتز پلیمر است.
آروماتیک بودن لیگنین و مشتقات آن می‌تواند برای تولید پلی‌یورتان غیر ایزوسیاناتی بسیار ارزشمند باشد، زیرا به طور بالقوه می‌تواند انسجام مواد پلیمری را به دلیل برهم کنش‌های قوی π، که تحرک زنجیره را محدود می‌کند، افزایش دهد. این می‌تواند منجر به موادی با خواص مشابه با PU های مبتنی بر نفت شود، اما با یک ماده اولیه سبز که اثرات زیست محیطی را کاهش می‌دهد. استفاده از پیش سازهای آروماتیک زیستی، مانند وانیلین، به دلیل کاهش سمیت آن‌ها در مقایسه با بیسفنول-A و به دلیل وجود طبیعی آن‌ها، قابل توجه‌تر است، بنابراین اثرات منفی بالقوه مرتبط با تولید پلاستیک را به حداقل می‌رساند.
بدون دیدگاه