تولید فوم پلی یورتان:
از بالشتکی که روی آن می نشینید، فیلتر جاروبرقی، صندلی ماشین، تشک های بدنسازی و دستگیره های دسته دوچرخه همگی از فوم پلی یورتانی ساخته شده اند. فوم پلی یورتان برای راحتی زندگی ما بسیار کمک می کند، اما ما به ندرت آن را می بینیم یا در مورد آن می شنویم. پلی یورتان ها از واکنش یک پلی ال (الکلی با بیش از دو گروه هیدروکسیل فعال در هر مولکول) با نوعی ماده شیمیایی به نام دی ایزوسیانات ها تشکیل می شوند که برای ایجاد انواع مختلف کاربردهای پلی یورتان، مخلوط می شوند. فوم PU از واکنش دی ایزوسیانات ها و پلی ال ها ساخته می شود که هر دو از نفت خام به دست می آیند. با این حال، پلی ال ها ممکن است از روغن های طبیعی موجود در منابع تجدید پذیر نیز به دست آیند. هنگامی که ایزوسیانات ها و پلی ال ها با هم مخلوط می شوند، واکنش داده و فوم تشکیل می دهند. در طول فرآیند تولید، ایزوسیانات ها و پلی ال ها به طور کامل با یکدیگر واکنش می دهند و بنابراین هیچ کدام در فومی که به بازار می رود وجود ندارد. اگرچه ممکن است این فرآیند ساده به نظر برسد، تولید فوم صنعتی می تواند نسبتاً سخت باشد. با ایجاد حباب های گاز در پلاستیک با استفاده از یک عامل فوم زا، فوم تشکیل می شود. فوم پلی یورتان کاربردهای متنوعی دارد، فوم پلی یورتان فلکسیبل برای بالشتک مبلمان، کفش، صندلی خودرو و تجهیزات ورزشی استفاده می شود. فوم پلی یورتان ریجید برای عایق کاری در ساختمان ها و لوازم خانگی و همچنین برخی از کاربردهای خودرو استفاده می شود.
پلی یورتان ها با واکنش دی ایزوسیانات ها با پلی ال ها، اغلب در حضور یک کاتالیزور یا در معرض اشعه ماوراء بنفش تولید می شوند. کاتالیزورهای رایج عبارتند از آمین های سوم مانند DABCO، DMDEE یا صابون های فلزی مانند دی بوتیل تین دیلاورات. استوکیومتری مواد اولیه باید به دقت کنترل شود زیرا ایزوسیانات اضافی می تواند سهیم شود و منجر به تشکیل پلی ایزوسیانورات های سفت و سخت شود. پلیمر معمولاً دارای ساختار مولکولی بسیار متقاطع است که منجر به یک ماده ترموست می شود که در اثر حرارت ذوب نمی شود.
اگرچه برخی از پلی یورتان های ترموپلاستیک نیز تولید می شوند. رایج ترین کاربرد پلی یورتان به صورت فوم های جامد است که در مرحله پلیمریزاسیون نیاز به حضور گاز یا عامل فوم زا دارد. این معمولاً با افزودن مقادیر کمی آب به دست می‌آید که با ایزوسیانات‌ها واکنش می‌دهد و گاز CO2 و یک آمین را از طریق یک گروه اسید کاربامیک ناپایدار تشکیل می‌دهد. آمین تولید شده همچنین می‌تواند با ایزوسیانات‌ها واکنش داده و گروه‌های اوره را تشکیل دهد و به این ترتیب پلیمر حاوی این پیوندها و پیوندهای یورتان خواهد بود. اوره در مخلوط واکنش خیلی محلول نیست و تمایل به تشکیل فازهای “بخش سخت” جداگانه دارد که بیشتر از پلی اوره تشکیل شده است. غلظت و سازماندهی این فازهای پلی اوره می تواند تأثیر قابل توجهی بر خواص فوم داشته باشد. نوع فوم تولید شده را می توان با تنظیم مقدار عامل فوم زا و همچنین با افزودن سورفکتانت های مختلف که رئولوژی مخلوط پلیمریزاسیون را تغییر می دهد، کنترل کرد. فوم ها می توانند “سلول بسته” باشند، جایی که بیشتر حباب ها یا سلول های اصلی دست نخورده باقی می مانند، یا “سلول باز”، جایی که حباب ها شکسته اند اما لبه های حباب ها به اندازه کافی سفت هستند تا شکل خود را حفظ کنند. فوم های سلول باز نرم هستند و اجازه می دهند هوا از آن عبور کند. فوم های سلول بسته به عنوان عایق حرارتی سفت و سخت استفاده می شود.
مطالعه بیشتر: کاربردهای پلی یورتان در صنعت هوافضا
ایزوسیانات های مصرفی در صنعت پلی یورتان:
ایزوسیانات های مورد استفاده برای ساخت پلی یورتان دارای دو یا چند گروه ایزوسیانات بر روی هر مولکول هستند. رایج ترین ایزوسیانات های مورد استفاده دی ایزوسیانات های آروماتیک، تولوئن دی ایزوسیانات (TDI ) و متیلن دی فنیل دی ایزوسیانات (MDI ) هستند. این ایزوسیانات های آروماتیک واکنش پذیرتر از ایزوسیانات های آلیفاتیک هستند. TDIو MDI به طور کلی نسبت به سایر ایزوسیانات ها ارزان تر و واکنش پذیرتر هستند. ماده صنعتی TDI و MDI مخلوطی از ایزومرها هستند و MDI اغلب حاوی مواد پلیمری است. از آن ها برای ساخت فوم فلکسیبل (به عنوان مثال فوم تخته ای برای تشک ها یا فوم های قالب گیری شده برای صندلی ماشین)، فوم ریجید (به عنوان مثال فوم عایق در یخچال ها)، الاستومرها (برای مثال زیره کفش) و غیره استفاده می شود. TDI برای ساخت فوم پلی یورتان فلکسیبل برای مبلمان، ملافه، فرش و سایر محصولات استفاده می شود. MDI در درجه اول برای ساخت فوم های پلی یورتان ریجید مورد استفاده به عنوان عایق برای خانه ها استفاده می شود. ایزوسیانات ها با واکنش نسبی با پلی ال ها یا معرفی برخی مواد دیگر برای کاهش فراریت (و در نتیجه سمیت) ایزوسیانات ها، کاهش نقاط انجماد آن ها برای آسان تر کردن کار یا بهبود خواص پلیمرهای نهایی اصلاح می شوند. ایزوسیانات های آلیفاتیک و سیکلوآلیفاتیک در مقادیر کمتر استفاده می شوند، اغلب در پوشش ها و کاربردهای دیگری که رنگ و شفافیت برای آن مهم است، زیرا پلی یورتان های ساخته شده با ایزوسیانات های آروماتیک در مواجهه با نور تمایل به تیره شدن دارند.
TDI:
TDI عمدتاً برای ساخت فوم پلی یورتان فلکسیبل استفاده می شود که در طیف گسترده ای از محصولات روزمره از جمله مبلمان، ملافه، فرش و بسته بندی یافت می شود. TDI همچنین در ساخت برخی از پوشش ها، درزگیرها، چسب ها و الاستومرها استفاده می شود. TDI به تولید صندلی‌های سبک‌تر خودرو کمک کرده و باعث صرفه‌جویی در وزن و کارآمدتر شدن خودروها در مصرف انرژی می‌شود.
MDI:
MDI در درجه اول برای ساخت فوم های پلی یورتان ریجید مانند عایق برای خانه یا یخچال و بسیاری موارد دیگر استفاده می شود. عایق ساخته شده با MDI می تواند به صرفه جویی در هزینه های گرمایش و سرمایش و صرفه جویی در انرژی کمک کند. قطعات خودرو مانند داشبورد، فرمان و سپرها نیز از MDI ساخته شده اند.
HDI وIPDI :
HDI، H12MDI و IPDI اغلب بیشتر برای تشکیل پلی ایزوسیانات ها یا پیش پلیمرها واکنش نشان می دهند، که به عنوان بلوک های ساختمانی برای تشکیل پوشش های پلی یورتان و الاستومرهای پایدار رنگ عمل می کنند، که می تواند ظاهر محصول را به طور قابل توجهی بهبود بخشد، طول عمر آن را افزایش دهد و مقاومت سایشی بالایی ارائه دهد. پوشش های مقاوم در برابر مواد شیمیایی ساخته شده با دی ایزوسیانات های آلیفاتیک به هواپیماهای مسافربری تجاری کمک می کند تا دوام و مقاومت لازم برای تحمل شرایط جوی سخت را حفظ کنند. پوشش‌های تهیه‌شده با دی ایزوسیانات‌های آلیفاتیک می‌توانند مقاومت بسیار خوبی در برابر سایش دارند، همچنین باعث حفظ براقیت و مقاومت در برابر زرد شدن، و همچنین طولانی‌تر شدن زمان بین چرخه‌های رنگ‌آمیزی می شوند.
بدون دیدگاه