سنتز پلی یورتان بدون ایزوسیانات های سمی:

در واقع، پلی یورتان یک پلاستیک رایج در کاربردهای مختلف از فوم های پاششی تا چسب ها و الیاف مصنوعی لباس به یکی از اصلی ترین اجزای قرن بیست و یکم تبدیل شده است و راحتی و حتی زیبایی را به جنبه های متعدد زندگی روزمره اضافه می کند. تطبیق پذیری کامل این ماده که در حال حاضر عمدتاً از فرآورده های فرعی نفتی ساخته می شود، پلی یورتان را به پلاستیک مورد استفاده برای طیف وسیعی از محصولات تبدیل کرده است. امروزه سالانه بیش از ۱۶ میلیون تن پلی یورتان در جهان تولید می گردد. فشار فزاینده‌ای برای بازنگری در نحوه تولید پلی‌یورتان وجود دارد. روش‌های کنونی عمدتاً بر مواد شیمیایی سمی و نفتی غیرقابل تجدید متکی هستند. Pienkos و همکارانش، از طریق یک شیمی جدید با استفاده از منابع غیر سمی مانند روغن بذر کتان و جلبک، روشی پیشگامانه برای تولید پلی یورتان تجدیدپذیر بدون پیش سازهای سمی ایجاد کرده اند. این یک پیشرفت بالقوه برای غیر سمی کردن بازار محصولات مختلف از جمله بازار کفش، اتومبیل، تشک و… است.
هنگامی که پلی یورتان برای اولین بار در دهه ۱۹۵۰ به صورت تجاری در دسترس قرار گرفت، به سرعت برای استفاده در محصولات و کاربردهای متعدد محبوبیت یافت. این به دلیل خواص پویا و قابل تنظیم مواد و همچنین در دسترس بودن و مقرون به صرفه بودن اجزای نفتی مورد استفاده در ساخت آن بود. از طریق یک فرآیند شیمیایی هوشمندانه با استفاده از پلی‌ال‌ها و ایزوسیانات‌ها، تولیدکنندگان می‌توانند فرمول‌های خود را برای تولید انواع مواد پلی‌یورتان، که هر کدام دارای خواص منحصر به فرد و مفیدی هستند، تنظیم کنند. برای مثال، تولید از یک پلی‌ال با زنجیره بلند، ممکن است فوم‌های انعطاف‌پذیری را برای تشک‌های نرم ایجاد کند. فرمولاسیون دیگری ممکن است مایعی غنی تولید کند که وقتی روی مبلمان پخش می شود، هم از زیبایی ذاتی دانه چوب محافظت کرده و هم آن را آشکار می کند. دسته سوم ممکن است شامل دی اکسید کربن (CO2) برای انبساط مواد، تولید یک فوم قابل پاشیدن باشد که خشک شده و به عایق سفت و متخلخل تبدیل می گردد و برای نگهداری گرما در خانه مناسب است. ایزوسیانات ها جنبه های منفی قابل توجهی نیز دارند. در حالی که این مواد شیمیایی دارای نرخ واکنش‌پذیری سریعی هستند که آن ها را با بسیاری از کاربردهای صنعتی سازگار می‌کند، همچنین بسیار سمی بوده و از ماده اولیه سمی‌تر، فسژن، تولید می‌شوند. هنگام استنشاق، ایزوسیانات ها می تواند منجر به طیف وسیعی از اثرات نامطلوب سلامتی مانند تحریک پوست، چشم و گلو، آسم و سایر مشکلات جدی ریوی گردد. اگر محصولات حاوی پلی یورتان های معمولی سوزانده شوند، آن ایزوسیانات ها تبخیر شده و در جو منتشر می گردند. حتی پاشیدن پلی یورتان برای استفاده به عنوان عایق نیز می تواند ایزوسیانات را آزاد کرده و کارگران را ملزم کند تا اقدامات احتیاطی را برای محافظت از سلامت خود انجام دهند. دانشمندان از آزمایشگاه‌های سراسر جهان برای مقابله با این مسائل شروع به جستجوی راه‌های جدیدی برای سنتز پلی‌یورتان با استفاده از منابع زیستی کرده‌اند. اما این تلاش ها تا حد زیادی نتایج متفاوتی داشته است. برخی فاقد عملکرد مورد نیاز برای کاربردهای صنعتی بوده و برخی دیگر کاملاً قابل تجدید نبودند.

این ایده از یک مشکل آزمایشگاهی به ظاهر نامرتبط رشد کرد: کاهش هزینه سوخت های زیستی جلبک ها. همانند بسیاری از فرآیندهای مرسوم پالایش پتروشیمی، پالایشگاه‌های سوخت زیستی به دنبال راه‌هایی برای استفاده از محصولات مشترک فرآیندهای خود به عنوان منبع درآمد هستند. این سوال در مورد تصفیه زیستی جلبک ها نیز یکسان است. آیا لیپیدها و اسیدهای آمینه ضایعات حاصل از این فرآیند می توانند به مواد تشکیل دهنده ارزشمند برای تولید پلی یورتان تبدیل شوند که هم تجدیدپذیر و هم غیرسمی است؟ چالش واقعی این است که چگونه می توان آن واکنش را برای رقابت با فرآیندهای مرسوم سرعت بخشید زیرا نیاز به تولید پلیمرهایی دارم که حداقل به خوبی مواد معمولی عمل کنند. واکنش پذیری فرآیندهای غیر ایزوسیانات و مبتنی بر زیستی که در مقالات توضیح داده شده است کندتر است. فرآیند NREL با توسعه فرمول‌های مبتنی بر زیست از طریق یک فرآیند شیمیایی هوشمند، بر این مانع غلبه می‌کند. این فرآیند با یک فرآیند اپوکسیداسیون آغاز می‌شود، که روغن پایه را از روغن کانولا یا روغن بذر کتان گرفته تا جلبک‌ها را برای واکنش‌های شیمیایی بیشتر آماده می‌کند. با واکنش این اسیدهای چرب اپوکسید شده با CO2 از هوا، مونومرهای کربناته تولید می شود. در نهایت، مونومرهای کربناته را با دی آمین ها (مشتق شده از اسیدهای آمینه، منبع زیستی دیگر) در یک فرآیند پلیمریزاسیون ترکیب می کنند که ماده ای را ایجاد کرده که به رزین پلی یورتان غیر ایزوسیانات تبدیل می گردد. با جایگزینی پلی‌ال‌های مبتنی بر نفت با روغن‌های طبیعی انتخابی و ایزوسیانات‌های سمی با اسیدهای آمینه زیستی، موفق به سنتز پلیمرهایی با خواصی مشابه با پلی‌یورتان معمولی می شویم.

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *