پلی اورتان ها و کاربرد آن ها

پلی اورتان و مشتقات آن بسپارهایی پر کاربرد در صنایع گوناگون، در سراسر جهان هستند. فرمول بندی این بسپارها به گونه ای است که دامنه گسترده ای از مواد سخت، خشک و فشرده را در بر می گیرد. پلی اورتان ها از واکنش افزایشی میان گروههای عاملی ایزوسیانات و عامل هیدروکسیل تشکیل می شوند. اگر به جای دی الکل ، یک دی آمین با ایزوسیانات وارد واکنش شود، بسپار به دست آمده در خانواده پلی اوره ها قرار می گیرد.

گروه های ایزوسیانات به شدت واکنش پذیر بوده و به همین علت پیشرفت  واکنش آن ها به افزایش دما نیاز ندارد. مهمترین ویژگی این گروه از پلیمر ها این است که پس از واکنش ساختار پایداری به وجود می آید.

نخستین پلی اورتان ها در سال 1937توسط اتوبایر طی واکنش میان یک دی ایزوسیانات زنجیری و یک دی آمین به دست آمد. گروه عاملی ایزوسیانات با هر مولکولی که دارای یک هیدروژن فعال باشد واکنش می دهد.

بنابراین ترکیباتی همچون کربوکسیلیک اسیدها و آمین ها که مانند گروه هیدروکسیل، از هیدروژن فعال برخوردارند می توانند با ایزوسیانات واکنش دهند.از این رو، هنگامی که پلی اورتان ها صحبت به میان می آید. گونه ها ی بی شماری از این مواد را می توان در نظر گرفت. بنابراین گوناگونی واکنشگرهایی که در برابر ایزوسیانات ها قرار می گیرند به تولید پلی اورتان ها در انواع گوناگون با ویژگی های متفاوت می انجامد.در واقع خواص تمام پلی اورتان ها برگرفته از تآثیر انواع پلی اول ها بر انواع ایزوسیانات می باشد.تعداد این گروه ها در یک ساختار مولکولی و همچنین نحوه ی قرار گیری آن ها در کنار ساختمان اصلی شیمیایی هر یک از مواد در تعیین خواص بسیار مهم است.

پلی اورتانها دسته ای از پلیمرهای پرمصرف با خواص عالی هستند. به همین خاطر طراحان و متخصصین صنایع پوشش دهی به خوبی توان بهره برداری از این ترکیبات را در کاربردهای گوناگون دارند مثال های متعددی برای کاربردهای فراوان این ترکیبات وجود دارد. از جمله پوشش شفاف برای پوشش دهنده های تک لایه مخصوص بام ها و رنگ های مشخص کردن محل گذر عابر پیاده و ...

پلی اورتان آلیفاتیک از نوع آروماتیک گرانتر هستند. به همین خاطر انواع آروماتیک و نمونه های اپوکسی دار در استری ها، رنگ های پایه و پوشش های رابط بکار می روند. در  حالی که آلیفاتیک ها ویژه پوشش نهایی هستند.

رزین های پراکنشی پلی اورتانی(pud)

روش مرسوم در ساخت رزین های پراکنشی پلی اورتانی بر پایه آّب، تهیه پیش پلیمری با گروه پایانی ایزوسیانات است که پلی ال اصلاح کننده در ساختار زنجیر، گروه عاملی کربوکسیلیک اسید را به وجود می آورد و در مرحله بعد این ماده با آمین نوع سوم در آب پخش می شود تا مراکز یونی به وجود آورد. به این ترتیب ذرات پلیمری پایدار می شوند.

در برخی مخلوط ها نسبت مولی گروه های NCO به OH دقیقا 2 به 1 است. در نسبت مولی حدود 1 به 1 گرانروری بسیار زیاد می شود و تهیه رزین های پراکنشی پلی اورتانی با مشکل رروبرو می شود. در ضمن خطر ژله ای شدن نابهنگام هم وجود دارد. ولی اگر این نسبت کمتر از 5/1 به 1 باشد خطر ژله ای شدن کمتر می شود.

برای پایین آوردن سریع دما در حین تهیه مخلوط های پلی اورتانی از یخ استفاده می کنند . در نتیجه سرعت واکنش بین آب و گروه ایزوسیانات کم می شود. بهترین حالت این است که پیش پلیمر با گروه پایانی NCO با افزاینده زنجیر آمینی واکنش دهد . با این حال پراکنده کردن پیش پلیمر در آب به ویژه یک واحد صنعتی نیازمند زمان مشخصی است. در هر صورت واکنش های جانبی نامطلوب بین آب و ایزوسیانات رخ می دهد.با سرد کردن مخلوط خنثی تا زیر 5 درجه سانتی گراد واکنش های جانبی را به حداقل میزان خود می رسد.

پلی اورتان وپلی یوریا- تشابه و تفاوت:

شیمی پلی اورتان بر اساس واکنش گرمازا بین دی یا پلی ایزوسیانات و ترکیبات حاوی گروه پایانی هیدروکسیل، چون پلی اول ها، یا ترکیبات حاوی هیدروژن فعال چون آمین ها می باشد.

این تفاوت ساختار، زمان واکنش بسیار سریع و متعاقبا زمان ژل شدن، خشک شدن سطحی و خشک شدن کامل سریع تر پلی یوریا نسبت به پلی اورتان را توجیه می نماید.

باندC-N در ساختار پلی یوریا از باندC-O در الاسترومر پلی اورتان قوی تر است. این خاصیت باعث خصول دوام حرارتی بهتر پلی یوریا نسبت به پلی اورتان می شود. در نتیجه سیستم پلی یوریای 100 درصد جامد دوام حرارتی و خواص ضد شوره بهتری را در برابر الاسترومر پلی اورتان بروز می دهد.

پوشش های الاسترومر پلی یوریایی 100 در صد جامد، شامل ساختار بلوکی نرم و  سخت است. جزء دی ایزوسیانات به عنوان hard block و پلی اترآمین به عنوان soft block عمل می نماید. خصوصا آمین ها به طور اعم از ستون فقرات پلی اکسی پروپیلن نرم و انعطاف پذیر برخوردارند که بر خلاف پلی اورتان منجر به حصول ماهیت هیدروفوبیک/ ضد آب پلی یوریا می گردد.

پوشش پلی یوریا نسبت به رطوبت حساس نبوده و عیوب مرتبط با رطوبت چون ایجاد حباب، کف و تورم را بروز نمی دهد.عدم وجود کاتالیست جهت سخت شدن و طبیعت اتوکاتالیست پلی یوریا، باعث تامین خواص عالی در معرض نور uv و یا دماهای بالا می شود. چرا که وجود کاتالیست در سیستم، تخریب و افت خواص پلیمر را در شرایط مزبور افزایش می دهد.حفظ خواص فیزیکی پلی یوریای آلیفاتیک در شرایط مختلف جوی، بهتر از پلی اورتان آلیفاتیک است که حاوی کاتالیست می باشد.اگر چه در سیستم های الاسترومر پلی یوریای آروماتیک تمایل به زردگرایی پلی اتر آمین و سایر واکنش گرهای آمینی، کمی بیشتر از پلی اورتان های بر پایه هیدروکسیل پلی اول می باشد.

در دنیای امروزی پلی یوریا اثبات کرده است که انتخابی مؤثر کارا و اقتصادی در صنعت پوشش های محافظتی و ضد خوردگی و صنایع مرتبط به حساب می آیند.

تولید محصولاتی با خواص بهبود یافته و پیشرفته ترین تجهیزات و پاشش جهت حصول بهترین کیفیت و تامین خواسته مصرف کنندگان، هر روز بر محبوبیت این پوشش در صنایع جهان می افزاید.