up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله پلي اورتان PDF
QR code - پلي اورتان

پلي اورتان

پلي اورتانها، رزين هاي پراکنشي پلي اورتاني و ...

کاربرد پلي يورتانها، پلي اوره ها و پراکنش هاي پلي يورتاني و ساير ترکيباتي شرکت کننده در واکنشهاي آنها پيوسته در حال گسترش است و در اين باب مقالات و گزارش هاي متعدي منتشر مي شود. زمينه هاي کاربردي اين ترکيبات نيز به طور پيوسته رو به توسعه است.
اين مقاله نگاهي گذرا به فناوري هاي گذشته و فنون جديد داشته و در ارتباط با چگونگي ساخت ترکيبات پلي يورتان نيز مواردي ارائه مي شود.آميختن پلي يورتانها با پلي اوره امري متداول است و روندي رو به رشد دارد. به منظور بهبودي و اصلاح سامانه هاي پلي يورتاني و ارتقاي خواص آنها به خواص آنها به چند فرايند شيميايي نو اشاره مي شود. همچنين، سامانه هاي واکنش دهنده تند و کند همراه با موارد کاربرد آنها براي پوششهاي ويژه ساختارهاي فولادي، کفپوشها و ساير سطوح کار بررسي مي شود.
مقدمه
پلي يورتانها دسته اي از پليمرهاي پر مصارف با خواص عالي هستند. به همين خاطر، طراحان و متخصصان صنايع پوشش دهي بخوبي توان بهره برداي از اين ترکيبات را در کاربردهاي گوناگون دارند مثالهاي متعددي براي کاربردهاي فراوان اين ترکيبات وجود دارد، از جمله پوششهاي شفاف براي پوشش دهنده هاي تک لايه مخصوص بامها و رنگهاي مشخص کردن محل گذر عابرين پياده و غيره....
مقاومت پلي يورتانها در برابر سايش ضربه و ترک خوردگي بسيار خوب است، از جمله ويژگي هاي آنها پخت سريع و کامل در دماي محيط است. پلي يورتانها آليفاتيک از انواع آروماتيک گرانتر هستند. به همين خاطر انواع آروماتيک و نمونه هاي اپوکسي دار در استري ها، رنگهاي پايه و پوششهاي رابط بکار مي روند. در حالي که آليفاتيک ها ويژه پوشش نهايي هستند. استفاده از پوشش هاي محافظ براي جلوگيري از پديده خوردگي در ساختارهاي فولادي که آستر و پوشش پايه آنها از نوع سامان هاي اپوکسي دار است، نمونه اي از کاربردهاي مهم پلي يورتانها محسوب مي شوند. مورد ديگر، سامانه هاي پوشش دهنده کف است که در آنها نيز انواع پوششهاي پايه را مي توان بکار برد، گاهي پوشش نهائي از نوع يورتان براي لايه نهايي کف نيز کفايت مي کند.
کاربرد پلي يورتانها و پلي اوره ها در کفپوشها
انواع فناوري کاربرد پوشش هاي کف همگي بر دو اصل استوارند. يکي از آنها فناوري فيلم نازک است که يک يا چند پوشش با ضخامت حدود 50 تا 125 ميکرون روي سطح کف پوشش داده مي شود. درزگيري و غبارزدايي نيز از جمله مراحل مهم در اين روش محسوب مي شوند که هدف نهايي آنها رسيدن به کفپوشهايي با طرح هاي زير و مزين است. رزين هاي مورد مصرف در پوششهاي کف عبارتند از: آلکيدها، اپوکسي ها يا اپوکسي استري بر پايه آب و حلال، مخلوط هاي معلق، آميخته هاي پلي يورتاني بر پايه آب و انواع پليمرهاي آکريليکي، بهترين حالت براي اين نوع کفپوشها آن است که اثر مواد شيميايي يا آب روي سطح کفپوش براحتي برطرف شود و لکه اي بر جاي نماند. پوشش هاي آلکيدي در مقابل سودسوز آور بسيار ضعيف عمل مي کنند.نوع ديگر پوشش دهي فناوري فيلم ضخيم است که در آن حداقل ضخامت پوشش 200 ميکرون و حداکثر آن گاهي به ده ميلي متر هم مي رسد. هدف از اين نوع پوشش دهي پر کردن ترکها، حفره ها و تسطيح سطوح شديداً ساييد شده است پوششهاي ضخيم هستند. سيمان و مصالح سنگي موردنظر با انواع رزينها مخلوط مي شوند اپوکسي ها، پلي يورتانهاي آروماتيک (غالباً روغن کوچک و MDIدي فنيل متان 4_ ،4_ دي ايزوسيانات لاتکس SBR و اکريليکي پر مصرف ترين رزينها هستند. روش کار به شکل پاشش يا ريختن پوشش روي سطح و بدنبال آن ماله کشي دستي يا اعمال به وسيله غلتک است. در برخي از موارد در کفپوش هاي ضخيم از استرهاي غير اشباع، وينيل استرها و اپوکسي هاي با ميزان صد در صد جامد استفاده مي شود.پلي يورتانهاي آروماتيک بر پايه MDI براي پوشش دهي کف زياد بکار مي روند، چرا که MDI ايزوسياناتي نسبتاً ارزان است. جالب است که بدانيد مولکول MDI و پليمر سنتز شده از آن به راحتي پرتو فرابنفش را جذب مي کنند، زرد شدن پوشش هايي که در معرض نور خورشيد واقع شده اند به همين دليل همين مسئله است.
پوششهاي پلي اوره
در چند سال اخير فناوري پوششهاي پلي اوره گسترش و کاربرد يافته است. از مزاياي اصلي اين نوع پوششها سخت شدن بسيار سريع آنهاست که نتيجه آن، دسترسي به يک فناوري پرشتاب است....
در سامانه هاي پلي اوره بر پايه هگزامتيلن دي ايزوسيانات (TMXDI) پوشش پاشيده شده روي بلوک يخ در عرض 20 ثانيه سخت مي شوند، ساختار TXMDI در شکل 1 آمده است. پوششهاي پلي اوره در پوشش دهي خطوط لوله هاي انتقال نفت کاربرد دارند و مقدار جريان کاتدي مورد نياز در حفاظت کاتدي را کم مي کنند. در بسياري از موارد سامانه هاي پلي اوره همانند پلي يورتانهاي دو جزئي هستند. سامانه پوششي در پلي يورتانهاي متداول از يک بخش A متشکل از پلي اوره و در صورت نياز رنگدانه و يک بخش B که غالباً سخت کننده است، تشکيل مي شود. همان طور که پيشتر هم گفته شد، سرعت واکنش تشکيل پلي اوره بي نهايت زياد است، طوري که تجهيزات پاشش ويژه اي مورد نياز است. زماني بود که بخش ايزوسياناتي را مونومر MDI تشکيل مي داد. اين نوع سامانه هاي پلي اوره ارزان بوده و خواص خوبي دارند. البته بعدها در اوايل دهه 90 در انگلستان و ايالات متحده سامانه هاي آليفاتيک وارد بازار شدند. در اين سامانه ها پايداري نوري به مراتب بهتر شده و هر گاه که ايزوسيانات مصرفي TXMDI باشد، سرعت واکنش کمتر مي شود. با اين حال هنوز هم سرعت واکنش تشکيل پلي اوره چن زياد است که براي پژوهشگران در آزمايشگاه مشکل ايجاد مي کند. زماني که پلي اوره به طور دستي تهيه مي شود، سامانه پس از چند ثانيه غير قابل استفاده شده و قالبگيري و تهيه فيلم از آن امکانپذير نخواهد بود. با اين حال تهيه نمونه ها به روش پاشش امکانپذير است، ولي هنگامي که نمونه ها در سردخانه خيلي سرد شوند جابجايي مواد بسيار مشکل است.
روش ساخت
رنگدانه را به مقداري از آمين و افزودني ها اضافه مي کنند تا مخلوط مناسب براي غلتک کاري بدست آيد. زماني که مخلوط به حالتي رسيد که براحتي خرد شود، باقيمانده آمين را نيز بدان مي افزايند. در صورت وجود رنگدانه هاي آلي لازم است بجاي توزيع کننده هاي سريع از آسياب غلتکي افقي استفاده شود. همچنين، دماي مخلوط بايد به C 350 برسد.در مرحله بعد در جو نيتروژن، ايزوسيانات به آهستگي در مدت زمان 30 دقيقه به مخلوط آمين اضافه و به حد کافي هم زده مي شود.بايد اجازه داد که دماي واکنش گرمازا به C350 برسد و سپس محصول برداشته شود. ويکس و همکارانش سرعت سامانه هاي پلي اوره را تا حدي کند کردند به طوري که امکان استفاده از سامانه هاي پلي يورتاني در تجهيزات پوشش دهي به طور مستقيم و بدون تغيير به وجود آمد. گرانروي آمين هاي داراي گروههاي جانبي بيشتر از آمين هاي ساده است و اين د ر حالي است که وزن مولکولي آنها نيز بيشتر است. يک راه براي کم کردن گرانروي و بهتر کردن خواص، استفاده از اکسازوليدين با گرانروي کم است. يکي از معايب اين سامانه نياز آن به اجزاي با گروه هاي عاملي ايزوسيانات است. صنعت رنگ هنوز راه زيادي در پيش رو دارد تا به فناوري عاري از ايزوسيانات ها دست يابد.
سامانه هاي آميخته
يکي از راه هاي بکارگيري اکسازوليدين و پلي اوره، ترکيب کردن دو سامانه با هم است. لازم است که موازنه شيميايي انجام گيرد که البته سامانه هاي با حجم يک به يک چنين اند. در برخي از موارد، وجود عامل رطوبت زا براي عمل سخت شدن ضرورت دارد.
کفپوش هاي با سامانه هاي بر پايه آب
هنگامي که سطح زيادي با سامانه هاي رنگي بر پايه حلال رنگ مي شود مقادير قابل توجهي از ترکيبات آلي فرار وارد مي شود. کاربرد روز افزون پوششها بازار بزرگي براي سامانه هاي عاري از حلال يا سامانه هاي بر پايه آب به وجود آورده است. رنگهاي پلي يورتاني آميخته هاي آنها ورزين هاي آکريليکي سهم زيادي از بازار اروپا را به خود اختصاص داده اند. پليمرهاي اکريليکي امولسيوني يا همان لاتکس ها نسبتاً ارزان تر هستند.امولسيون هاي آکريليکي نيز تقريباً براي چند سال جزو کالاهاي مقرون به صرفه محسوب مي شدند. آنها کاربرد زيادي در پوششهاي تزئيني دارند، بخصوص در کفپوشهاي از جنس پلي يورتان و در مقابل سايش نسبت به نوع آکريليکي بسيار مقاوم تراند، ولي اين ترکيبات گران بوده و تلاش مي شود تا فرمول هاي جديد ارزان از آنها تهيه شود.
رزين هاي پراکنشي پلي يورتاني (PUD)
روش مرسوم در ساخت رزين هاي پراکنشي پلي يورتاني بر پايه آب، تهيه پيش پليمري با گروه پاياني ايزوسيانات است که پلي ال اصلاح کننده در ساختار زنجير، گروه عاملي کربوکسيليک اسيد را به وجود مي آورد و در مرحله بعد اين ماده با آمين نوع سوم در آب پخش مي شود تا مراکز يوني به وجود آورد. به اين ترتيب ذرات پليمر پايدار مي گردند. با حضور يک پلي آمين موجب مي شود طول زنجير اجزاي تشکيل دهنده زيادتر شود.
در برخي مخلوط ها نسبت مولي گروههاي NCO به OH دقيقاً 2 به 1 است. در نسبت مولي حدود 1 به 1، گرانروي بسيار زياد مي شود و تهيه رزين هاي پراکنشي پلي يورتاني با مشکل روبرو مي شود. در ضمن خطر ژله اي شدن نابهنگام هم وجود دارد. ولي اگر اين نسبت کمتر از 5 1 به 1 باشد امکان بروز چنين خطري کمتر ميشود. براي پايين آوردن سريع دما در حين تهيه مخلوط هاي پلي يورتاني از يخ استفاده مي شود. در نتيجه سرعت واکنش بين آب و گروه ايزوسيانات کم مي گردد. بهترين حالت آن است که پيش پليمر با گروه پاياني NCO با افزاينده زنجير آميني واکنش دهد. با اين حال پراکنده کردن پيش پليمر در آب، به ويژه در يک واحد صنعتي نيازمند زمان مشخصي است. در هر صورت واکنشهاي جانبي نامطلوب بين آب و ايزوسيانات رخ مي دهد. با سرد کردن مخلوط خنثي تا زير دماي 0C5 واکنش هاي جانبي به حداقل ميزان خود مي رسند.
اصلاح کننده هاي چسبندگي
راه هاي زيادي براي اصلاح خواص و کارايي رزين هاي پراکنشي پلي يورتاني وجود دارد. يکي از روش هاي اصلاح به فناوري اختلاف مرسوم است. رزين هاي پراکنشي پلي يورتاني در حضور ساير پليمرها تهيه مي شوند. يا به عبارت ديگر با آنها مخلوط مي شوند و قبل از پراکنده شدن پلي يورتان پيش پليمر تازه که براي تهيه رزين پراکنشي پلي يورتاني بکار مي رود بايد اصلاح شود. با وارد کردن نوعي اصلاح کننده اپوکسي دار به درون ساختار پيش پليمر مي توان استحکام چسبندگي رزين هاي پراکنشي پلي يورتاني را زياد کرد. براي مثال، پروپيلن اکسيد بر پايه دي گليسيديل اتر با وزن مولکولي بيش از 700 با دي اتانول آمين به نسبت مولي يک به يک در دماي C60 واکنش مي دهد و ترکيبي با گروه پاياني اپوکسي و سه گروه OH به وجود مي آيد. با NMP بعنوان حلال کمکي مي توان گرانروي را کنترل کرد.پيش از افزودن ايزوسيانات ترکيب حد واسط را به مخلوط پلي ال و DMPA اضافه مي کنند. گروه انتهايي اپوکسي با گروه هاي ايزوسيانات يا افزاينده زنجير پلي آمين واکنش نمي دهد، چرا که واکنش با ايزوسيانات و آمين به ويژه زماني که دما پايين باشد، بسيار کند است. مي توان از رزين هاي پراکنشي پلي يورتاني اصلاح شده براي پوشش دادن انواع پلاستيکهاي مصرفي در صنايع خودرو سازي استفاده کرد يا آنکه اين مخلوط ها را در ترکيب يک آئروسل بر پايه آب بکار برد. در اين حالت به ماده اي مانند دي متيل اتر نياز است. يکي از روش هاي کاهش قيمت، اختلاط رزين هاي پراکنشي پلي يورتاني با پليمرهاي آکريليک است.مدت مديدي است که در اروپا از پوششهاي رنگدانه دار بر پايه آب حاوي مخلوط 50:50 از مخلوط معلق پلي يورتاني و رزين هاي امولسيوني آکريليکي در تهيه کفپوشها استفاده مي شود. اين پوششها در حالت خشک سطح نيمه براق سفيد رنگي را ايجاد مي کنند که براي پوشش کف هاي بتني و يا تزئين کفپوش هاي چوبي به ويژه در مواردي که مقاومت در برابر الکل يا آب حائز اهميت است، بسيار مناسب تشخيص داده اند. يکي از مزاياي بسيار مهم مخلوط معلق پلي يورتاني بر پايه آب کامل شدن واکنش ها در اين مدت سامانه هاست، به طوريکه در پايان واکنش هيچ ايزوسيانات آزادي بر جاي نمي ماند. در دراز مدت با حرکت صنعت پوشش دهي به سوي سامان هاي عاري از ايزوسيانات اين مورد يک مزيت جدي تلقي مي گردد.
سامانه هاي بر پايه سيمان
تعدادي از شرکت هاي اخير در کف پوش هاي مورد استفاده خود، سيمان هاي اصلاح شده پلي يورتاني را بکار برده اند. از جمله خواص مهم در اين ترکيب مي توان به کم بودن گاز دي اکسيد کربن به وجود آمده مسطح شدن خوب و زمان کاري حدود 30 دقيقه آن اشاره کرد. هر سه جزء سازنده روي خواص پوشش کف بر پايه سيمان اصلاح شده با پلي يورتان اثر مي گذارند. در اين نوع سامانه هاي پلي يورتاني از واکنش اجزاي سازنده با آب، اوره و گاز دي اکسيد کربن به وجود مي آيد که علت آن وجود MDI در فرمول است. MDI با گروههاي هيدروکسي در روغن کرچک که نوعي تري گليسيريد اسيد الکل چرب است، واکنش مي دهد مخلوط سيمان – پلي يورتان پوشش سختي به وجود مي آورد که مي توان انواع پوششهاي به حالت مايع را براي تزئين روي آن بکار برد. آهک موجود در ترکيب آب جذب مي کند و سرعت سخت شدن سيمان به اين روش کنترل مي شود. در ضمن آهک مقداري از دي اکسيد کربن حاصل از واکنش MDI و آب را نيز جذب خود مي کند. واکنش هاي آهک با دي اکسيد کربن و آب به شکل زير است:
CaO+CaCO3 ----------> CaCO3
Ca(OH)+ CO2 ---------> CaCO3+H2O
در فناوري نوين بخشي از سامانه رنگزاي پوشش را ملات تشکيل مي دهد. ملات مخلوطي از رزين هاي ويژه و جزء رنگز است که از سيمان و الياف تشکيل مي شود. الياف انعطاف پذيري لازم را به پوشش داده و رشد ترک را کنترل مي کند، ضمن آنکه استحکام کششي را بهبود مي بخشد. استحکام کششي ترکيبات سيماني مانند اکثر مواد سراميکي کم، ولي استحکام فشاري آنها زياد است. با افزودن الياف با برخي از پليمرها مي توان ويژگي هاي رشد ترک را در پوشش کنترل کرد. وقتي سيمان با آب ترکيب مي شود. يونهاي OH به تعداد فراوان تشکيل شده و PH شديداً بالا مي رود. اگر از اين نوع پوششها براي پوشش دهي سطوح فولادي استفاده شود، محيط قليايي حاصل فولاد را در برابر خوردگي محافظت مي کند. درست مانند آنچه که در بتن هاي مسطح با ميلگردهاي فولادي به وقوع مي پيوندد. اين نوع پوششها را مي شود روي سطوح عمودي مانند لوله هاي انتقال نفت به راحتي مورد استفاده قرارداد. حاصل کار، سامانه هاي ارزان قيمت مقاوم در برابر خوردگي است که بسيار انعطاف پذير، محکم وبا دوام نيز هستند.
نتيجه گيري
استفاده از پلي يورتانها، پلي اوره ها و رزين هاي پراکنشي پلي يورتاني و مواد شرکت کننده در واکنش هاي آنها به طور پيوسته در حال رشد و توسعه است. اين مواد بيشترين کاربرد را در پوشش دهي سطوح گوناگوني دارند. مسائل زيست محيطي و مقررات جديد، فناوري نوين ساخت پوشش را به سوي سامان هاي بدون حلال، پر جامد و سامانه هاي بر پايه آب هدايت مي کنند. در آينده سامانه هاي پوشش دهي عاري از ايزوسيانات کاربري بيشتري پيدا خواهند کرد. البته کيه اين موارد به هوش، ذکاوت و تلاش محققان و طراحان انواع پليمرها و رزين هاي صنعتي بستگي دارد.طرح هاي نوين جالبي نيز براي سامانه هاي سيماني اصلاح شده با پليمرها به منظور حفاظت کف و سطوح فولادي وجود دارد. با ورود سامانه هاي جديد به بازار قديمي ها از رده خارج مي شوند و براي سامانه هاي جديد آينده اي روشن در پيش است.

تصور جهان پيشرفته کنوني بدون وجود مواد پليمري مشکل مي باشد. امروزه اين مواد جزيي از زندگي ما شده اند و در ساخت اشياي مختلف ، از وسايل زندگي و مورد مصر ...

تصور جهان پيشرفته کنوني بدون وجود مواد پليمري مشکل ميباشد. امروزه اين مواد جزيي از زندگي ما شدهاند و در ساخت اشياي مختلف ، از وسايل زندگي و مورد مصرف ...

الاستومرهاي پلي يورتاني، خانواده اي از کوپليمرهاي توده اي بخش شده است که کاربردهاي مهمي در زمينه هاي گوناگون صنعتي و پزشکي پيدا کرده است. اولين پلي يو ...

● شرح بيماري پلي ميوزيت و درماتوميوزيت التهاب بافت همبند، همراه تغييرات تخريبي در عضلات (پلي ميوزيت ) و پوست (درماتوميوزيت ). اين تغييرات باعث ضعف و ت ...

پژوهشگران سيمان جديدي توليد کرده اند که با جذب گسترده گاز کربنيک، تاثيرات گرمايش جهاني را کاهش مي دهد به لطف نوآوري مهندسان بريتانيايي, سيمان که هم اک ...

جهان امروز بر خلاف دنياي ديروز که تمام توجهش به صنايعي چون نفت و انرژي بود، به سمت فن آوري اطلاعات، مواد جديد، بيوتکنولوژي، نانوتکنولوژي و الکترونيک گ ...

شيمي و تهيه خون مصنوعي آرسنيک Chemistry فلوئور ژرمانيم هافنيم اجسام نيم رسانا آهن رباي مولکولي اسفنج پلي اوره تان تاريخچه توليد پلاستيک پديده فتو ولتا ...

● فناوري نانو در بسته بندي موادغذايي درصنايع و شرکت ها: در حال حاضر شرکت هاي زيادي مانند Unilever, keystone,Hershey,food,nestle مشغول کار روي نانو غذا ...

دانلود نسخه PDF - پلي اورتان