اختصاصی بسپار/ آشنایی با پلیمرها/ پلی‌‌یورتان‌های گرمانرم برگرفته شده از منابع تجدیدپذیر یا پتروشیمی ها (بخش اول)

گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ ایران پلیمر پلی‌‌یورتان‌های گرمانرم (TPUs) از واکنش دی‌‌اُل‌‌ها (دی‌‌اُل‌‌ها بر پایه اتر، استر و کربنات با وزن مولکولی متوسط ​​ 1000 تا 3000 گرم بر مول) با دی ایزوسیانات‌‌های آلیفاتیک یا آروماتیک به‌‌دست می‌آیند. این بسپارها از بخش‌‌های سخت و نرم تشکیل شده است که بر اساس مقدار آن‌‌ها از هم جدا شده‌اند. تمام خواص مکانیکی و گرمایی بسپارهای TPU‌ به ساختار شیمیایی تکپارهای استفاده شده، کسر حجمی و برهم‌‌کنش بین بخش‌‌های سخت و نرم بستگی دارد. این مقاله، مروری بر تولید پلی‌‌یورتان‌های گرمانرم و تجزیه و تحلیل رابطه ساختار و خواص آن‌‌ها است. معروف‌ترین واکنش‌‌دهنده‌های مورد استفاده برای تولید TPU منشا پتروشیمی دارند. یک راه جایگزین جدید در حوزه تولیدTPU  استفاده از پلی‌‌اُل‌‌ها و دی‌‌اُل‌‌ها بر پایه روغن‌های گیاهی و هم‌‌چنین دی‌‌ایزوسیانات‌های تاحدی طبیعی است. بحث جامع آورده شده، مشخصات شیمیایی و فیزیکی تکپارهای پلی‌‌یورتان جدید برگرفته از منابع طبیعی مورد استفاده در تولید TPU را ارایه می‌‌دهد.

در این بخش، پلی‌‌یورتان‌های گرمانرم بر پایه مواد اولیه پتروشیمی و زیستی آورده شده است.

مقدمه

پلی‌‌یورتان‌های گرمانرم (TPU) از طریق واکنش یک پلی‌‌اُل با یک دی‌‌ایزوسیانات تولید می‌شوند. گرمانرم‌‌هایTPU  توجه قابل توجهی را به خود جلب کرده‌‌اند، زیرا دارای خواص مفید گسترده‌ای از جمله انعطاف‌پذیری قابل تعدیل، استحکام مکانیکی، کشسانی (elasticity)، مقاومت سایشی خوب و شفافیت (transparency) است. این ماده می‌تواند با توجه به نوع پلی‌‌اُلی كه در حین تولید  TPUاستفاده شده، خواص لاستیک‌‌های (elastomers) نرم تا پلاستیك‌های سخت را نشان دهد. این مواد را می‌توان از طریق روش “یک تزریقی” یا “دو تزریقی” به‌‌دست آورد. در روش اول، تمام واکنش‌‌دهنده‌ها با نسبت‌های استوکیومتری موردنظر با هم مخلوط می‌شوند و در مرحله بعدی، مخلوط واکنش درون قالب، جایی‌‌که واکنش اتصالات عرضی رخ می‌دهد، ریخته می‌شود. مواد حاصل به شکل قالب در می‌آیند.

روش “دو تزریقی” را “روش پیش‌‌بسپار” می‌نامند (شکل 1 الف و ب). در مرحله اول، پیش‌‌بسپار با واکنش دی‌‌‌‌ایزوسیانات با چندپار به‌‌دست می‌آید. پیش‌‌بسپار حاصل توسط گروه‌های ایزوسیانات خاتمه می‌یابد. در مرحله دوم، پیش‌‌بسپار با یازه زنجیر (chain extender، ماده‌ای که موجب یازش زنجیر می‌شود، یازیدن در لغت به معنی دراز شدن است) که معمولا یک دی‌‌اُل آلی کوتاه است، واکنش نشان می‌دهد. هر دو روش دارای مزایا و معایبی هستند. بسپارش یک مرحله‌ای در مقایسه با فرایند دو مرحله‌ای، بسپارهای قطعه‌‌ای تصادفی بیشتری را تولید می‌‌کند. روش تولید دو مرحله‌ای اجازه به‌‌دست آوردن بسپارها با وزن مولکولی زیاد (M_n 100000 گرم بر مول) و توزیع وزن مولکولی (PDI) کمتر را می‌دهد. این بسپارها با نسبت مولی [NCO]/[OH] برابر 1 تولید می‌شوند. وقتی نسبت مولی [NCO]/[OH] کمتر از 96/0 باشد، وزن مولکولی بسپارها کمتر می‌‌شود. هنگامی‌‌که نسبت مولی [NCO]/[OH] بیش از 1/1 باشد، ساختار شبکه‌‌ای پلی‌‌یورتان به شدت افزایش می‌‌یابد و احتمال بروز واکنش‌‌های ناخواسته را افزایش می‌دهد. این واقعیت در فراورش دشوار این مواد، به علت گرانروی زیاد در حالت مذاب، تاثیر می‌گذارد.

برگردان: دکتر فاطمه خودکار

[email protected]

(ادامه دارد …)

متن کامل این مقاله را در شماره 228 ماهنامه بسپار که در نیمه مهرماه ۱۴۰۰ منتشر شده است می خوانید.

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق طاقچه  و  فیدیبو  قابل دسترسی است.