اختصاصی بسپار/ کاربردهای چندسازه (کامپوزیت)‌های بر پایه ی پلی اوره در صنايع مختلف

بسپار/ایران پلیمر پلی اوره، یک بسپار کشسان با ساختار اَریخت (آمورف) می‌باشد که از واکنش تکپار دی ایزوسیانات و پیش بسپار دی آمینی حاصل می‌گردد. حضور گروه‌های آمینی حاوی اتم‌های نیتروژن در کنار ایزوسیانات در ساختار پلی اوره، خواص عالی نظیر مقاومت ساختاری در دماهای بسیار زیاد، مقاومت شیمیایی، مقاومت خوردگی، هدایت الکتریکی، خواص مکانیکی مناسب و آب بندي را به ارمغان آورده است. سامانه های بر پایه پلی اوره از جدیدترین فناوری های پوشش‌دهی صنعتی دو دهه‌ اخیر در سطح جهانی می‌باشند. به منظور بهبود خواص فیزیکی، مکانیکی، گرمایی و رسانایی پلی اوره و هم چنین صرفه ی اقتصادی بهینه می‌توان با افزودن انواع تقویت کننده‌ها نظیر گرافن، نانولوله‌های کربنی، انواع الیاف و غیره به آن، چندسازه‌های پلی اوره را تولید نمود. با توجه به این که یکی از ملزومات مهم هر چندسازه میزان امتزاج پذیری فاز پیوسته، بستر، با الیاف می‌باشد و پلی اوره در این راستا اثرات متقابل بسیار مناسبی با انواع الیاف از خود نشان داده است، میزان استفاده از این چندسازه‌ها با بستر بسپاری رشد روزافزونی داشته است. چندسازه‌های با بستر پلی اوره با داشتن گستره ای از خواص مطلوب و منحصر به فرد از جمله مقاومت ساختاری در دماهای زیاد و ضداشتعال بودن به طور گسترده در صنایع گوناگون از قبیل ساختمان، راه‌ سازی، برق، هوافضا، پتروشیمی و غیره استفاده می‌شوند که در این مقاله به بررسی کاربردهای این چندسازه‌ها پرداخته شده است.
واژه‌هاي كليدي: چندسازه، پلی¬اوره، پوشش، خواص مکانیکی، تقویت کننده.
مقدمـه
پلی اوره، بسپاری کشسان، تطبیق‌پذیر و پرکاربرد با پیوند‌های اوره است که با واکنش پلی ایزوسیانات‌ها با پلی آمین‌ها (شامل ترکیبی از رزین‌ها و یازه های زنجیر (زنجیرافزا، ماده ای که طول زنجیر را اضافه می کند ولی از جنس خود زنجیر اصلی نیست، اغلب در فرمول بندی پلی‌اوره‌های تجاری از دی‌آمین‌های کوتاه‌زنجیر به این منظور استفاده می‌شود.) تشکیل می‌شود که پیوند‌های هیدروژن آن‌ها متقابلا و به طور چشم‌گیری با زنجیرهای بسپاری در فعل و انفعال است. از مزیت‌های واکنش تشکیل پلی اوره این است که نیاز به یاریگر (کاتالیزور) ندارد و بدون نیاز به گرم شدن سریع انجام می‌شود.
پوشش کشسان پلی اوره به دلیل انعطاف پذیری، ویژگی‌های عالی کششی، ،مقاومت خوب در برابر خوردگی، عدم سمیت و سازگاری با محیط زیست به طور گسترده در صنایع مهم و مختلف استفاده می‌شود. این پوشش‌ها 100 درصد جامد بوده، هیچ گونه ماده ی فراری ندارند و بویی ساطع نمی‌کنند که از مزیت‌های عمده ی پوشش پلی اوره نسبت به پلی یورتان از نظر زیستی  بهداشتی می‌باشد. نقطه قوت اصلی پوشش پلی اوره نسبت به پوشش‌هایی نظیر اپوکسی، پلی استر و وینیل استر انعطاف پذیری زیاد آن است ]1،2[.
پوشش پلی اوره، سختی سطح و کشسانی زیاد را هم زمان به ارمغان می‌آورد که نتیجه ی آن، مقاومت سایشی عالی این پوشش در زوایا و سرعت‌های مختلف ضربه است. هم چنین این پوشش مقاومت برشی مناسب و مقاومت خستگی زیاد (حتی بیش از 100 چرخه بارگذاری) را به ارمغان می‌آورد و می‌تواند به عنوان پوشش محافظ و تقویت کننده برای مواردی از قبیل لوله‌های آب به کار رفته در لوله کشی ساختمان‌ها و غیره استفاده شود

می‌توان به منظور اصلاح خواص پلی اوره از تقویت کننده‌ها و پرکننده‌های متعددی کمک گرفت تا در کنار بستر پلی اوره سامانه چندسازه را تشکیل دهند. اصلاح کننده‌هایی که برای پلی اوره به کار برده می‌شوند، به منظور بهبود عملکرد و کاهش قیمت هستند. این اصلاح کننده‌ها اغلب پرکننده‌های ارزان و متداول تجاری مانند گرافیت، تالک و غیره هستند و مواردی از قبیل پایداری گرمایی و خواص مکانیکی را بهبود می‌بخشند. هم چنین استفاده از چندسازه‌های پلی اوره که در آن ها پلی اوره بستر می‌باشد و در کنارش از انوع پرکننده‌ها و یا تقویت کننده‌هایی مانند الیاف مختلف به منظور رسیدن به خواص عالی و بهینه استفاده شده است، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. تغییرات دمایی می‌تواند بر خواص مکانیکی پلی اوره از قبیل استحکام کششی و مقاومت در برابر ایجاد و رشد ترکچه و ترک ها تاثیرگذار باشد. می‌توان پایداری گرمایی (مقاومت در مقابل تخریب گرمایی) پلی اوره را با افزودن موادی مانند آمونیوم پلی فسفات و یا گرافیت بهبود بخشید تا حدالامکان اثرات منفی افزایش دما کاهش یابد. هم چنین به طور کلی می توان مقاومت در برابر شعله پلی اوره را به کمک فسفات‌ها برای مثال تری فنیل فسفات بهبود بخشید. از گرافن اکسید احیاشده نیز می توان به منظور تقویت و ارتقای خواص گرمایی، رسانایی، مکانیکی و بازدارندگی شعله پلی اوره استفاده نمود .

تقویت کننده‌های متداول چندسازه‌های بر پایه ی پلی اوره
از جمله موادی که به عنوان تقویت کننده و پرکننده در چندسازه‌های پلی اوره استفاده می‌شود خاکستر سبک (Fly ash، پرخاکستر یا ذرات غیرقابل‌احتراق حاصل از سوخت مواد) است که با افزودن آن، خواص کششی و به ویژه مدول کششی پلی اوره تا حد معینی افزایش می‌یابد.

نگارش و گردآوري:
امیرحسین یزدان بخش، سيد علیرضا شیخ الاسلامی
گروه مهندسی پلیمر، دانشکده ی مهندسی شیمی، پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران
First Author’s E-mail : [email protected]

(ادامه دارد …)

متن کامل این گفت و گو را در شماره 218 ماهنامه بسپار از گروه مجلات بسپار که در اواسط آذر ماه منتشر شده است بخوانید.

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 فیدیبو قابل دسترسی است.