بخش مقالات سایت در مورد پلی یورتان

 

  تاریخچه پيدايش پلي يورتان 

 

نياز مبرم به حفاظت سطوح در برابر خوردگي، تلاش هاي وسيعي را جهت فرموله كردن محصولات پوششي با خواص متنوع، در صنعت امروز مي طلبد.

در طي ساليان اخير، دانشمندان و مهندسين شيمي نوآوري هايي را در صنعت پليمر عرضه نموده اند تا جوابگوي اين نياز باشند

از جمله پيشرفته ترين اين پليمرهاي توسعه يافته، پوشش هاي مدرن پلي يورتان و پلي يوريا مي باشند. از آنجايي كه يك سيستم ايده آل حفاظت از خوردگي بايد در كليه مراحل اعمال، نصب و سرويس، با محيط زيست سازگار بوده، دوام و مقاومت بالايي در برابر شرايط محيطي، صدمات مكانيكي و مواد شيميايي داشته باشد و همچنين از نظر هزينه مواد، اجرا،تعميرات و نگهداري، مقرون به صرفه باشد، پوشش هاي پلي يورتان و خصوصا پلي يورياي 100 درصد جامد، به دليل خواص ويژه خود، كليه اين نيازها را برآورده  مينماي

پلي يورتانها، رزين هاي پراكنشي پلي يورتاني و پلي اوره: گذشته، حال و آينده

كاربرد پلي يورتانها، پلي اوره ها و پراكنشهاي پلي يورتاني و ساير تركيباتي شركت كننده در واكنشهاي آنها پيوسته در حال گسترش است و در اين باب مقالات و گزارش هاي متعدي منتشر مي‌شود زمينه‌هاي كاربردي اين تركيبات 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 تركيبات 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 چند فرايند شيميايي نو اشاره مي شود. همچنين، سامانه هاي واكنش دهنده تند و كند همراه با موارد كاربرد آنها براي پوششهاي ويژه ساختارهاي فولادي، كفپوشها و ساير سطوح كار 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 تركيبات را در كاربردهاي گوناگون دارند. مثالهاي متعددي براي كاربردهاي فراوان اين تركيبات وجود دارد، از جمله پوششهاي شفاف براي پوشش دهنده هاي تك لايه مخصوص بامها و رنگهاي مشخص كردن محل گذر عابرين پياده و غيره  

مقاومت پلي يورتانها در برابر سايش ضربه و ترك خوردگي بسيار خوب است، از جمله ويژگي هاي آنها پخت سريع و كامل در دماي محيط است. پلي يورتانهاي آليفاتيك از انواع آروماتيك گرانتر هستند.

به همين خاطر انواع آروماتيك و نمونه هاي اپوكسي دار در استري ها، رنگهاي پايه و پوششهاي رابط بكار مي روند. در حالي كه آليفاتيك ها ويژه پوشش نهايي هستند. استفاده از پوشش هاي محافظ براي جلوگيري از پديده خوردگي در ساختارهاي فولادي كه آستر و پوشش پايه آنها از نوع سامان هاي اپوكسي دار است، نمونه اي از كاربردهاي مهم پلي يورتانها محسوب مي شوند. مورد ديگر، سامانه هاي پوشش دهنده كف است كه در آنها نيز انواع پوششهاي پايه را مي توان بكار برد، گاهي پوشش نهائي از نوع يورتان براي لايه نهايي كف نيز كفايت مي كند.

كاربرد پلي يورتانها و پلي اوره ها در كفپوشها

انواع فناوري كاربرد پوشش هاي كف همگي بر دو اصل استوارند. يكي از آنها فناوري فيلم نازك است كه يك يا چند پوشش با ضخامت حدود 50 تا 125 ميكرون روي سطح كف پوشش داده مي شود.

درزگيري و غبار زدايي نيز از جمله مراحل مهم در اين روش محسوب مي شوند كه هدف نهايي آنها رسيدن  به كفپوشهايي با طرح هاي زير و مزين است. رزين هاي مورد مصرف در پوششهاي كف عبارتند از: آلكيدها، اپوكسي ها يا اپوكسي استري بر پايه آب و حلال، مخلوط هاي معلق، آميخته هاي پلي يورتاني بر پايه آب و انواع پليمرهاي آكريليكي، بهترين حالت براي اين نوع كفپوشها آن است كه اثر مواد شيميايي يا آب روي سطح كفپوش براحتي برطرف شود و لكه اي بر جاي نماند.

 پوشش هاي آلكيدي در مقابل سودسوز آور بسيار ضعيف عمل مي كنند.نوع ديگر پوشش دهي فناوري فيلم ضخيم است كه در آن حداقل ضخامت پوشش 200 ميكرون و حداكثر آن گاهي به ده ميلي متر هم مي رسد. هدف از اين نوع پوشش دهي پر كردن تركها، حفره ها و تسطيح سطوح شديداً ساييد شده است پوششهاي ضخيم هستند.

سيمان و مصالح سنگي موردنظر با انواع رزينها مخلوط مي شوند اپوكسي ها، پلي يورتانهاي آروماتيك (غالباً روغن كوچك و MDIدي فنيل متان 4_ ،4_ دي ايزوسيانات لاتكس SBR و اكريليكي پر مصرف ترين رزينها هستند. روش كار به شكل پاشش يا ريختن پوشش روي سطح و بدنبال آن ماله كشي دستي يا اعمال به وسيله غلتك است.

در برخي از موارد در كفپوش هاي ضخيم از استرهاي غير اشباع، وينيل استرها و اپوكسي هاي با ميزان صد در صد جامد استفاده مي‌شود.پلي يورتانهاي آروماتيك بر پايه MDI براي پوشش دهي كف زياد بكار مي روند، چرا كه MDI ايزوسياناتي نسبتاً ارزان است. جالب است كه بدانيد مولكول MDI و پليمر سنتز شده از آن به راحتي پرتو فرابنفش را جذب مي كنند، زرد شدن پوشش هايي كه 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 كاربرد يافته است. از مزاياي اصلي اين نوع پوششها سخت شدن بسيار سريع آنهاست كه نتيجه آن، دسترسي به يك فناوري پرشتاب است.

در سامانه هاي پلي اوره بر پايه هگزا متيلن دي ايزوسيانات (TMXDI) پوشش پاشيده شده روي بلوك يخ در عرض 20 ثانيه سخت مي شوند، ساختار TXMDI در شكل 1 آمده است. پوششهاي پلي اوره در پوشش دهي خطوط لوله هاي انتقال نفت كاربرد دارند و مقدار جريان كاتدي مورد نياز در حفاظت كاتدي را كم مي كنند. در بسياري از موارد سامانه هاي پلي اوره همانند پلي يورتانهاي دو جزئي هستند .

سامانه پوششي در پلي يورتانهاي متداول از يك بخش A متشكل از پلي اوره و در صورت نياز رنگدانه و يك بخش B كه غالباً سخت كننده است، تشكيل مي شود.

همان طور كه پيشتر هم گفته شد، سرعت واكنش تشكيل پلي اوره بي نهايت زياد است، طوري كه تجهيزات پاشش ويژه اي مورد نياز است.

زماني بود كه بخش ايزوسياناتي را مونومر MDI  تشكيل 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 آليفاتيك وارد بازار شدند. در اين سامانه ها پايداري نوري به مراتب بهتر شده و باشد، سرعت واكنش كمتر مي شود.

با اين حال هنوز هم سرعت واكنش تشكيل پلي اوره چن زياد است كه براي پژوهشگران در آزمايشگاه مشكل ايجاد مي كند.

زماني كه پلي اوره به طور دستي تهيه مي شود، سامانه پس از چند ثانيه غير قابل استفاده شده و قالبگيري و تهيه فيلم از آن امكانپذير نخواهد بود. با اين حال تهيه نمونه ها به روش پاشش امكانپذير است، ولي هنگامي كه نمونه ها در سردخانه خيلي سرد شوند جابجايي مواد بسيار مشكل است.  

 

 روش ساخت:

 

رنگدانه را به مقداري از آمين و افزودني ها اضافه مي كنند تا مخلوط مناسب براي غلتك كاري بدست آيد. زماني كه مخلوط به حالتي رسيد كه براحتي خرد شود، باقيمانده آمين را نيز بدان مي افزايند. در صورت وجود رنگدانه هاي آلي لازم است بجاي توزيع كننده هاي سريع از آسياب غلتكي 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 كافي هم زده مي شود.بايد اجازه داد كه دماي واكنش گرمازا به C350 برسد و سپس محصول برداشته شود. ويكس و همكارانش سرعت سامانه هاي پلي اوره را تا حدي كند كردند به طوري كه امكان 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 كه وزن مولكولي آنها نيز بيشتر است. يك راه براي كم كردن گرانروي و بهتر كردن خواص، استفاده از اكسازوليدين با گرانروي كم است. يكي 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.

 

سامانه‌هاي آميخته:

 

يكي از راه هاي بكارگيري اكسازوليدين و پلي اوره، تركيب كردن دو سامانه با هم است. لازم است كه موازنه شيميايي انجام گيرد كه البته سامانه هاي با حجم يك به يك چنين اند. در برخي از موارد، وجود عامل رطوبت زا براي عمل سخت شدن ضرورت دارد.

 

كفپوش هاي با سامانه هاي بر پايه آب:

 

هنگامي كه سطح زيادي با سامانه هاي رنگي بر پايه حلال رنگ مي شود مقادير قابل توجهي از تركيبات آلي فرار وارد مي شود. كاربرد روز افزون پوششها بازار بزرگي براي سامانه هاي عاري از حلال يا سامانه هاي بر پايه آب به وجود آورده است.

رنگهاي پلي يورتاني آميخته‌هاي آنها ورزين هاي آكريليكي سهم زيادي از بازار اروپا را به خود اختصاص داده اند. پليمرهاي اكريليكي امولسيوني يا همان لاتكس ها نسبتاً ارزان تر هستند. امولسيون هاي آكريليكي نيز تقريباً براي چند سال جزو كالاهاي مقرون به صرفه محسوب مي شدند. آنها كاربرد زيادي در پوششهاي تزئيني دارند، بخصوص در كفپوشهاي از جنس پلي يورتان و در مقابل سايش نسبت به نوع آكريليكي بسيار مقاوم تراند، ولي اين تركيبات گران بوده و تلاش مي شود تا فرمول هاي جديد ارزان از آنها تهيه شود.

 

رزين هاي پراكنشي پلي يورتاني  (PUD)  

 

روش مرسوم در ساخت رزين هاي پراكنشي پلي يورتاني بر پايه آب، تهيه پيش پليمري با گروه پاياني ايزوسيانات است كه پلي ال اصلاح كننده در ساختار زنجير، گروه عاملي كربوكسيليك اسيد را به وجود مي‌آورد و در مرحله بعد اين ماده با آمين نوع سوم در آب پخش مي شود تا مراكز يوني به وجود آورد. به اين ترتيب ذرات پليمر پايدار مي گردند.

با حضور يك پلي آمين موجب مي شود طول زنجير اجزاي تشكيل 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 پراكنشي پلي يورتاني با مشكل روبرو مي شود. در ضمن خطر ژله اي شدن نابهنگام هم وجود دارد. ولي اگر اين نسبت كمتر از 5/1 به 1 باشد امكان بروز چنين خطري كمتر ميشود.

براي پايين آوردن سريع دما در حين تهيه مخلوط هاي پلي يورتاني از يخ استفاده مي شود. در نتيجه سرعت واكنش بين آب و گروه ايزوسيانات كم مي گردد. بهترين حالت آن است كه پيش پليمر با گروه پاياني NCO با افزاينده زنجير آميني واكنش دهد. با اين حال پراكنده كردن پيش پليمر در آب، به ويژه در يك واحد صنعتي نيازمند زمان مشخصي است. در هر صورت واكنشهاي جانبي نامطلوب بين آب و ايزوسيانات رخ مي دهد. با سرد كردن مخلوط خنثي تا زير دماي  0C5 واكنش هاي جانبي به حداقل ميزان خود مي رسند.

 

اصلاح كننده‌هاي چسبندگي

 

راه هاي زيادي براي اصلاح خواص و كارايي رزين هاي پراكنشي پلي يورتاني وجود دارد. يكي از روش هاي اصلاح به فناوري اختلاف مرسوم است. رزين هاي پراكنشي پلي يورتاني در حضور ساير پليمرها تهيه مي‌شوند. يا به عبارت ديگر با آنها مخلوط مي شوند و قبل از پراكنده شدن پلي يورتان پيش پليمر تازه كه براي تهيه رزين پراكنشي پلي يورتاني بكار مي رود بايد اصلاح شود.

با وارد كردن نوعي اصلاح كننده اپوكسي دار به درون ساختار پيش پليمر مي توان استحكام چسبندگي رزين هاي پراكنشي پلي يورتاني را زياد كرد. براي مثال، پروپيلن اكسيد بر پايه دي گليسيديل اتر با وزن مولكولي بيش از 700 با دي اتانول آمين به نسبت مولي يك به يك در دماي C60 واكنش مي دهد و تركيبي با گروه پاياني اپوكسي و سه گروه OH به وجود مي آيد.

 با NMP بعنوان حلال كمكي مي توان گرانروي را كنترل كرد.پيش از افزودن ايزوسيانات تركيب حد واسط را به مخلوط پلي ال و DMPA اضافه مي كنند. گروه انتهايي اپوكسي با گروه هاي ايزوسيانات يا افزاينده زنجير پلي آمين واكنش نمي دهد، چرا كه واكنش با ايزوسيانات و آمين به ويژه زماني كه دما پايين باشد، بسيار كند است. مي توان از رزين هاي پراكنشي پلي يورتاني اصلاح شده براي پوششدادن انواع پلاستيكهاي مصرفي در صنايع خودرو سازي استفاده كرد يا آنكه اين مخلوط ها را در تركيب يك آئروسل بر پايه آب بكار برد. در اين حالت به ماده اي مانند دي متيل اتر نياز است.

يكي از روش هاي كاهش قيمت، اختلاط رزين هاي پراكنشي پلي يورتاني با پليمرهاي آكريليك است.مدت مديدي است كه در اروپا از پوششهاي رنگدانه دار بر پايه آب حاوي مخلوط 50:50 از مخلوط معلق پلي يورتاني و رزين هاي امولسيوني آكريليكي در تهيه كفپوشها استفاده مي شود. اين پوششها در حالت خشك سطح نيمه براق سفيد رنگي را ايجاد مي كنند كه براي پوشش كف هاي بتني و يا تزئين كفپوش هاي چوبي به ويژه در مواردي كه مقاومت در برابر الكل يا آب حائز اهميت است، بسيار مناسب تشخيص داده اند. يكي از مزاياي بسيار مهم مخلوط معلق پلي يورتاني بر پايه آب كامل شدن واكنش ها در اين مدت سامانه هاست، به طوريكه در پايان واكنش هيچ ايزوسيانات آزادي بر جاي نمي ماند.

در دراز مدت با حركت صنعت پوشش دهي به سوي سامان هاي عاري از ايزوسيانات اين مورد يك مزيت جدي تلقي مي‌گردد.

 

سامانه هاي بر پايه سيمان

 

تعدادي از شركت هاي اخير در كف پوش هاي مورد استفاده خود، سيمان هاي اصلاح شده پلي يورتاني را بكار برده اند. از جمله خواص مهم در اين تركيب مي توان به كم بودن گاز دي اكسيد كربن به وجود آمده مسطح شدن خوب و زمان كاري حدود 30 دقيقه آن اشاره كرد.

هر سه جزء سازنده روي خواص پوشش كف بر پايه سيمان اصلاح شده با پلي يورتان اثر مي گذارند.

در اين نوع سامانه هاي پلي يورتاني از واكنش اجزاي سازنده با آب، اوره و گاز دي اكسيد كربن به وجود ميآيد كه علت آن وجود MDI در فرمول است. MDI با گروههاي هيدروكسي در روغن كرچك كه نوعي تري گليسيريد اسيد الكل چرب است، واكنش مي دهد مخلوط سيمان – پلي يورتان پوشش سختي به وجود مي آورد كه مي توان انواع پوششهاي به حالت مايع را براي تزئين روي آن بكار برد.

 آهك موجود در تركيب آب جذب مي كند و سرعت سخت شدن سيمان به اين روش كنترل مي شود. در ضمن آهك مقداري از دي اكسيد كربن حاصل از واكنش MDI و آب را نيز جذب خود مي كند. واكنش هاي آهك با دي اكسيد كربن و آب به شكل زير است:

 

CaO+CaCO3  >   CaCO3

 

Ca(OH)+ CO2  ->   CaCO3+H2O

 

در فناوري نوين بخشي از سامانه رنگزاي پوشش را ملات تشكيل مي دهد. ملات مخلوطي از رزين هاي ويژه و جزء رنگز است كه از سيمان و الياف تشكيل مي شود. الياف انعطاف پذيري لازم را به پوشش داده و رشد ترك را كنترل مي كند، ضمن آنكه استحكام كششي را بهبود مي بخشد. استحكام كششي تركيبات سيماني مانند اكثر مواد سراميكي كم، ولي استحكام فشاري آنها زياد است.

با افزودن الياف با برخي از پليمرها مي توان ويژگي هاي رشد ترك را در پوشش كنترل كرد. وقتي سيمان با آب تركيب مي شود.

يونهاي OH به تعداد فراوان تشكيل 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 كند. درست مانند آنچه كه در بتن هاي مسطح با ميلگردهاي فولادي به وقوع مي پيوندد .

این نوع پوششها را مي شود روي سطوح عمودي مانند لوله هاي انتقال نفت به راحتي مورد استفاده قرارداد. حاصل كار، سامانه هاي ارزان قيمت مقاوم در برابر خوردگي است كه بسيار انعطاف پذير، محكم وبا دوام نيز هستند.

 

نتيجه گيري:

استفاده از پلي يورتانها، پلي اوره ها و رزين هاي پراكنشي پلي يورتاني و مواد شركت كننده در واكنش هاي آنها به طور پيوسته در حال رشد و توسعه است. اين مواد بيشترين كاربرد 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 كنند.

در آينده سامانه هاي پوشش دهي عاري از ايزوسيانات كاربري بيشتري پيدا خواهند كرد. البته كيه اين موارد به هوش، ذكاوت 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 كف 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.

 

 

 

 

 

 

 

 

برچسب:

پلی یورتان‌ ٫ آليفاتيك ها ٫ کاربردهای پلی یورتان ٫ پلی یورتان چیست؟ ٫ آلكيدها، اپوكسي ها ٫ اپوكسي استري ٫ روشهاي بهبود خواص سطحي پلي‌يورتانها ٫ دی فنیل متان دی ایزوسیانات ٫ تابش اکسيژن پلاسماي يونيزه شده  ٫ شيميايي داروهاي ضد لخته زا يا مولکولهايي نظير مشتقات Urookinase ، Prostacyclin، ADPase، Dipyridamol، Glucose و اتمهاي نقره ٫ کاربرد در پل ها ٫ میکروفازها ٫ هيدروکسيل آزاد ايزوسيانات پيوند ٫ خونسازگاري حاصل از هپارينيزه شدن پلي‌يورتان ٫ سولفونات سنتز ٫ متیلن دی ایزوسیانات ٫ چسبندگي سلول ‌هاي اندوتليال به سطح پليمر ٫ سد ٫ پيوند کووانسي پپتيد ٫ در سطح و داخل حفره‌هاي فوم رشد ٫ کانالها ٫ پلی ال ها ٫ پلی ٫ ترکیبات شیمیایی ٫ مواد ترموست ٫ ترموپلاستیک ٫ شرکت ٫ آلمان ٫ آمریکا ٫ شرکت TIP TOP آلمان ٫ تخريب پلي يورتان ‌ها

 

 
 
 

 

 
 

صفحه اول

مقدمه

پلی یورتان و کاربردهای آن

خدمات و محصولات ما

 بخش مقالات علمی سایت

تماس با ما

 

آمار سایت

 



 

 

 
 

لینکهای مفید

 

سایت آرمین گسترش تونل

 

 

 

 
   
   
   
   
   
   
   
 

 

 
 
 

CopyRight@(Designer WebSite: M.T.B - 1995/ 2011)

www.aminothane.com