البولي يوريثان

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 14 صور
الموسوعة الحرة
تركيب البولي يوريثان: تربط مجموعات اليوريثان −NH−(C=O)−O− الوحدات الجزيئية، مما ينتج عنه بوليمر يتكون من سلسلة متناوبة من مونومرين.
إسفنجة مطبخ مصنوعة من رغوة البولي يوريثان

البولي يوريثان ( يُلفظ / ˌpɒliˈjʊərəˌθeɪn / ؛ [ 1 ] ويُختصر غالبًا إلى PUR و PU ) هو فئة من البوليمرات تتكون من وحدات عضوية مرتبطة بروابط الكربامات ( اليوريثان ) . على عكس البوليمرات الشائعة الأخرى مثل البولي إيثيلين والبوليسترين ، يشير مصطلح البولي يوريثان إلى مجموعة من البوليمرات. وعلى عكس البولي إيثيلين والبوليسترين ، يمكن إنتاج البولي يوريثان من مجموعة واسعة من المواد الأولية، مما ينتج عنه بوليمرات متنوعة ضمن المجموعة نفسها. يُنتج هذا التنوع الكيميائي بولي يوريثانات ذات هياكل كيميائية مختلفة، مما يؤدي إلى العديد من التطبيقات المختلفة . تشمل هذه التطبيقات الرغوات الصلبة والمرنة ، والطلاءات، والمواد اللاصقة، ومركبات التغليف الكهربائي ، والألياف مثل الإسباندكس وصفائح البولي يوريثان ( PUL). تُعد الرغوات أكبر تطبيق حيث تمثل 67٪ من إجمالي البولي يوريثان المنتج في عام 2016. [ 2 ]

يُنتج البولي يوريثان عادةً عن طريق تفاعل ثنائي إيزوسيانات (أو إيزوسيانات بوليمرية) مع بوليول . [ 3 ] ولأن البولي يوريثان يحتوي على نوعين من المونومرات، التي تتفاعل بالتتابع، فإنه يُصنف ضمن البوليمرات المتناوبة . ويحتوي كل من الإيزوسيانات والبوليولات المستخدمة في صناعة البولي يوريثان على مجموعتين وظيفيتين أو أكثر لكل جزيء.

بلغ الإنتاج العالمي في عام 2019 25 مليون طن متري، [ 4 ] وهو ما يمثل حوالي 6٪ من جميع البوليمرات المنتجة في ذلك العام.

تاريخ

أوتو باير في عام 1952 يعرض ابتكاره

قام أوتو باير وزملاؤه في شركة آي جي فاربن بمدينة ليفركوزن الألمانية بتصنيع البولي يوريثان لأول مرة عام 1937. [ 5 ] [ 6 ] تميزت هذه البوليمرات الجديدة ببعض المزايا مقارنةً بالبلاستيك الموجود آنذاك، والذي كان يُصنع عن طريق بلمرة الأوليفينات أو التكثيف ، ولم تكن مشمولة ببراءات الاختراع التي حصل عليها والاس كاروثرز بشأن البوليستر . [ 7 ] ركزت الأعمال المبكرة على إنتاج الألياف والرغوات المرنة، وطُبقت البولي يوريثانات على نطاق محدود كطلاء للطائرات خلال الحرب العالمية الثانية . [ 7 ] أصبحت البولي إيزوسيانات متاحة تجاريًا عام 1952، وبدأ إنتاج رغوة البولي يوريثان المرنة عام 1954 من خلال دمج ثنائي إيزوسيانات التولوين (TDI) مع بوليولات البوليستر. كما استُخدمت هذه المواد لإنتاج الرغوات الصلبة والمطاط الطبيعي واللدائن . أُنتجت الألياف الخطية من ثنائي إيزوسيانات سداسي الميثيلين (HDI) و1،4 -بيوتانيديول (BDO).

قدمت شركة دوبونت البولي إيثرات، وتحديدًا بولي (رباعي ميثيلين إيثر) جليكول ، في عام 1956. وقدمت شركتا باسف وداو كيميكال بولي ألكيلين جليكول في عام 1957. وكانت بوليولات البولي إيثر أرخص وأسهل في التعامل وأكثر مقاومة للماء من بوليولات البوليستر. كما بدأت شركتا يونيون كاربايد وموباي ، وهي مشروع مشترك بين مونسانتو وباير في الولايات المتحدة، في إنتاج مواد البولي يوريثان الكيميائية. [ 7 ] وفي عام 1960، تم إنتاج أكثر من 45000 طن متري من رغوة البولي يوريثان المرنة. وقد أتاح توفر عوامل نفخ الكلوروفلورو ألكان ، وبوليولات البولي إيثر الرخيصة، وميثيلين ثنائي فينيل ثنائي إيزوسيانات (MDI) استخدام رغوة البولي يوريثان الصلبة كمواد عازلة عالية الأداء. وفي عام 1967، تم طرح رغوة البولي إيزوسيانورات الصلبة المعدلة باليوريثان، والتي توفر استقرارًا حراريًا ومقاومة للاشتعال أفضل . خلال الستينيات، تم إنتاج مكونات السلامة الداخلية للسيارات، مثل لوحات العدادات والأبواب، عن طريق ملء الأغشية البلاستيكية الحرارية برغوة شبه صلبة.

في عام ١٩٦٩، عرضت شركة باير سيارة مصنوعة بالكامل من البلاستيك في دوسلدورف ، ألمانيا. صُنعت أجزاء من هذه السيارة، مثل لوحة القيادة وألواح الهيكل، باستخدام عملية جديدة تُسمى قولبة الحقن التفاعلي (RIM)، حيث تُخلط المواد المتفاعلة ثم تُحقن في قالب. أدى إضافة مواد مالئة، مثل الزجاج المطحون والميكا والألياف المعدنية المُعالجة، إلى ظهور قولبة الحقن التفاعلي المُعززة (RRIM)، والتي وفرت تحسينات في معامل الانحناء (الصلابة)، وتقليل معامل التمدد الحراري ، وتحسين الاستقرار الحراري. استُخدمت هذه التقنية لصنع أول سيارة بهيكل بلاستيكي في الولايات المتحدة، وهي بونتياك فييرو ، في عام ١٩٨٣. وتحققت زيادات إضافية في الصلابة من خلال دمج حصائر زجاجية موضوعة مسبقًا في تجويف قالب قولبة الحقن التفاعلي، والمعروفة أيضًا باسم قولبة حقن الراتنج ، أو قولبة الحقن التفاعلي الهيكلية.

ابتداءً من أوائل ثمانينيات القرن الماضي، استُخدمت الرغوات المرنة ذات الخلايا الدقيقة المنفوخة بالماء لتشكيل الحشيات الخاصة بألواح السيارات وأختام فلاتر الهواء، لتحل محل بوليمرات PVC . وتُستخدم رغوات البولي يوريثان في العديد من تطبيقات السيارات، بما في ذلك المقاعد ومساند الرأس والذراعين وبطانات السقف.

يُصنع رغوة البولي يوريثان (بما في ذلك المطاط الرغوي) أحيانًا باستخدام كميات قليلة من عوامل النفخ للحصول على رغوة أقل كثافة، مما يُحسّن من قدرتها على امتصاص الطاقة أو العزل الحراري. في أوائل التسعينيات، ونظرًا لتأثيرها على استنفاد طبقة الأوزون ، قيّد بروتوكول مونتريال استخدام العديد من عوامل النفخ المحتوية على الكلور ، مثل ثلاثي كلورو فلورو الميثان (CFC-11). وبحلول أواخر التسعينيات، شاع استخدام عوامل نفخ مثل ثاني أكسيد الكربون ، والبنتان ، و1،1،1،2-رباعي فلورو الإيثان (HFC-134a)، و1،1،1،3،3-خماسي فلورو البروبان (HFC-245fa) في أمريكا الشمالية والاتحاد الأوروبي، على الرغم من استمرار استخدام عوامل النفخ المكلورة في العديد من الدول النامية. لاحقًا، حُظر استخدام HFC-134a أيضًا بسبب ارتفاع معدلات استنفاد طبقة الأوزون (ODP) والاحترار العالمي (GWP) ، وطُرح HFC-141B في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين كبديل لعوامل النفخ في الدول النامية. [ 8 ]

كيمياء

تُنتَج البولي يوريثانات عن طريق تفاعل ثنائي إيزوسيانات مع البوليولات ، [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] غالبًا بوجود عامل مساعد ، أو عند تعريضها للأشعة فوق البنفسجية. [ 15 ] تشمل العوامل المساعدة الشائعة الأمينات الثلاثية ، مثل DABCO و DMDEE ، أو الصابون المعدني ، مثل ثنائي لورات ثنائي بيوتيل القصدير . يجب التحكم بدقة في نسبة المواد الأولية، لأن زيادة الإيزوسيانات قد تؤدي إلى تكوين ثلاثي الوحدات ، مما ينتج عنه بولي إيزوسيانورات صلبة . عادةً ما يتميز البوليمر ببنية جزيئية متشابكة للغاية ، مما ينتج عنه مادة متصلبة حراريًا لا تنصهر عند التسخين؛ على الرغم من إنتاج بعض أنواع البولي يوريثانات الحرارية أيضًا.

R-شمال=ج=يا+ح2يا→خطوة 1R1-شمال|ح-جيا‖-يا-ح→يتحللخطوة 2R-نيو هامبشاير2 + CO2(ز)R-شمال=ج=يا+R-نيو هامبشاير2→خطوة 3-R-شمال|ح-جيا‖-شمال|ح-R-{\displaystyle {\begin{array}{l}{\ce {{RN=C=O}+H2O->[{\ce {step}}\ 1]R1-{\underset {| \atop \displaystyle H}{N}}-{\overset {\displaystyle O \atop \|}{C}}-OH->[{\ce {step}}\ 2][{\ce {decomposes}}]R-NH2\ +\ CO2(g)}}\\{\ce {{RN=C=O}+R-NH2->[{\ce {step}}\ 3]-R-{\underset {| \atop \displaystyle H}{N}}-{\overset {\displaystyle O \atop \|}{C}}-{\underset {| \atop \displaystyle H}{N}}-R}}{-}\end{array}}}
غاز ثاني أكسيد الكربون وروابط اليوريا المتكونة من تفاعل الماء والإيزوسيانات

يُعدّ البولي يوريثان أكثر استخداماته شيوعًا في صناعة الرغوات الصلبة ، الأمر الذي يتطلب وجود غاز، أو عامل نفخ ، أثناء عملية البلمرة. ويتحقق ذلك عادةً بإضافة كميات قليلة من الماء، الذي يتفاعل مع الإيزوسيانات لتكوين غاز ثاني أكسيد الكربون وأمين ، عبر مجموعة حمض الكرباميك غير المستقرة . كما يمكن للأمين الناتج أن يتفاعل مع الإيزوسيانات لتكوين مجموعات اليوريا ، وبالتالي سيحتوي البوليمر على كلٍّ من هذه المجموعات وروابط اليوريثان. لا تذوب اليوريا بشكل كبير في خليط التفاعل، وتميل إلى تكوين أطوار منفصلة تُعرف باسم "القطاعات الصلبة"، وتتكون في الغالب من البولي يوريا . ويمكن أن يؤثر تركيز هذه الأطوار من البولي يوريا وتنظيمها بشكل كبير على خصائص الرغوة. [ 16 ]

يمكن التحكم في نوع الرغوة المُنتَجة من خلال تنظيم كمية عامل النفخ، وكذلك بإضافة مواد فعالة سطحية مختلفة تُغيّر خواص انسياب خليط البلمرة. تُصنّف الرغوة إلى نوعين: "مغلقة الخلايا"، حيث تبقى معظم الفقاعات أو الخلايا الأصلية سليمة، و"مفتوحة الخلايا"، حيث تنكسر الفقاعات لكن حوافها تبقى صلبة بما يكفي للحفاظ على شكلها، وفي حالات نادرة، يُمكن تكوين رغوة شبكية . تتميز الرغوة مفتوحة الخلايا بنعومتها وقدرتها على تهوية الهواء، مما يجعلها مريحة عند استخدامها في وسائد المقاعد أو المراتب . أما الرغوة مغلقة الخلايا فتُستخدم كعازل حراري صلب. ويمكن تكوين رغوة دقيقة الخلايا عالية الكثافة دون إضافة عوامل نفخ، وذلك عن طريق خفق البوليول ميكانيكيًا قبل الاستخدام. وهي مواد مطاطية متينة تُستخدم في تغطية عجلات قيادة السيارات أو نعال الأحذية .

تتأثر خصائص البولي يوريثان بشكل كبير بأنواع الإيزوسيانات والبوليولات المستخدمة في تصنيعه. فالقطاعات الطويلة والمرنة، التي يوفرها البوليول، تُنتج بوليمرًا ناعمًا ومرنًا . أما التشابك العالي فيُنتج بوليمرات صلبة أو قاسية. وتُنتج السلاسل الطويلة والتشابك المنخفض بوليمرًا شديد التمدد، بينما تُنتج السلاسل القصيرة ذات التشابكات الكثيرة بوليمرًا صلبًا، في حين تُنتج السلاسل الطويلة والتشابك المتوسط ​​بوليمرًا مناسبًا لصناعة الرغوة. إن الخيارات المتاحة من الإيزوسيانات والبوليولات، بالإضافة إلى الإضافات الأخرى وظروف التصنيع، تُتيح للبولي يوريثان امتلاك نطاق واسع جدًا من الخصائص التي تجعله من البوليمرات واسعة الاستخدام.

مواد خام

المكونات الرئيسية لصنع البولي يوريثان هي ثنائي وثلاثي إيزوسيانات وبوليولات . تُضاف مواد أخرى لتسهيل معالجة البوليمر أو لتعديل خصائصه. أحيانًا تُضاف المياه أيضًا إلى تركيبة رغوة البولي يوريثان .

إيزوسيانات

تحتوي جزيئات الإيزوسيانات المستخدمة في صناعة البولي يوريثان على مجموعتين أو أكثر من مجموعات الإيزوسيانات. ومن أكثر أنواع الإيزوسيانات شيوعًا ثنائي الإيزوسيانات العطرية ، مثل ثنائي إيزوسيانات التولوين (TDI) وثنائي إيزوسيانات ثنائي فينيل الميثيلين (MDI). وتتميز هذه الإيزوسيانات العطرية بتفاعليتها العالية مقارنةً بالإيزوسيانات الأليفاتية .

يُعدّ كلٌّ من ثنائي أيزوسيانات التولوين (TDI) وثنائي أيزوسيانات الميثيل (MDI) أقل تكلفةً وأكثر تفاعلاً من أنواع الإيزوسيانات الأخرى. وتُستخدم مواد TDI وMDI الصناعية في صناعة مزيج من المتماكبات، وغالبًا ما يحتوي MDI على مواد بوليمرية. وتُستخدم هذه المواد في صناعة الرغوة المرنة (مثل رغوة الألواح المستخدمة في المراتب أو الرغوة المصبوبة لمقاعد السيارات)، [ 17 ] والرغوة الصلبة (مثل رغوة العزل في الثلاجات)، والمطاط الصناعي (مثل نعال الأحذية)، وغيرها. ويمكن تعديل الإيزوسيانات عن طريق تفاعلها جزئيًا مع البوليولات أو بإضافة مواد أخرى لتقليل تطايرها (وبالتالي سميتها) وخفض درجة تجمدها لتسهيل التعامل معها أو لتحسين خصائص البوليمرات النهائية.

متماثلات MDI وبوليمر

تُستخدم الإيزوسيانات الأليفاتية والحلقية الأليفاتية بكميات قليلة، وغالبًا في الطلاءات والتطبيقات الأخرى التي يكون فيها اللون والشفافية مهمين، نظرًا لأن البولي يوريثان المصنوع من الإيزوسيانات العطرية يميل إلى أن يصبح داكنًا عند تعرضه للضوء. [ 18 ] من أهم الإيزوسيانات الأليفاتية والحلقية الأليفاتية: 1،6-هيكساميثيلين ثنائي الإيزوسيانات (HDI)، و1-إيزوسياناتو-3-إيزوسياناتوميثيل-3،5،5-تريميثيل سيكلوهكسان ( إيزوفورون ثنائي الإيزوسيانات ، IPDI)، و4،4′-ثنائي إيزوسياناتو ثنائي سيكلوهكسيل ميثان (H12MDI أو MDI المهدرج). ومن الإيزوسيانات الأخرى الأكثر تخصصًا: رباعي ميثيل زيلين ثنائي الإيزوسيانات (TMXDI).

البوليولات

البوليولات هي بوليمرات بحد ذاتها، وتحتوي في المتوسط ​​على مجموعتين هيدروكسيل أو أكثر لكل جزيء. ويمكن تحويلها إلى بوليولات بولي إيثر عن طريق البلمرة المشتركة لأكسيد الإيثيلين وأكسيد البروبيلين مع طليعة بوليول مناسبة. [ 19 ] تُصنع بوليولات البوليستر عن طريق التكثيف البوليمري للأحماض الكربوكسيلية متعددة الوظائف ومركبات البولي هيدروكسيل. ويمكن تصنيفها بشكل إضافي وفقًا لاستخداماتها النهائية. تُستخدم البوليولات ذات الوزن الجزيئي العالي (من 2000 إلى 10000) لصنع بولي يوريثانات أكثر مرونة، بينما تُستخدم البوليولات ذات الوزن الجزيئي المنخفض لصنع منتجات أكثر صلابة.

تستخدم البوليولات المستخدمة في التطبيقات المرنة محفزات منخفضة الوظائف مثل ثنائي بروبيلين جليكول ( f  =  2)، أو الجلسرين ( f  =  3)، أو محلول السوربيتول/الماء ( f  =  2.75). [ 20 ] أما البوليولات المستخدمة في التطبيقات الصلبة فتستخدم محفزات عالية الوظائف مثل السكروز ( f  =  8)، والسوربيتول ( f  =  6)، والتولوين ديامين ( f  =  4)، وقواعد مانش ( f  =  4). يُضاف أكسيد البروبيلين و/أو أكسيد الإيثيلين إلى المحفزات حتى الوصول إلى الوزن الجزيئي المطلوب. يؤثر ترتيب الإضافة وكميات كل أكسيد على العديد من خصائص البوليول، مثل التوافق، والذوبان في الماء، والتفاعل. البوليولات المصنوعة من أكسيد البروبيلين فقط تنتهي بمجموعات هيدروكسيل ثانوية، وهي أقل تفاعلاً من البوليولات التي تنتهي بأكسيد الإيثيلين، والتي تحتوي على مجموعات هيدروكسيل أولية. وتجري العديد من الشركات أبحاثًا حول دمج ثاني أكسيد الكربون في بنية البوليول.

تحتوي البوليولات المطعمة (وتُسمى أيضًا البوليولات المملوءة أو بوليولات البوليمر) على جزيئات صلبة من بوليمرات الستايرين-أكريلونيتريل ، أو الأكريلونيتريل ، أو البولي يوريا (PHD) موزعة بدقة، مُطعّمة كيميائيًا على سلسلة أساسية من البولي إيثر ذي وزن جزيئي عالٍ. تُستخدم هذه البوليولات لزيادة قدرة تحمل الأحمال في الرغوة منخفضة الكثافة عالية المرونة (HR)، بالإضافة إلى تعزيز متانة الرغوات الميكروخلوية والمطاطات المصبوبة. تُستخدم مُحفزات مثل الإيثيلين ديامين والتري إيثانول أمين لصنع بوليولات رغوية صلبة منخفضة الوزن الجزيئي، تتميز بنشاط تحفيزي مُدمج نظرًا لوجود ذرات النيتروجين في السلسلة الأساسية. يُستخدم نوع خاص من بوليولات البولي إيثر، وهو بولي (رباعي ميثيلين إيثر) جليكولات ، المُصنّعة عن طريق بلمرة رباعي هيدروفوران ، في تطبيقات الطلاء والترطيب والمطاطات عالية الأداء.

تُصنع بوليولات البوليستر التقليدية من مواد خام أصلية، وذلك عن طريق عملية البوليسترة المباشرة للأحماض الثنائية عالية النقاء والجليكولات، مثل حمض الأديبيك و1،4-بيوتانيديول. عادةً ما تكون بوليولات البوليستر أغلى ثمناً وأكثر لزوجة من بوليولات البولي إيثر، ولكنها تُنتج بولي يوريثانات ذات مقاومة أفضل للمذيبات والتآكل والقطع. أما بوليولات البوليستر الأخرى، فتُصنع من مواد خام مُعاد تدويرها، وذلك عن طريق عملية التبادل الإستري (التحلل الجليكولي ) لمخلفات تقطير بولي (إيثيلين تيريفثالات) (PET) أو ثنائي ميثيل تيريفثالات (DMT) المُعاد تدويرها مع جليكولات مثل ثنائي إيثيلين جلايكول. تُستخدم هذه البوليولات العطرية ذات الوزن الجزيئي المنخفض في صناعة الرغوة الصلبة، وتُضفي على ألواح بولي إيزوسيانورات (PIR) وعزل رغوة البولي يوريثان الرشية تكلفة منخفضة وخصائص مقاومة اشتعال ممتازة .

تشمل البوليولات المتخصصة بوليولات البولي كربونات ، وبوليولات البولي كابرولاكتون ، وبوليولات البولي بوتادين ، وبوليولات البولي سلفيد . تُستخدم هذه المواد في تطبيقات المطاط الصناعي، والمواد المانعة للتسرب، والمواد اللاصقة التي تتطلب مقاومة فائقة للعوامل الجوية، ومقاومة للتآكل الكيميائي والبيئي. كما تُستخدم بوليولات الزيوت الطبيعية المشتقة من زيت الخروع وزيوت نباتية أخرى في صناعة المطاط الصناعي، والأنابيب المرنة، والرغوة المقولبة المرنة.

ينتج عن البلمرة المشتركة لكلوروترايفلوروإيثيلين أو رباعي فلوروإيثيلين مع إيثرات الفينيل التي تحتوي على هيدروكسي ألكيل فينيل إيثر بوليولات مفلورة (FEVE). وقد استُخدمت بولي يوريثانات مفلورة ثنائية المكونات، مُحضّرة بتفاعل بوليولات FEVE المفلورة مع بولي إيزوسيانات، في صناعة الدهانات والطلاءات التي تُعالج في درجة حرارة الغرفة. ونظرًا لاحتواء البولي يوريثانات المفلورة على نسبة عالية من روابط الفلور-كربون، وهي أقوى الروابط الكيميائية، فإنها تُظهر مقاومة للأشعة فوق البنفسجية، والأحماض، والقلويات، والأملاح، والمواد الكيميائية، والمذيبات، والعوامل الجوية، والتآكل، والفطريات، والهجمات الميكروبية. وقد استُخدمت هذه البولي يوريثانات في الطلاءات والدهانات عالية الأداء. [ 21 ]

تتوفر بوليولات تحتوي على الفوسفور ترتبط كيميائياً بمصفوفة البولي يوريثان لاستخدامها كمثبطات للهب . تمنع هذه الرابطة التساهمية هجرة وتسرب مركب الفوسفور العضوي .

المواد المشتقة من المواد الحيوية

أدى الاهتمام بالمنتجات "الخضراء" المستدامة إلى زيادة الاهتمام بالبوليولات المشتقة من الزيوت النباتية ، [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] والأحماض الدهنية، [ 25 ] واللجنين، والسوربيتول ، [ 26 ] وغيرها. وقد بُذلت محاولات لتحضير الإيزوسيانات باستخدام مواد حيوية المنشأ؛ إلا أن البوليولات تُعد هدفًا أكثر أهمية وجدوى من الإيزوسيانات ، لا سيما فيما يتعلق بالتسويق (نظرًا لكمية استخدامها وإمكانية استبدالها). تشمل الزيوت المختلفة المستخدمة في تحضير البوليولات في إنتاج البولي يوريثان زيت فول الصويا ، وزيت بذرة القطن ، وزيت بذور النيم ، وزيت الطحالب ، [ 27 ] [ 28 ] وزيت الخروع . تُضاف مجموعات وظيفية إلى الزيوت النباتية بطرق متنوعة وتُعدل إلى بولي إيثر أميدات ، وبولي إيثرات ، وألكيدات ، وغيرها. قد تكون المصادر المتجددة المستخدمة في تحضير البوليولات هي الأحماض الدهنية أو الأحماض الدهنية الثنائية . [ 29 ] تستغل بعض أنواع البولي يوريثان الحيوية والخالية من الإيزوسيانات التفاعل بين البوليامينات والكربونات الحلقية لإنتاج بولي هيدروكسي يوريثان . [ 30 ]

موسعات السلسلة والوصلات المتقاطعة

إن موسعات السلسلة ( f  =  2) والروابط المتشابكة ( f  ≥  3) هي مركبات ذات وزن جزيئي منخفض تنتهي بمجموعات الهيدروكسيل والأمين والتي تلعب دورًا مهمًا في مورفولوجيا البوليمر لألياف البولي يوريثان، والمطاط، والمواد اللاصقة، وبعض أنواع الرغوة المتكاملة والرغوة ذات الخلايا الدقيقة.

تُستمد الخصائص المرنة لهذه المواد من انفصال طوري بين قطاعات البوليمر الصلبة واللينة، حيث تعمل قطاعات اليوريثان الصلبة كروابط عرضية بين قطاعات البولي إيثر (أو البوليستر) اللينة غير المتبلورة. يحدث هذا الانفصال الطوري لأن القطاعات اللينة، ذات درجة الانصهار المنخفضة وغير القطبية في الغالب، لا تتوافق مع القطاعات الصلبة ذات درجة الانصهار العالية والقطبية. تتميز القطاعات اللينة، المتكونة من بوليولات ذات وزن جزيئي عالٍ، بحركتها وتوجد عادةً في شكل حلزوني، بينما تتميز القطاعات الصلبة، المتكونة من الإيزوسيانات ومطيلات السلسلة، بصلابتها وثباتها. ونظرًا لارتباط القطاعات الصلبة بالقطاعات اللينة بروابط تساهمية، فإنها تعيق التدفق اللدن لسلاسل البوليمر، مما يُكسبها مرونةً مرنة. عند تعرضها للتشوه الميكانيكي، تتعرض بعض القطاعات اللينة للإجهاد نتيجةً لفكّها الحلزوني، فتصطف القطاعات الصلبة في اتجاه الإجهاد. تساهم إعادة توجيه الأجزاء الصلبة وما يترتب عليها من روابط هيدروجينية قوية في الحصول على قيم عالية لقوة الشد والاستطالة ومقاومة التمزق. [ 12 ] [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] كما يؤثر اختيار مُطيل السلسلة على خصائص مقاومة الانحناء والحرارة والمواد الكيميائية.

أهم مُطيلات السلسلة هي الإيثيلين جليكول ، و1،4-بيوتانيديول (1،4-BDO أو BDO)، و1،6-هكسانيديول ، وسيكلوهكسان ثنائي الميثانول ، وهيدروكينون ثنائي (2-هيدروكسي إيثيل) إيثر (HQEE). تُشكّل جميع هذه الجليكولات بولي يوريثانات ذات انفصال طوري جيد، وتُكوّن نطاقات صلبة محددة جيدًا، وقابلة للمعالجة بالصهر. جميعها مناسبة للبولي يوريثانات الحرارية باستثناء الإيثيلين جليكول، لأن ثنائي فينيل يوريثان المُشتق منه يتعرض لتحلل غير مرغوب فيه عند مستويات عالية من النطاقات الصلبة. [ 10 ] يُستخدم ثنائي إيثانول أمين وثلاثي إيثانول أمين في الرغوات المقولبة المرنة لزيادة الصلابة وإضافة النشاط التحفيزي. يُستخدم ثنائي إيثيل تولوين ديامين على نطاق واسع في قولبة حقن الراتنج، وفي تركيبات البولي يوريثان والبولي يوريا المطاطية.

جدول موسعات السلسلة والروابط المتشابكة [ 35 ]
نوع المركبجزيءالكتلة الجزيئيةالكثافة (جم/ سم³ )نقطة الانصهار (°م)نقطة الغليان (°م)
مركبات الهيدروكسيل – جزيئات ثنائية الوظيفةإيثيلين جليكول62.11.110-13.4197.4
ثنائي إيثيلين جليكول106.11.111-8.7245.5
ثلاثي إيثيلين جليكول150.21.120-7.2287.8
رباعي إيثيلين جليكول194.21.123-9.4325.6
بروبيلين جليكول (1،2-بروبانيديول)76.11.032-59187.4
ثنائي بروبيلين جليكول134.21.022سوبر كولز232.2
ثلاثي بروبيلين جليكول192.31.110سوبر كولز265.1
1,3-بروبانيديول76.11.060-28210
1,3-بيوتانيديول92.11.005—207.5
1,4-بيوتانيديول92.11.01720.1235
نيوبنتيل جليكول104.2—130206
1,6-هكسانيديول118.21.01743250
1,4-سيكلوهكسان ثنائي الميثانول————
HQEE————
إيثانولامين61.11.01810.3170
ثنائي إيثانول أمين105.11.09728271
ميثيل ثنائي إيثانول أمين119.11.043-21242
فينيل ثنائي إيثانول أمين181.2—58228
مركبات الهيدروكسيل – جزيئات ثلاثية الوظائفالجلسرين92.11.26118.0290
ثلاثي ميثيلول بروبان————
1,2,6-هكسانتريول————
ثلاثي إيثانول أمين149.21.12421—
مركبات الهيدروكسيل – جزيئات رباعية الوظائفبنتاإريثريتول136.2—260.5—
N , N , N ', N'- رباعي (2-هيدروكسي بروبيل) إيثيلين ديامين————
مركبات الأمين – جزيئات ثنائية الوظيفةثنائي إيثيل تولوين ديامين178.31.022—308
ثنائي ميثيل ثيوتولوين ديامين214.01.208——

المحفزات

يمكن تصنيف محفزات البولي يوريثان إلى فئتين رئيسيتين: الأمينات القاعدية والأمينات الحمضية . تعمل محفزات الأمينات الثلاثية على تعزيز قوة النوكليوفيلية لمكون الديول. تعمل كربوكسيلات ألكيل القصدير، وأكاسيدها، وأكاسيد المركابتيد كأحماض لويس معتدلة في تسريع تكوين البولي يوريثان. تشمل محفزات الأمينات التقليدية، كقواعد، ثلاثي إيثيلين ديامين (TEDA، ويُسمى أيضًا DABCO ، 1،4-ديازابيسيكلو[2.2.2]أوكتان)، وثنائي ميثيل سيكلوهكسيل أمين (DMCHA) ، وثنائي ميثيل إيثانول أمين (DMEA)، وثنائي ميثيل أمينو إيثوكسي إيثانول ، وثنائي (2-ثنائي ميثيل أمينو إيثيل) إيثر، وهو محفز نفخ يُعرف أيضًا باسم A-99. يُعد ثنائي بيوتيل القصدير ثنائي لورات مثالًا نموذجيًا على محفزات لويس الحمضية . هذه العملية حساسة للغاية لطبيعة المحفز، ومن المعروف أيضًا أنها ذاتية التحفيز . [ 36 ]

نُشرت دراسةٌ أخرى عن فئةٍ جديدةٍ من المحفزات في مايو 2024. تناولت هذه الدراسة عملية تصنيع البولي يوريثان في وجود محفزاتٍ حمضية، وهي ثنائي ميثيل فوسفيت (DMHP)، وحمض الميثان سلفونيك (MSA)، وحمض ثلاثي فلورو ميثان سلفونيك (TFMSA). وتم فحص الخصائص الديناميكية الحرارية ووصفها بالتفصيل باستخدام أدواتٍ حسابية، مما أظهر أن حمض ثلاثي فلورو ميثان سلفونيك (TFMSA) يتمتع بأفضل الخصائص التحفيزية. وهدفت الدراسة إلى فتح آفاقٍ جديدةٍ أمام فئةٍ جديدةٍ من المحفزات. [ 37 ]

تشمل العوامل المؤثرة في اختيار المحفز موازنة ثلاثة تفاعلات: تكوين اليوريثان (بوليول + إيزوسيانات، أو هلام)، وتكوين اليوريا (ماء + إيزوسيانات، أو "نفخ")، أو تفاعل التثليث للإيزوسيانات (على سبيل المثال، باستخدام أسيتات البوتاسيوم، لتكوين حلقات إيزوسيانورات ). وقد تم تطوير مجموعة متنوعة من المحفزات المتخصصة. [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ]

المواد الفعالة بالسطح

تُستخدم المواد الفعالة سطحياً لتعديل خصائص بوليمرات البولي يوريثان الرغوية وغير الرغوية. وتتخذ هذه المواد أشكالاً متنوعة، منها بوليمرات البولي ثنائي ميثيل سيلوكسان-بولي أوكسي ألكيلين، وزيوت السيليكون ، وإيثوكسيلات نونيل فينول ، ومركبات عضوية أخرى. في الرغوة، تُستخدم هذه المواد لاستحلاب المكونات السائلة، وتنظيم حجم الخلايا، وتثبيت بنيتها لمنع الانهيار وتكوّن الفراغات تحت السطح. [ 41 ] أما في التطبيقات غير الرغوية، فتُستخدم هذه المواد كعوامل لإطلاق الهواء ومنع تكوّن الرغوة، وكعوامل ترطيب، كما تُستخدم لإزالة عيوب السطح مثل الثقوب الدقيقة، وقشرة البرتقال، وعلامات الانكماش.

إنتاج

تُنتج البولي يوريثانات بمزج سائلين أو أكثر. يحتوي سائل البوليول على محفزات، ومواد فعالة سطحية، وعوامل نفخ (عند صناعة عزل رغوة البولي يوريثان)، وغيرها. يُشار إلى هذين المكونين بنظام البولي يوريثان، أو ببساطة النظام. يُشار إلى الإيزوسيانات في أمريكا الشمالية باسم "الجانب أ" أو "أيزو". يُشار إلى مزيج البوليولات والمواد المضافة الأخرى باسم "الجانب ب" أو "البولي". قد يُطلق على هذا المزيج أيضًا اسم "الراتنج" أو "مزيج الراتنج". في أوروبا، ينعكس معنى "الجانب أ" و"الجانب ب". قد تشمل إضافات مزيج الراتنج مُطيلات السلسلة، وروابط متقاطعة ، ومواد فعالة سطحية ، ومثبطات اللهب ، وعوامل النفخ ، وأصباغ ، ومواد مالئة . يمكن تصنيع البولي يوريثان بكثافات وصلابة متنوعة عن طريق تغيير الإيزوسيانات أو البوليول أو الإضافات.

غالباً ما يتم إنتاج البولي يوريثان على مرحلتين، الأولى تُنتج بوليمراً أولياً يحتوي على مواد ملدنة ومضادات أكسدة ومواد مالئة . بعد ذلك، يتم تحويل هذا البوليمر الأولي إلى بولي يوريثان عن طريق معالجته بمطيلات السلسلة .

البولي يوريثان "الخالي من"

في إنتاج البوليمرات الأولية للبولي يوريثان، تبقى عادةً كمية معينة من ثنائي إيزوسيانات المونومرية غير المتفاعلة، مثل TDI وMDI وHDI، بعد تفاعل البوليولات مع الإيزوسيانات. [ 36 ] [ 42 ] [ 43 ] ولأن العديد من الإيزوسيانات المونومرية تُصنف كمواد خطرة، فإن العديد من اللوائح (مثل نظام GHS، والتقييد الأوروبي 2020/1149 [ 44 ] ، وإدارة السلامة والصحة المهنية [ 45 ] ، أو قانون كاليفورنيا رقم 65) تضع حدودًا صارمة للحد الأقصى المسموح به من الإيزوسيانات الحرة في المنتجات التجارية.

للامتثال لهذه الحدود وللحصول على ما يُسمى بالبوليمرات الأولية "منخفضة المحتوى الحر" (والتي تُعرَّف غالبًا بأنها أقل من 0.1% من المونومر الحر)، تُطبَّق عمليات تنقية. [ 46 ] ويمكن إزالة الإيزوسيانات الحرة تحت الفراغ. [ 47 ]

الصحة والسلامة

يُعدّ التعرّض للمواد الكيميائية التي قد تنبعث أثناء أو بعد استخدام رغوة البولي يوريثان الرشّية (مثل الإيزوسيانات ) ضارًا بصحة الإنسان، ولذلك يلزم اتخاذ احتياطات خاصة أثناء هذه العملية وبعدها. [ 48 ] قد تحتوي مخاليط الراتنج السائل والإيزوسيانات على مكونات خطرة أو خاضعة للرقابة. ومن المعروف أن الإيزوسيانات المستخدمة في إنتاج بوليمرات البولي يوريثان تُسبب حساسية الجلد والجهاز التنفسي، وفقًا لإدارة السلامة والصحة المهنية (OSHA). [ 49 ] بالإضافة إلى ذلك، تُشكّل الأمينات والجليكولات والفوسفات الموجودة في رغوة البولي يوريثان الرشّية مخاطر. [ 50 ]

لا تخضع بوليمرات البولي يوريثان المتفاعلة بالكامل لرقابة إدارة السلامة والصحة المهنية (OSHA) فيما يتعلق بتأثيرها المسرطن.

اختبار اللهب المكشوف. أعلى: رغوة البولي يوريثان غير المعالجة تحترق بشدة. أسفل: مع معالجة مثبطة للهب.

البولي يوريثان مادة قابلة للاشتعال. [ 51 ] يمكن أن ينتج عن تحللها بفعل الحريق كميات كبيرة من أول أكسيد الكربون وسيانيد الهيدروجين ، بالإضافة إلى أكاسيد النيتروجين ، والإيزوسيانات، وغيرها من المواد السامة. [ 52 ] ونظرًا لقابلية هذه المادة للاشتعال، يجب معالجتها بمثبطات اللهب (على الأقل في حالة الأثاث)، والتي تُعتبر جميعها تقريبًا ضارة. [ 53 ] [ 54 ] أصدرت ولاية كاليفورنيا لاحقًا النشرة الفنية رقم 117 لعام 2013، والتي سمحت لمعظم رغوة البولي يوريثان باجتياز اختبارات قابلية الاشتعال دون استخدام مثبطات اللهب. ويذكر معهد سياسات العلوم الخضراء: "على الرغم من إمكانية استيفاء المعيار الجديد دون استخدام مثبطات اللهب، إلا أنه لا يحظر استخدامها. يمكن للمستهلكين الذين يرغبون في تقليل تعرض منازلهم لمثبطات اللهب البحث عن ملصق TB117-2013 على الأثاث، والتحقق مع تجار التجزئة من خلو المنتجات من مثبطات اللهب." [ 55 ]

في الولايات المتحدة، يمكن الحصول على معلومات إضافية حول الصحة والسلامة من خلال منظمات مثل رابطة مصنعي البولي يوريثان (PMA) ومركز صناعة البولي يوريثان (CPI)، بالإضافة إلى مصنعي أنظمة البولي يوريثان والمواد الخام. ويمكن الاطلاع على المعلومات التنظيمية في الباب 21 (الغذاء والدواء) والباب 40 (حماية البيئة) من قانون اللوائح الفيدرالية . أما في أوروبا، فتتوفر معلومات الصحة والسلامة من خلال الرابطة الأوروبية لمنتجي ثنائي إيزوسيانات وبوليول (ISOPA) [ 56 ] .

تصنيع

تتنوع طرق تصنيع منتجات البولي يوريثان النهائية ، بدءًا من عمليات الصب اليدوي الصغيرة وصولًا إلى خطوط الإنتاج الكبيرة ذات الأحجام الضخمة للألواح والكرتون . وبغض النظر عن المنتج النهائي، فإن مبدأ التصنيع واحد: قياس مزيج الإيزوسيانات السائل والراتنج بنسبة قياسية محددة، وخلطهما معًا حتى الحصول على مزيج متجانس، ثم صب السائل المتفاعل في قالب أو على سطح، والانتظار حتى يتصلب، ثم إخراج القطعة النهائية من القالب.

معدات التوزيع

على الرغم من أن التكلفة الرأسمالية قد تكون مرتفعة، إلا أنه يُفضّل استخدام وحدة قياس وخلط أو توزيع حتى في عمليات الإنتاج ذات الأحجام المنخفضة التي تتطلب إنتاجًا ثابتًا للأجزاء النهائية. تتكون معدات التوزيع من خزانات تخزين المواد (اليومية)، ومضخات قياس، ورأس خلط، ووحدة تحكم. غالبًا ما تُضاف وحدة تكييف أو وحدة تسخين وتبريد للتحكم في درجة حرارة المواد بهدف تحسين كفاءة الخلط، ومعدل المعالجة، وتقليل تباين العملية. يعتمد اختيار مكونات معدات التوزيع على حجم الحقنة، ومعدل التدفق، وخصائص المواد مثل اللزوجة ومحتوى الحشو، والتحكم في العملية . قد تتراوح سعة خزانات تخزين المواد اليومية من غالون واحد إلى مئات الغالونات، ويمكن تزويدها مباشرة من براميل، أو حاويات وسيطة كبيرة ( مثل حاويات IBC ذات الأقفاص )، أو خزانات تخزين كبيرة . قد تتضمن هذه الخزانات مستشعرات مستوى، وأغلفة تكييف، وخلاطات. يمكن تصميم المضخات لقياس كميات تتراوح من غرام واحد في الثانية إلى مئات الأرطال في الدقيقة. يمكن أن تكون مضخات دوارة أو تروس أو مكبسية ، أو يمكن أن تكون مضخات رمحية صلبة خاصة لقياس السوائل التي تحتوي على مواد مالئة شديدة الكشط مثل الألياف الزجاجية المقطعة أو المطحونة بالمطرقة والولاستونيت .

يمكن للمضخات تشغيل أنظمة التوزيع ذات الضغط المنخفض (من 10 إلى 30  بار، من 1 إلى 3  ميجا باسكال) أو أنظمة التوزيع ذات الضغط العالي (من 125 إلى 250  بار، من 12.5 إلى 25.0  ميجا باسكال). تتنوع رؤوس الخلط بين أنابيب خلط ثابتة بسيطة، وخلاطات ذات عناصر دوارة، وخلاطات ديناميكية ذات ضغط منخفض، وخلاطات اصطدام مباشر تعمل هيدروليكيًا ذات ضغط عالٍ . قد تحتوي وحدات التحكم على مفاتيح تشغيل/إيقاف ومفاتيح توزيع/إيقاف أساسية، ومقاييس ضغط ودرجة حرارة تناظرية، أو قد تكون مُتحكَّمًا بها حاسوبيًا باستخدام عدادات تدفق لمعايرة نسبة الخلط إلكترونيًا، ومستشعرات رقمية لدرجة الحرارة والمستوى، ومجموعة كاملة من برامج التحكم الإحصائي في العمليات. تشمل الإضافات لمعدات التوزيع وحدات التنوي أو حقن الغاز، وإمكانية إضافة تيار ثالث أو رابع لإضافة الأصباغ أو قياسها في عبوات إضافات تكميلية.

الأدوات

يختلف إنتاج القطع المصبوبة عن عمليات الصب الموضعي، وتشكيل القوالب والألواح، والطلاء، إذ يتطلب استخدام القوالب أدوات لاحتواء السائل المتفاعل وتشكيله. ويعتمد اختيار مادة صنع القوالب على عدد مرات الاستخدام المتوقعة حتى نهاية عمر المنتج، وضغط التشكيل، والمرونة، وخصائص نقل الحرارة.

يُستخدم سيليكون RTV في قوالب التشكيل التي يصل عمرها الافتراضي إلى آلاف القطع. ويُستخدم عادةً في قولبة قطع الرغوة الصلبة، حيث تكون القدرة على تمديد القالب وتقشيره حول التجاويف ضرورية. إلا أن خصائص نقل الحرارة في قوالب سيليكون RTV ضعيفة. كما تُستخدم في هذا السياق مطاطات البولي يوريثان المرنة عالية الأداء.

يُستخدم الإيبوكسي، والإيبوكسي المُدعّم بالمعادن، والإيبوكسي المُغطّى بالمعادن في صناعة القوالب التي يصل عمرها الافتراضي إلى عشرات الآلاف من القطع. ويُستخدم عادةً في قولبة وسائد ومقاعد من الإسفنج المرن، والجلود الداخلية، وحشوات الإسفنج الميكروسيلولاري، وإطارات وواجهات RIM ذات السحب الضحل. تتميز قوالب الإيبوكسي بخاصية نقل حرارة متوسطة، بينما تتميز قوالب الإيبوكسي المُدعّم بالمعادن والمُغطّى بالمعادن بخاصية نقل حرارة جيدة. ويمكن دمج أنابيب نحاسية في جسم القالب، مما يسمح بتدوير الماء الساخن وتسخين سطح القالب.

يُستخدم الألومنيوم في صناعة الأدوات التي يصل عمرها الافتراضي إلى مئات الآلاف من القطع. ويُستخدم عادةً في قولبة حشوات الرغوة الدقيقة وأجزاء المطاط المصبوب، ويتم تشكيله بالطحن أو البثق.

يُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ المصقول كالمرآة في صناعة الأدوات التي تضفي مظهرًا لامعًا على القطعة النهائية. وتتميز الأدوات المعدنية بخاصية نقل حرارة ممتازة.

أخيرًا، يُستخدم البولي بروبيلين المصبوب أو المطحون لإنتاج قوالب بكميات صغيرة لتطبيقات الحشيات المصبوبة. فبدلًا من استخدام العديد من القوالب المعدنية باهظة الثمن، يمكن تشكيل قوالب بلاستيكية منخفضة التكلفة من قالب معدني رئيسي واحد، مما يتيح مرونة أكبر في التصميم. إلا أن خاصية نقل الحرارة في قوالب البولي بروبيلين ضعيفة، وهو ما يجب مراعاته أثناء عملية التصنيع.

التطبيقات

في عام 2007، تجاوز الاستهلاك العالمي للمواد الخام من البولي يوريثان 12 مليون طن متري، وبلغ متوسط ​​معدل النمو السنوي حوالي 5%. [ 57 ] ومن المتوقع أن ترتفع الإيرادات المتأتية من البولي يوريثان في السوق العالمية إلى ما يقارب 75 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2022. [ 58 ] ونظرًا لأهميتها البالغة، تُجرى الأبحاث باستمرار وتُنشر العديد من الدراسات. [ 59 ]

التدهور والمصير البيئي

تأثيرات الضوء المرئي

رغوة البولي يوريثان المصنوعة من إيزوسيانات عطرية، والتي تعرضت للأشعة فوق البنفسجية. ومن الواضح بسهولة تغير اللون الذي يحدث بمرور الوقت.

تحتوي البولي يوريثانات، وخاصة تلك المصنعة باستخدام إيزوسيانات عطرية ، على كروموفورات تتفاعل مع الضوء. وهذا الأمر ذو أهمية خاصة في مجال طلاءات البولي يوريثان، حيث يُعدّ ثبات الضوء عاملاً حاسماً، وهو السبب الرئيسي لاستخدام الإيزوسيانات الأليفاتية في صناعة هذه الطلاءات. عند تعريض رغوة البولي يوريثان، المصنعة باستخدام الإيزوسيانات العطرية، للضوء المرئي، يتغير لونها من الأبيض المائل للصفرة إلى الأصفر ثم إلى البني المحمر. ومن المتعارف عليه عموماً أن الضوء المرئي، باستثناء الاصفرار، لا يؤثر كثيراً على خصائص الرغوة. [ 60 ] [ 61 ] وينطبق هذا بشكل خاص إذا حدث الاصفرار على الأجزاء الخارجية من رغوة كبيرة، حيث أن تدهور الخصائص في الجزء الخارجي لا يؤثر كثيراً على الخصائص الكلية للرغوة نفسها.

وقد ورد أن التعرض للضوء المرئي يمكن أن يؤثر على تباين نتائج بعض اختبارات الخصائص الفيزيائية. [ 62 ]

يعزز الإشعاع فوق البنفسجي ذو الطاقة العالية التفاعلات الكيميائية في الرغوة، وبعضها ضار ببنية الرغوة. [ 63 ]

التحلل المائي والتحلل البيولوجي

قد تتحلل البولي يوريثانات بسبب التحلل المائي . وهذه مشكلة شائعة مع الأحذية المتروكة في الخزانة، وتفاعلها مع الرطوبة الموجودة في الهواء. [ 64 ]

يُعتقد أن التحلل الميكروبي للبولي يوريثان يعود إلى عمل إنزيمات الإستراز واليوريثاناز والهيدرولاز والبروتياز . [ 65 ] هذه العملية بطيئة لأن معظم الميكروبات تجد صعوبة في اختراق سطح البوليمر. وتزداد قابلية البولي يوريثان للتحلل بواسطة الفطريات نظرًا لإفرازها إنزيمات خارج خلوية ، مما يُسهّل اختراقها لمصفوفة البوليمر. يستطيع نوعان من فطر Pestalotiopsis الإكوادوري التحلل الحيوي للبولي يوريثان في الظروف الهوائية واللاهوائية، كما هو الحال في قاع مكبات النفايات . [ 66 ] [ 67 ] وقد سُجّلت حالات تحلل لمواد البولي يوريثان في المتاحف. [ 68 ] يُعد البولي يوريثان من نوع البوليستر أسهل تحللًا حيويًا بواسطة الفطريات من البولي يوريثان من نوع البولي إيثر. [ 69 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "البولي يوريثان" . قاموس Dictionary.com غير المختصر (عبر الإنترنت). nd
  2. ↑ غاما، نونو؛ فيريرا، أرتور؛ باروس-تيمونز، آنا (27 سبتمبر 2018). "رغوة البولي يوريثان: الماضي والحاضر والمستقبل" . المواد . 11 ( 10): 1841. Bibcode : 2018Mate...11.1841G . doi : 10.3390/ma11101841 . PMC 6213201. PMID 30262722 .  
  3. ↑ "البولي يوريثان" . المجلس الأمريكي للكيمياء . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19-09-2022 .
  4. ↑ "حجم سوق البولي يوريثان العالمي 2015-2026" . ستاتيستا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يوليو 2021 .
  5. ^ باير ، أوتو (1947). "Das Di-Isocyanat-Polyadditionsverfahren (البولي يوريثين)". أنجيواندتي كيمي . 59 (9): 257– 72. بيب كود : 1947AngCh..59..257B . دوى : 10.1002/ange.19470590901 .
  6. ^ DE 728981 ، IG Farbenindustrie AG ، “Verfahren zur Herstellung von Polyurethanen bzw. Polyharnstoffen [عملية إنتاج البولي يوريثان أو البوليوريا]”، نُشر في 07/12/1942 
  7. 1 2 3 سيمور، ريموند ب.؛ كوفمان، جورج ب. (1992). "البولي يوريثان: فئة من المواد الحديثة متعددة الاستخدامات". مجلة التعليم الكيميائي . 69 (11): 909. Bibcode : 1992JChEd..69..909S . doi : 10.1021/ed069p909 .
  8. ↑ فيسكي، بيرت (أكتوبر 2004). "استخدام بوليولات مثبطات اللهب المبرومة منخفضة اللزوجة Saytex RB-9130/9170 في تركيبات HFC-245fa والتركيبات عالية الماء" (ملف PDF) . معرض البولي يوريثان 2004. لاس فيغاس، نيفادا: المؤتمر الفني لتحالف صناعة البولي يوريثان. ص 309. تاريخ الاسترجاع: 1 أغسطس 2007 . 
  9. ↑ ن  ≥ 2
  10. 1 2 صمغ، ويلسون؛ ريس، ولفرام. أولريش، هنري (1992). بوليمرات التفاعل . نيويورك: مطبعة جامعة أكسفورد. رقم ISBN 978-0-19-520933-4.
  11. ↑ هارينغتون، رون؛ هوك، كاثي (1991). رغوة البولي يوريثان المرنة . ميدلاند: شركة داو كيميكال.
  12. 1 2 أورتيل، غونتر (1985). دليل البولي يوريثين . نيويورك: شركة Macmillen Publishing Co., Inc. ISBN 978-0-02-948920-8.
  13. ↑ أولريش، هنري (1996). كيمياء وتكنولوجيا الإيزوسيانات . نيويورك: جون وايلي وأولاده، رقم ISBN 978-0-471-96371-4.
  14. ↑ وودز، جورج (1990). كتاب البولي يوريثان من شركة ICI . نيويورك: جون وايلي وأولاده، رقم ISBN 978-0-471-92658-0.
  15. ↑ سوتو، مارك؛ سيباستيان، روزا ماريا؛ ماركيه، جوردي (2014). "التنشيط الكيميائي الضوئي للنيوكليوفيلات الضعيفة للغاية: اليوريثانات والبولي يوريثانات عالية الفلورة من كحولات البولي فلورو". مجلة الكيمياء العضوية . 79 (11): 5019-27 . doi : 10.1021/jo5005789 . PMID 24820955 . 
  16. ↑ كوشيفا، برايان د. (15 أغسطس 1999). علاقات التركيب والخواص لرغوات البولي يوريثان المرنة (دكتوراه). معهد فيرجينيا للفنون التطبيقية.
  17. ↑ "ورقة البيانات الفنية من شركة داو كيميكال" . مؤرشفة من الأصل بتاريخ 13 أكتوبر 2007. تم الاطلاع عليها بتاريخ 15 سبتمبر 2007 .
  18. ↑ راندال، ديفيد؛ لي، ستيف (2002). كتاب البولي يوريثان . نيويورك: وايلي. ISBN 978-0-470-85041-1.
  19. ↑ بيتروفيتش، زوران س. (2008). "البولي يوريثان من الزيوت النباتية". مراجعات البوليمر . 48 (1): 109-155 . doi : 10.1080/15583720701834224 . S2CID 95466690 . 
  20. ↑ EP 0755955 ، هاجر، ستانلي ل.؛ نايت، جيمس إي.؛ هيلما ، غريغوري ف . وآخرون، "بوليولات البولي إيثر المناسبة لرغوة البولي يوريثان المرنة المُحضّرة بالبدء المشترك لمحاليل مائية من مُبادرات البولي هيدروكسيل الصلبة"، نُشر في 29 يناير 1997، مُسجّل باسم شركة ARCO Chemical Technology 
  21. ↑ بوب باركر. "تقنية FEVE لأنظمة طلاء عالية الأداء على الجسور" (ملف PDF) . Paintsquare.com . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 15 أغسطس 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 مارس 2022 .
  22. ↑ خانديراي، جيتندرا سي، وفيكاس في. جيت. "طلاءات البولي يوريثان القائمة على الزيوت النباتية: التطورات الحديثة في الهند." المواد الخضراء 5.3 (2017): 109-122.
  23. ↑ نيمير، تيموثي؛ باتيل، مونجال؛ جايجر، إريك (سبتمبر 2006). دراسة إضافية للبوليولات القائمة على فول الصويا في أنظمة البولي يوريثان . سولت ليك سيتي، يوتا: المؤتمر الفني لتحالف صناعة البولي يوريثان.
  24. ↑ "لمسة جديدة على اللون الأخضر: مقاعد فورد موستانج 2008 مصنوعة من رغوة الصويا" . إدموندز إنسايد لاين. 12 يوليو 2007. مؤرشف من الأصل في 31 مايو 2008. تم الاطلاع عليه في 15 يونيو 2010 .
  25. ↑ إس دي راجبوت، بي بي ماهوليكار، في في جيت، بولي يوريثان ثنائي المكونات يحتوي على حمض دهني ثنائي حيوي لطلاءات الخشب النهائية، التقدم في الطلاءات العضوية 77 (1)، 38-46 https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2014.04.030
  26. ↑ أ. أناند، ر. د. كولكارني، ف. ف. جيت، تحضير وخصائص طلاءات البولي يوريثان ثنائية المكونات الصديقة للبيئة والمصنوعة من مصدر متجدد (السوربيتول) وتحسين خصائصها باستخدام أكسيد الزنك النانوي، التقدم في الطلاءات العضوية 74 (4)، 764-767، https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2011.09.031
  27. ↑ Chandrashekhar K Patil، Harishchandra D Jirimali، Jayasinh S Paradeshi، Bhushan L Chaudhari، Prakash K Alagi، Pramod P Mahulikar، Sung Chul Hong، Vikas V Gite، التحول الكيميائي لزيت الطحالب المتجددة إلى بوليول بولي إيثيراميد لطلاءات البولي يوريثين، التقدم في الطلاءات العضوية 151، 106084، https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2020.106084
  28. ↑ سي كي باتيل، إتش دي جيريمالي، جيه إس باراديشي، بي إل تشوداري، في في جيت، طلاءات مركبة من البولي يوريثان وظيفية مضادة للميكروبات والتآكل من زيت الطحالب وهيدروكسيباتيت قشر البيض المُطعّم بالفضة من أجل التنمية المستدامة، التقدم في الطلاءات العضوية 128، 127-136، https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2018.11.002
  29. ↑ بولي يوريثان ثنائي المكونات يحتوي على حمض دهني ثنائي حيوي لطلاءات الخشب النهائية، إس دي راجبوت، بي بي ماهوليكار، في في جيت، التقدم في الطلاءات العضوية 77 (1)، 38-46
  30. ↑ نورا، بسام؛ كاندي، لور؛ بلانكو، جان فرانسوا؛ غيران، سيلين؛ راؤول، يان؛ مولونغي، زفيرين (2013). "من البولي يوريثانات البتروكيميائية إلى البولي هيدروكسي يوريثانات الحيوية" (ملف PDF) . الجزيئات الكبيرة . 46 (10): 3771-3792 . Bibcode : 2013MaMol..46.3771N . doi : 10.1021/ma400197c . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 22-09-2017.
  31. ↑ بلاكويل، ج.؛ ناجاراجان، م. ر.؛ هوتينك، ت. ب. (1981). "بنية الأجزاء الصلبة في مطاط البولي يوريثان MDI/ديول/PTMA". سلسلة ندوات الجمعية الكيميائية الأمريكية . 172. واشنطن العاصمة: الجمعية الكيميائية الأمريكية: 179-196 . doi : 10.1021/bk-1981-0172.ch014 . ISBN 978-0-8412-0664-9ISSN 0097-6156​​ 
  32. ↑ بلاكويل، جون؛ غاردنر، كينكورين هـ. (1979). "بنية القطع الصلبة في مطاط البولي يوريثان". بوليمر . 20 (1): 13-17 . Bibcode : 1979Poly...20...13B . doi : 10.1016/0032-3861(79)90035-1 . ISSN 0032-3861 . 
  33. ↑ غريلو، دي جيه؛ هاوسل، تي إل (1992). "الخواص الفيزيائية للبولي يوريثان من البوليسترات والبوليولات الأخرى". وقائع مؤتمر البولي يوريثان 92. نيو أورليانز، لويزيانا: جمعية صناعة البلاستيك.
  34. ↑ موسلمان، إس جي؛ سانتوسوسو، تي إم؛ سبيرلينغ، إل إتش (1998). "البنية مقابل خصائص الأداء للمطاط المصبوب". وقائع مؤتمر البولي يوريثان 98. دالاس، تكساس: جمعية صناعة البلاستيك.
  35. ↑ دليل الجليكولات . ميدلاند، ميشيغان: شركة داو كيميكال، قسم المواد الكيميائية والمعادن. 1992. كتيب 117-00991-92Hyc.
  36. 1 2 بريريتون، جورج؛ إيمانويل، رونالد م.؛ لوماكس، روبرت. بنينجتون، كيث؛ ريان تايلر. تيبي، هيكو؛ تيم، مايكل. وير، بولينا؛ وينكلر، كارين. يوان، تينجتينج؛ تشو، زينيا؛ آدم نوربرت. أفار، الجيزة؛ بلانكنهايم، هربرت؛ فريدريش، فولفجانج؛ جيرسيج، مانفريد؛ ويجاند، إيكهارد؛ هالفمان، مايكل. ويتبيكر، فريدريش فيلهلم؛ لاريمر، دونالد ريتشارد. ماير، أودو؛ ماير آرينز، سفين؛ نوبل، كارل لودفيج؛ ووسو، هانز جورج (2019). "البولي يوريثان". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . الصفحات ١-٧٦ . doi : 10.1002/14356007.a21_665.pub3 . ISBN  978-3-527-30673-2.
  37. ↑ وليد، ح. ق.؛ فيسكولتش، ب.؛ فيسر، ب. (2024). "تخليق اليوريثان في وجود محفزات الأحماض العضوية - دراسة حسابية" . مجلة Molecules (بازل، سويسرا) . 29 (10): 2375. doi : 10.3390/molecules29102375 . PMC 11123846. PMID 38792235 .  
  38. ↑ "محفزات جيفكات الأمينية لصناعة البولي يوريثان" (ملف PDF) . 2006. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 29-11-2007 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23-10-2007 .
  39. ↑ "بناء الجودة باستخدام محفزات التثليث من شركة إير برودكتس" (ملف PDF) . 2003. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 29-11-2007 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23-10-2007 .
  40. ↑ "محفزات القصدير المتخصصة من FOMREZ لتطبيقات البولي يوريثان". 120-074-10 . يناير 2001.
  41. ↑ راندال، ديفيد؛ لي، ستيف، محرران. (2002). "10" . كتاب البولي يوريثان . المملكة المتحدة: هانتسمان إنترناشونال ذ.م.م، أعمال البولي يوريثان. الصفحات 156-159 . ISBN  978-0470850411أُرشف من المصدر الأصلي بتاريخ 24-05-2018 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23-05-2018 .
  42. ↑ "تقليل محتوى المونومر الحر في البوليمرات الأولية القائمة على MDI" (ملف PDF) . BenchChem .
  43. ↑ CA2257214C ، روزنبرغ، رونالد أوين؛ سينغ، أجيب ؛ موبين، كريستوفر جيمس وآخرون، "إزالة مونومر ثنائي إيزوسيانات غير المتفاعل من البوليمرات الأولية للبولي يوريثان"، صدر بتاريخ 21-11-2006 
  44. ↑ "تقنية منخفضة التكلفة" . شركة UBE . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16-03-2026 .
  45. ↑ "الأيزوسيانات - نظرة عامة | إدارة السلامة والصحة المهنية" . www.osha.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16-03-2026 .
  46. ↑ "الحصول على بولي يوريثان منخفض التركيز" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16-03-2026 .
  47. ↑ "الحصول على بوليمرات أولية منخفضة المحتوى الحر من البولي يوريثان - دراسة حالة عن طريق التقطير الفراغي" (ملف PDF) . uic-gmbh.de . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 16-03-2026 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16-03-2026 .
  48. ↑ "نصائح سريعة للسلامة لمستخدمي رغوة البولي يوريثان الرشاشة" . وكالة حماية البيئة الأمريكية. 4 أغسطس 2015.
  49. ↑ http://www.osha.gov/isocyanates . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 مايو 2026 .{{cite web}}: مفقود أو فارغ |title=( مساعدة )
  50. ↑ "مطلوب مساعدون: بحث حول عزل رغوة البولي يوريثان بالرش" . مدونة العلوم التابعة للمعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية . مركز السيطرة على الأمراض والوقاية منها. 21 مارس 2012.
  51. ↑ "تنبيه صحي: التعرض لمادة البولي يوريثان" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 19-10-2004 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19-12-2009 .
  52. ↑ ماكينا، شون توماس؛ هول، تيرينس ريتشارد (2016). "سمية رغوات البولي يوريثان في الحرائق" . مراجعات علوم الحرائق . 5 (1): 3. doi : 10.1186/s40038-016-0012-3 .
  53. ↑ "الملامح البيئية للبدائل الكيميائية المقاومة للهب لرغوة البولي يوريثان منخفضة الكثافة" . وكالة حماية البيئة الأمريكية. سبتمبر 2005.
  54. ↑ "مثبطات اللهب المستخدمة في رغوة البولي يوريثان المرنة - مسودة تحديث لتقييم البدائل لعام 2005" . وكالة حماية البيئة الأمريكية. يونيو 2014.{{cite web}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link )
  55. ↑ "المصنعون" (ملف PDF) . greensciencepolicy.org . 2015. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 19-12-2015.
  56. ↑ "الصفحة الرئيسية : ISOPA" . www.isopa.org . 
  57. ^ أفار ، ج. (أكتوبر 2008). "البولي يوريثان (PU)". كونستستوفي الدولية (10/2008): 123-7 .
  58. ↑ "دراسة السوق: البولي يوريثان والإيزوسيانات" . سيريسانا. يوليو 2013.
  59. ↑ جاخمولا، سواتي؛ داس، سونالي؛ دوتا، كينغشوك (31 أكتوبر 2023). "الاتجاهات البحثية الناشئة في مجال البولي يوريثان ومركباته النانوية: الكيمياء، والتخليق، والخصائص، والتطبيق في الطلاءات، والآفاق المستقبلية" . مجلة تكنولوجيا وبحوث الطلاء . 21 (1): 137-172 . doi : 10.1007/s11998-023-00841-z . ISSN 1935-3804 . S2CID 264908475 .  
  60. ↑ "تغير لون رغوة البولي يوريثان" (ملف PDF) . ورقة معلومات عن رغوة فومكس. مؤرشفة من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 24-09-2010 . تم الاطلاع عليها بتاريخ 26-09-2010 .
  61. ↑ فالنتاين، سي.؛ كريج، تي. إيه.؛ هاجر، إس. إل. (1993). "تثبيط تغير لون رغوة البولي يوريثان الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية". مجلة البلاستيك الخلوي . 29 (6): 569-88 . doi : 10.1177/0021955X9302900605 . S2CID 208363195 . 
  62. ↑ بلير، جي. رون؛ داو، بوب؛ ماك إيفوي، جيم؛ باسك، روي؛ دي برياموس، مارسيلا روسان؛ رايت، كارول (2007). تأثير الضوء المرئي على تباين ضغط الرغوة المرنة (ملف PDF) . أورلاندو، فلوريدا: مركز صناعة البولي يوريثان . تاريخ الاسترجاع: 26 يناير 2008 .
  63. ↑ نيومان، كريستوفر ر.؛ فورسينيتي، دانيال (2001). "نمذجة التحلل الضوئي بالأشعة فوق البنفسجية لرغوات البولي يوريثان الصلبة". مجلة البحوث الكيميائية والهندسية الصناعية . 40 (15): 3346-52 . doi : 10.1021/ie0009738 .
  64. ↑ " التحلل المائي، شرح تفتت نعال الأحذية | أحذية وقفازات السلامة" . www.safetyjogger.com
  65. ↑ توارد، غاري ت. (يونيو 2002). "التحلل البيولوجي للبولي يوريثان: مراجعة". التدهور البيولوجي والتحلل البيولوجي الدولي . 49 (4): 245-252 . Bibcode : 2002IBiBi..49..245H . doi : 10.1016/S0964-8305(02)00051-3 .
  66. ↑ راسل، جيه آر؛ هوانغ، جيه؛ أناند، بي؛ كوتشيرا، كيه؛ ساندوفال، إيه جي؛ دانتزلر، كيه دبليو؛ هيكمان، دي؛ جي، جيه؛ كيموفيتش، إف إم؛ كوبشتاين، دي؛ ماركس، دي إتش؛ ميترميلر، بي إيه؛ نونيز، إس جيه؛ سانتياغو، إم؛ تاونز، إم إيه؛ فيشنفيتسكي، إم؛ ويليامز، إن إي؛ فارغاس، إم بي إن؛ بولانجر، إل إيه؛ باسكوم-سلاك، سي؛ ستروبل، إس إيه (2011). "التحلل البيولوجي للبوليستر والبولي يوريثان بواسطة الفطريات الداخلية" . علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والبيئي . 77 (17): 6076-84 . Bibcode : 2011ApEnM..77.6076R . doi : 10.1128/ AEM.00521-11 . PMC 3165411. PMID 21764951 .  
  67. ↑ "هل يمكن للفطر الذي يتغذى على البلاستيك أن يحل مشكلة البلاستيك لدى البشرية؟" . ساينس مينت . ١٤ أبريل ٢٠٢١. مؤرشف من الأصل في ٩ يوليو ٢٠٢١. تم الاطلاع عليه في ٢ يوليو ٢٠٢١ .
  68. ↑ كابيتيللي، ف.؛ سورليني، س. (2007). "الكائنات الدقيقة تهاجم البوليمرات الاصطناعية في القطع التي تمثل تراثنا الثقافي" . علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والبيئي . 74 (3): 564-569 . Bibcode : 2008ApEnM..74..564C . doi : 10.1128/AEM.01768-07 . PMC 2227722. PMID 18065627 .  
  69. ^ توكيوا، يوتاكا؛ كالابيا، بوينافينتورادا بي؛ أوجوو، تشارلز يو؛ أيبا، سييتشي (2009). "التحلل الحيوي للبلاستيك" . المجلة الدولية للعلوم الجزيئية . 10 (9): 3722– 42. بيب كود : 2009IJMSc ..10.3722T . دوى : 10.3390/ijms10093722 . بمك 2769161 . بميد 19865515 .