تاریخچه

 

    پلی یورتان‏ها که گاهی به اختصار یورتان نامیده می‏شوند، مجموعه نسبتاً جدیدی از پلیمرهای بسیار مهم‌اند که طی ۳۰ سال اخیر مصرف آن‌ها در تهیه اسفنج‌ها، الیاف مصنوعی، روکش‌ها، رنگ‌ها، چسب‌ها و الاستومرها به سرعت افزایش یافته است. گروه عاملی یورتانی–NH-C(=O)-O-  مشخص‌کننده این پلیمرها   است. باید توجه داشت که گروه‏های مشخص دیگری مثل استر، آمید،بی اوره و آلوفانات نیز در ساختمان پلیمری آن ها وجود دارند .


   تاریخچه یورتان‏ها به سال ۱۸۴۹ برمی‌گردد، یعنی زمانی که ورتز برای اولین بار با انجام واکنش یک سولفات آلی و یک سیانات، یک ایزوسیانات آلیفاتیک را سنتز نمود و پس از آن نیز تعدادی ایزوسیانات توسط وی سنتز شد. ولی تا سال ۱۹۳۷، اقدامات چندانی در این زمینه صورت نگرفت، تا اینکه در این سال دکتر اتوبایر آلمانی با انجام واکنش بین ایزوسیانات‏های آلیفاتیک و دی اول آلیفاتیک (گلایکول) تحت شرایط رفلاکس، نوعی پلیمر خطی با جرم مولکولی بالا بدست آورد . الیاف بدست آمده از این مواد در سال ۱۹۴۱ تحت نام پرلون یو و وایگامیدیو  به بازار عرضه شدند و پس از آن استعداد کاربرد این مواد در چسب‌ها، اسفنج‌ها، روکش‌ها و چرم‌های مصنوعی نیز مورد توجه قرار گرفت. در سال ۱۹۵۲ ولکالان که نوعی از الاستومرهای قابل ریخته‌گری پلی یورتان‏ها است، در آلمان ساخته شد. ولکان‏ها از اولین لاستیک های پلی یورتان بوده و از ترکیب دی ایزوسیانات‏های مختلف و پلی‌استر به دست می‌آیند.
زمینه‌های دیگر کاربرد پلی یورتان‏ها در تهیه اسفنج‌ها (نرم، نیمه سخت و سخت)، روکش‌ها، پلاستیک‌ها، چسب‌ها، مواد درزگیر و الیاف است که خواص آن‌ها به نوع مواد اولیه مورد مصرف، درجه پیوند عرضی و همچنین به روش ساخت و تهیه آن‌ها بستگی دارد

 

 1- واکنش های انجام شده در طی زمان مصرف

 

  پایه شیمیایی ترکیبات پلی یورتان بر پایه آب، همگی توسط واحدهای ساختمانی پلی یورتان‏های بر پایه حلال ساخته می‏شوند. عمدتاً آن‌ها دی ایزوسیانات‏ها، پلی اول‌ها، آمین‌ها، کاتالیست‏ها و افزودنی‏ها هستند. بعد از اینکه پلی اول و پلی ایزوسیانات باهم مخلوط می‏شوند، واکنش‌های شبکه‏ای شدن و جانبی شروع می‏شوند. ابتدا ویسکوزیته پوشش به آرامی افزایش می‌یابد و تا نقطه ژل شدگی به سرعت ادامه می‌یابد. زمان مصرف گاهی اوقات به مدت زمان لازم برای دو برابر شدن ویسکوزیته اطلاق می‏شود، بنابراین مهم است که چه مدت زمانی پوشش می‌تواند هنوز یک فیلم مطلوب را بدهد  . واکنش‌های افزایشی همزمان گروه‏های ایزوسیانات با پلی اول که منجر به تهیه پیوندهای یورتانی می‏شود. در واکنش دوم، گروه‏های ایزوسیانات باقیمانده با آمین‌ها واکنش داده و پیوندهای اوره تشکیل می شود.

  واکنش سوم بین ایزوسیانات با آب انجام می‏شود. گروه‏های ایزوسیانات به آمین‌ها و اوره هیدرولیز می‏شوند. پلی یورتان‏های پخش شده در حقیقت، پلی یورتان- پلی اوره پخش شده هستند. گروه‏های اوره ایجاد شده در سیستم‏های پلی یورتان تا حدی مطلوب است.
برای این سیستم‏ها، مدت زمان مصرف حدود ۴-۵ ساعت است. در طی این مدت مقدار NCO به حدود ۲۰درصد کاهش می‌یابد علاوه بر این PH نیز کاهش می‌یابد. مشخص شده است که  گروه‏های NCO در اثر واکنش با آب به اوره تبدیل شده‌اند و   گروه‏های NCO با OH واکنش داده‌اند که یورتان تشکیل شده است؛ همچنین دی اکسید کربن تشکیل شده در اثر واکنش NCO با آب نیز PH را کاهش می دهد . توانایی گروه ایزوسیانات در انجام واکنش با موادی که دارای هیدروژن فعال هستند و همچنین با خود، پایه و اساس شیمی پلی یورتان را تشکیل می‏دهد. این واکنش‌ها عبارتند از:

 

1-2 – واکنش های انتقال هیدروژن بین مولکولی

 

     گروه ایزوسیانات با ترکیبات دارای اتم هیدروژن فعال، شدیداً میل ترکیبی داشته و پیوند دوگانه بین کربن و نیتروژن آن ظرفیت انجام واکنش افزایشی آنیونی را با تعداد زیادی از گروه‏های دارای اتم هیدروژن فعال، دارد. این نوع پلیمرشدن افزایشی با جابجایی در مولکول می‌گویند. در این نوع پلیمرشدن هیچ نوع محصول جانبی بدست نمی‏آید، مگر اینکه در محیط واکنش آب و یا گروه هیدروکسیل وجود داشته باشد که در این صورت دی اکسید کربن تولید می‏شود. واکنش پذیری گروه ایزوسیانات توسط ساختمان الکترونی آن قابل توضیح است.

 

 

 

.