آشنایی با پلی یورتان و کاربرد آن در صنعت

آشنایی با پلی یورتان و کاربرد آن در صنعت:
پلی یورتان (Polyurethane) یکی از همه کاره ترین مواد پلاستیکی است که بسیاری از مشکلات امروزی انسان را در محصولات صنعتی و مصرفی برطرف کرده است. پلی یورتان با واکنش یک پلی اول با دی ایزوسیانات یا ایزوسیانات پلیمری در حضور کاتالیزورها و مواد افزودنی مناسب ساخته می شوند.

از آنجا که برای تولید پلی اورتان می توان از انواع دی ایزوسیانات ها و طیف وسیعی از پلی اول ها استفاده کرد، می توان طیف گسترده ای از مواد را برای پاسخگویی به نیازهای کاربردی خاص تولید کرد. پلی اورتان ها را می توان در تشک ها، کاناپه ها، عایق ها، پوشش ها و رنگ های مایع، الاستومرهای سخت مانند چرخ ها، تیغه های غلتکی، اسباب بازی ها، فوم قابل انعطاف نرم، برخی الیاف الاستیک و بسیاری از وسایل دیگر یافت.

پلی یورتان چیست؟
پلی یورتان ها پلیمرهای خطی هستند که ساختار اصلی مولکولی آنها حاوی گروه های کاربامات (-NHCO2) است. این گروهها که اورتان نامیده می شوند، از طریق واکنش شیمیایی بین دی ایزوسیانات و یک پلی اول تولید می شوند. پلی یورتان ها که برای اولین بار در اواخر دهه 1930 تولید شدند و جزء همه کاره ترین پلیمرها هستند. از آنها در تولید عایق بندی ساختمان، پوشش های سطحی، چسب ها، پلاستیک های جامد و پوشاک ورزشی استفاده می شود.

این پلیمرها که به آن پلی کربامات نیز گفته می شود متعلق به دسته وسیعی از ترکیبات به نام پلیمرها هستند. پلیمرها ماکرومولکول هایی هستند که از واحدهای تکرار شونده کوچک تر و معروف به مونومر تشکیل شده اند. به طور کلی، آنها از یک مولکول اصلی با زنجیره طولانی تشکیل شده و دارای گروه های جانبی متصل هستند.

پلی یورتان چگونه تولید می شود؟
پلیمرهای مصنوعی مانند پلی اورتان با واکنش مونومرها در یک ظرف واکنش تولید می شوند. در این نوع واکنش شیمیایی، مونومرهایی که وجود دارند حاوی گروه های انتهایی واکنش دهنده هستند. به طور خاص، یک دی ایزوسیانات (OCN-R-NCO) با یک دیول (HO-R-OH) واکنش نشان می دهد. اولین مرحله از این واکنش منجر به اتصال شیمیایی دو مولکول می شود که یک الکل واکنش پذیر (OH) از یک طرف و یک ایزوسیانات واکنش پذیر (NCO) از طرف دیگر آزاد باقی می ماند.

این گروه ها با مونومرهای دیگر واکنش بیشتری نشان می دهند و یک مولکول بزرگ تر و طولانی تر را تشکیل می دهند. این یک فرآیند بسیار سریع است و حتی در دمای اتاق نیز با وزن مولکولی زیاد تولید می شود. پلی یورتان ها که کاربردهای تجاری مهمی دارند معمولاً شامل گروه های عملکردی دیگری در مولکول خودشان از جمله استرها، استرها، آمیدها یا گروه های اوره هستند.

فوم پلی اورتان انعطاف پذیر:
فوم پلی اورتان انعطاف پذیر به عنوان بالشتک برای انواع محصولات مصرفی و تجاری از جمله ملافه، مبلمان، فضای داخلی خودرو، زیرانداز فرش و بسته بندی استفاده می شود. فوم انعطاف پذیر را می توان تقریباً در هر نوع شکل و استحکامی ایجاد کرد آنها سبک، با دوام و راحت است. فوم پلی یورتان انعطاف پذیر حدود 30 درصد از کل بازار پلی یورتان آمریکای شمالی را تشکیل می دهد و بیشتر برای تختخواب، مبلمان و صنعت خودرو استفاده می شود.

فوم پلی اورتان صلب:
فوم های سفت و سخت پلی یورتان و پلی ایزوسیانورات (پلی ایزو) یکی از محبوب ترین، کم مصرف ترین و عایق های متنوع جهان را ایجاد می کنند. این فوم ها می توانند هزینه های انرژی را به میزان قابل توجهی کاهش دهند در حالی که باعث کارآیی و راحتی بیشتر ویژگی های تجاری و مسکونی می شوند. این فوم ها مواد عایق موثری هستند که می توانند در عایق بندی سقف و دیوار، پنجره های عایق بندی شده، درب ها و درزگیرها استفاده شوند.

پوشش ها، چسب ها، درزگیرها و الاستومرها (CASE):
استفاده از پلی اورتان ها در بازار پوشش ها، چسب ها، درزگیرها و الاستومرها (CASE) طیف گسترده ای از کاربردها و مزایا را ارائه می دهد. پوشش های پلی اورتان می توانند ظاهر محصول را بهبود بخشیده و طول عمر آن را افزایش دهند. چسب های پلی اورتان می توانند مزایای اتصال قوی ایجاد کنند، در حالی که درزگیرهای پلی اورتان مهر و موم های محکم تری را ارائه می دهند. الاستومرهای پلی اورتان تقریباً به هر شکلی قابل قالب سازی هستند، سبک تر از فلز هستند و در برابر بسیاری از عوامل محیطی مقاوم هستند.

پلی اورتان ترموپلاستیک (TPU):
پلی اورتان ترموپلاستیک (TPU) تعداد بیشماری از ترکیبات فیزیکی و کاربردهای پردازشی را ارائه می دهد. TPU بسیار کشسان، انعطاف پذیر، مقاوم در برابر سایش، ضربه و آب و هوا است و می توانند به طیف گسترده ای از روش ها رنگ یا ساخته شده و استفاده از آنها دوام کلی محصول را افزایش دهد.

قالب گیری تزریقی واکنشی (RIM):
سپر اتومبیل، پانل های مسکن برقی و محفظه های تجهیزات رایانه ای و مخابراتی از جمله قطعات تولید شده با پلی اورتان ها با استفاده از قالب گیری تزریقی واکنشی (RIM) هستند. با افزودن انعطاف پذیری در طراحی، فرآیند RIM پلی یورتان قطعاتی تولید می کند که با دیواره ضخیم و نازک، هسته های داخلی محصور شده را محافظت می کنند. علاوه بر مقاومت بالا و وزن کم، قطعات RIM پلی اورتان می توانند مقاومت در برابر حرارت، پایداری ابعادی و سطح بالایی از خصوصیات دینامیکی را نشان دهند.

پراکندگی های هیبرید آب بر اساس پلی اورتان(PUD):
پراکندگی های هیبرید آب بر اساس پلی اورتان (PUD) پوشش ها و چسب هایی هستند که از آب به عنوان حلال اصلی استفاده می کنند. با افزایش مقررات فدرال در مورد مصرف میزان ترکیبات آلی فرار (VOC) و آلاینده های خطرناک هوا (HAP) که می توانند در جو منتشر شوند، PUD در کاربردهای صنعتی و تجاری بیشتری مورد استفاده قرار می گیرد.

کاربردهای پلی یورتان:
تولید پوشاک:
هنگامی که دانشمندان دریافتند که می توان از پلی اورتان ها به صورت رشته های ظریف در آورد، آنها با نایلون ترکیب شدند تا لباس های سبک و قابل کشش تولید کنند. با گذشت سال ها، پلی یورتان ها بهبود یافته و به الیاف اسپندکس، پوشش های پلی اورتان و الاستومرهای ترموپلاستیک تبدیل شده اند.

به دلیل پیشرفت های امروزی در تکنیک های پلی اورتان، تولید کنندگان می توانند طیف گسترده ای از لباس های پلی اورتان را از پوست و چرم های مصنوعی برای تولید پوشاک، لباس های ورزشی و لوازم جانبی مختلف استفاده کنند.

لوازم خانگی:
پلی یورتان ها جزء ترکیبات مهمی در لوازم اصلی هستند که مصرف کنندگان هر روز از آنها استفاده می کنند. رایج ترین کاربرد پلی یورتان ها در وسایل اصلی، فوم های سخت برای سیستم های عایق حرارتی یخچال و فریزر است. فوم پلی اورتان سفت و سخت یک ماده ضروری و مقرون به صرفه است که می تواند برای تأمین میزان انرژی مورد نیاز در یخچال و فریزرهای مصرفی مورد استفاده قرار گیرد..

صنعت خودرو:
از پلی یورتان ها به طور گسترده در ساخت اتومبیل ها استفاده می شود. علاوه بر فوم که باعث راحتی صندلی های اتومبیل می شود، سپرها، بخش های داخلی سقف، بدنه خودرو، اسپویلرها، درها و پنجره ها از پلی اورتان ها استفاده می کنند. پلی اورتان همچنین تولید کنندگان را قادر می سازد تا با کاهش وزن، راحتی، مقاومت در برابر خوردگی، عایق بندی و جذب صدا مسافت پیموده شده اتومبیل را به میزان قابل توجهی افزایش دهند.

ساختمان و ساخت و ساز:
خانه های امروزی به موادی با کارایی بالا، محکم و در عین حال سبک وزن نیاز دارند. پلی اورتان ها در این زمینه عملکرد خوبی دارند و راحتی نصب می شوند، آنها با دوام همه کاره هستند. پلی اورتان با کاهش مصرف انرژی به حفظ منابع طبیعی و حفظ محیط زیست کمک می کند. پلی یورتان با نسبت قدرت به وزن عالی، ویژگی های عایق، دوام و انعطاف پذیری در مصارف ساختمانی و ساخت و ساز مورد استفاده قرار می گیرد.

الکترونیک:
از پلی یورتان های غیرفومی اغلب در صنایع برق و الکترونیک برای کپسول گذاری، مهر و موم و عایق بندی قطعات شکننده، حساس به فشار، میکروالکترونیک، کابل های زیر آب و صفحه مدار چاپی استفاده می شود.

این ترکیبات طوری ساخته می شوند تا طیف متنوعی از خصوصیات فیزیکی، حرارتی و الکتریکی را برآورده کنند. آنها می توانند با ارائه خواص عالی دی الکتریک و چسبندگی، مقاومت در برابر حلال، آب و درجه حرارت بالا از وسایل الکترونیک محافظت کنند.

پزشکی:
از پلی یورتان ها معمولاً در بسیاری از وسیله های پزشکی از جمله کاتتر و لوله های عمومی، تختخواب بیمارستانی، پارچه های جراحی، پانسمان زخم و انواع دستگاه های تزریقی استفاده می شود. بیشترین کاربرد آنها در ایمپلنت های کوتاه مدت است. استفاده از پلی اورتان در کاربردهای پزشکی می تواند مقرون به صرفه باشد و طول عمر و مقاومت بیشتری را فراهم می کند.

بسته بندی:
فوم بسته بندی پلی اورتان (PPF) می تواند بالشتک مناسب و مقرون به صرفه ای را فراهم کند که به طور منحصر به فرد و ایمن از مواردی که هنگام حمل و نقل باید با خیال راحت در محل ثابت بمانند محافظت می کند. PPF به طور گسترده ای برای محافظت و حمل و نقل ایمن تجهیزات تشخیصی الکترونیکی و پزشکی، ظروف شیشه ای ظریف و قطعات بزرگ صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد.