نظرة عامة على البولي إيثرات المختلفة - بولي إيثر ثلاثي والبولي إيثر عالي النشاط

يتم إنتاج ثلاثيات البولي إيثر عمومًا باستخدام الجلسرين (البروبان -1،2،3-تريول)، وثلاثي ميثيلول بروبان، ومواد بادئة أخرى، لتكون بمثابة المواد الخام الأساسية لرغاوي البولي يوريثان المرنة، والرغاوي شبه الصلبة، والرغاوي الصلبة. تختلف متطلبات الوزن الجزيئي أو قيمة الهيدروكسيل للبولي إيثرات بين رغاوي البولي يوريثان المرنة والصلبة. تكون بوليولات البولي إيثر المستخدمة في الرغاوي المرنة عبارة عن بولي إيثرات طويلة السلسلة ومنخفضة الأداء الوظيفي، مع وزن جزيئي نسبي يبلغ حوالي 3000 وقيمة هيدروكسيل تبلغ حوالي 56 مجم KOH/جم. تتطلب الرغاوي الصلبة بولي إيثرات ذات وزن جزيئي نسبي يتراوح بين 300-400 وقيمة هيدروكسيل تبلغ حوالي 450-550 مجم KOH/جرام.

يمكن للمركبات التي تحتوي على ثلاث ذرات هيدروجين نشطة، مثل الجلسرين، وثلاثي ميثيلول بروبان، و1،2،6-هيكسانتريول، وثلاثي إيثانول أمين، أن تكون بمثابة بادئ لثلاثي بولي إيثر، مع كون الجلسرين وثلاثي ميثيلول بروبان الأكثر استخدامًا. يبدأ عمومًا ثلاثي إيثر البولي إيثر الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في الرغاوي المرنة بالجلسرين (البروبان-1،2،3-تريول) من خلال بلمرة فتح الحلقة لأكسيد البروبيلين أو البلمرة المشتركة مع أكسيد الإيثيلين، مع وزن جزيئي نسبي يتراوح عادةً من 3000 إلى 7000 .

أثناء تحضير ثلاثيات البولي إيثر، في جهاز تعقيم ساخن بتركيز محفز قدره 0.5% KOH ودرجة حرارة التفاعل تبلغ 100°C، يتناقص متوسط ​​الوزن الجزيئي لثلاثي البولي أوكسي بروبيلين المركب مع زيادة النسبة المولية للبادئ إلى أكسيد البروبيلين. عندما تكون هذه النسبة المولية حوالي 1.21، يكون الوزن الجزيئي النسبي للبولي إيثر المركب حوالي 3000. غالبًا ما يكون الوزن الجزيئي الفعلي للبولي إيثرات المُصنّعة أقل من الوزن الجزيئي النظري، ويرجع ذلك أساسًا إلى تأثير المحفز ودرجة الحرارة. في البداية، يتفاعل المحفز KOH مع البادئ لإنتاج كحول البوتاسيوم والماء؛ يعمل الماء كبادئ ثنائي الوظيفة ويستهلك بعضًا من الأثير الحلقي، مما يؤدي إلى انخفاض الوزن الجزيئي الفعلي للبولي إيثر مقارنة بقيمة التصميم النظري. ولذلك، في حين أن زيادة كمية المحفز يمكن أن يؤدي إلى تسريع التفاعل، فإنه يمكن أيضًا خفض الوزن الجزيئي للبولي إيثر وزيادة الانحراف عن الوزن الجزيئي النظري.

تؤثر درجة حرارة التفاعل بشكل مباشر على عدم تشبع منتجات البولي إيثر. بمجرد أن تتشكل روابط مزدوجة غير مشبعة عند مجموعات نهايات البولي إيثر أثناء التفاعل، فإنها تفقد تفاعلها، مما يوقف نمو السلسلة وبالتالي يؤثر على الوزن الجزيئي للبولي إيثر.

عندما يتبلمر أكسيد البروبيلين تحت تحفيز المحفزات الأساسية مثل KOH، فإن مجموعات الهيدروكسيل في جزيئات البولي إيثر الناتجة تكون في الغالب هيدروكسيلات ثانوية. عند استخدام البولي إيثرات لتحضير رغاوي البولي يوريثان، يكون نشاط مجموعات الهيدروكسيل الطرفية أمرًا بالغ الأهمية لأنه يؤثر بشكل مباشر على معدل الرغوة وكمية المحفز المستخدم. نظرًا لأن نشاط الهيدروكسيل الأولي يبلغ حوالي ثلاثة أضعاف نشاط الهيدروكسيل الثانوي، فإن البولي إيثرات مع الهيدروكسيل الأولي يمكن أن تقلل من وقت المعالجة أثناء الرغوة وتزيد من معدل دوران الآلات، مع توفير أداء أفضل للشيخوخة الحرارية للرغوة الناتجة.

لتعزيز محتوى الهيدروكسيل الأولي لثلاثي بولي أوكسي بروبيلين، وزيادة تفاعل إيثر البولي إيثر، وتحسين امتزاج البولي إيثرات مع الماء أو الإيزوسيانات، صناعيًا، يتم استخدام بلمرة مشتركة لأكسيد البروبيلين بنسبة 10٪ -15٪ من أكسيد الإيثيلين، إما من خلال بلمرة مشتركة عشوائية أو بلمرة مشتركة. . تُستخدم البولي إيثرات ذات الوزن الجزيئي النسبي 3000-3500 والغطاء النهائي لأكسيد الإيثيلين المنخفض في الرغاوي المرنة القياسية، في حين تستخدم البولي إيثرات عالية النشاط ذات الوزن الجزيئي النسبي 5000-6500 والغطاء النهائي لأكسيد الإيثيلين العالي في الرغاوي المرنة العالية. مرونة الرغاوي المرنة. تم استخدام ثلاثيات بولي إيثر مشتركة عشوائية أو كتلية من أكسيد الإيثيلين وأكسيد البروبيلين على نطاق واسع في إنتاج رغاوي البولي يوريثان المرنة وشبه الصلبة.

البولي إيثرات عالية النشاط هي فئة من بوليولات البولي إيثر ذات التفاعلية العالية التي تم تطويرها في السبعينيات. يتضمن مبدأ التحضير إضافة مونومر أكسيد الإيثيلين المطلوب للتفاعل المستمر بعد انتهاء بلمرة أكسيد البروبيلين، وإدخال شرائح أكسيد الإيثيلين في نهاية سلسلة البولي أوكسي بروبيلين وتحويل الهيدروكسيلات الثانوية إلى هيدروكسيلات أولية لتعزيز التفاعلية، مما يتيح المعالجة الباردة للرغاوي المرنة. نظرًا للتركيب الهيكلي للبولي إيثر شبه النهائي، وظروف التفاعل، والبلمرة المتجانسة لأكسيد الإيثيلين، فمن الصعب تحقيق تحويل 100% من الهيدروكسيلات الثانوية إلى هيدروكسيلات أولية. تستخدم بوليولات بولي إيثر عالية النشاط الأكثر شيوعًا عادةً ثلاثي ميثيلول بروبان كبادئ، وتقع ضمن فئة بولي إيثر تريول، مع وزن جزيئي نسبي بشكل عام بين 4500-6500 ومحتوى هيدروكسيل أولي بنسبة 70%-90%. المحتوى الإجمالي لأكسيد الإيثيلين حوالي 10%-20%. تشمل البولي إيثرات الكلاسيكية عالية النشاط تلك ذات الأوزان الجزيئية النسبية 5000 (قيمة الهيدروكسيل 36 مجم KOH/g) و6000 (قيمة الهيدروكسيل 28 مجم KOH/g).

منذ تطويرها، أدت بوليولات البولي إيثر عالية النشاط إلى تقنيات معالجة جديدة مثل المعالجة الباردة وقولبة الحقن التفاعلية (RIM)، بالإضافة إلى منتجات الرغوة مثل رغاوي الجلد المتكاملة والرغاوي عالية المرونة. تعمل بوليولات البولي إيثر عالية النشاط كمواد أساسية لإنتاج رغاوي عالية المرونة ومُعالجة على البارد، ورغاوي مصبوبة متكاملة الجلد، ومطاطات RIM الخلوية الدقيقة. في السنوات الأخيرة، تسارع تطورها، مع تطبيقات واسعة النطاق واستخدام كبير، مما جعلها تدريجيًا كفئة عامة من البولي إيثرات. نظرًا لأن هذه البولي إيثرات تشتمل على مجموعات أكسيد البولي إيثيلين داخل سلاسل البولي أوكسي بروبيلين أثناء التصنيع، فقد تحسنت قابليتها للامتزاج مع الماء وثنائي إيزوسيانات بشكل ملحوظ. ومع ذلك، نظرًا للتفاعلات الجانبية الواضحة في تخليق البولي إيثرات ذات الوزن الجزيئي العالي المحفز بواسطة KOH، مما يؤدي إلى تكوين ثنائيات وأحادية، فإن الوظيفة أقل بكثير من 3. إن استخدام مجمعات السيانيد ثنائية المعدن كعوامل حفازة لتوليف البولي إيثرات منخفضة عدم التشبع والوزن الجزيئي العالي يمكن أن يزيد من وظائف البولي إيثرات ويعزز أدائها بشكل كبير.

تتميز بوليولات بولي إيثر الرغوية الصلبة التي تبدأ بالجلسرين عادةً بوظيفة أقل، مما يؤدي إلى تكوين أبطأ للشبكات المترابطة مقارنة ببوليولات بولي إيثر عالية الأداء، وبالتالي توفير قابلية أفضل للتدفق للمواد الرغوية الصلبة.