بولي كابرولاكتون بوليول

بالإضافة إلى بوليولات البوليستر المعتمدة على حمض الأديبيك، يستخدم البولي يوريثان عالي الأداء ورغوة البولي يوريثان المرنة بوليولات البولي كابرولاكتون (PCL). يتم تصنيع PCL من خلال البلمرة الحفزية لفتح الحلقة ε- الكابرولاكتون في وجود بادئ الديول (البوليول). تعتمد وظيفته على وظيفة بادئ البوليول المستخدم.

على غرار تحضير بوليولات البولي إيثر، يمكن تصميم الوزن الجزيئي ووظيفة PCL عن طريق ضبط نوع وكمية البادئات، مما يتيح تخليق PCL المناسب لرغاوي البولي يوريثان المرنة وشبه الصلبة والصلبة. على سبيل المثال، يتم استخدام PCL ذو الوزن الجزيئي المتوسط ​​المشتق من جلايكول الإيثيلين، أو الجلسرين، أو ثلاثي ميثيلول بروبان في اللدائن المرنة والرغاوي المرنة. يمكن استخدام ثلاثي بولي كابرولاكتون ذو الوزن الجزيئي حوالي 3000 في تصنيع رغاوي البولي يوريثان المرنة.

على سبيل المثال، تفاعل 169 جزءًا من ثنائي الميثيل ε-كابرولاكتون، 4.8 أجزاء من جلايكول الإيثيلين، و0.09 أجزاء من محفز أكسيد ثنائي بيوتيلتين تحت النيتروجين عند 170°C لمدة 4.5 ساعات ينتج PCL سائل لزج عديم اللون بقيمة هيدروكسيل تبلغ 48 مجم KOH/g وقيمة حمض تبلغ 2.1 mgKOH/g. تُظهر منتجات البولي يوريثين المصنعة من PCL القوة الميكانيكية العالية، ومقاومة التآكل الممتازة، ومقاومة الزيت للبولي يوريثان التقليدي المعتمد على البوليستر، بينما تمتلك أيضًا مقاومة فائقة للتحلل المائي ومرونة منخفضة الحرارة للبولي يوريثان المعتمد على البولي إيثر.

إن لزوجة ثنائيات البولي كابرولاكتون أقل بكثير من لزوجة البوليسترات القائمة على حمض الأديبيك، مما يجعلها أسهل في الاستخدام وتحسين مقاومة درجات الحرارة المنخفضة، ومقاومة التحلل المائي، واستقرار الأبعاد للرغاوي. ومع ذلك، فإن PCL مكلف نسبيًا ونادرا ما يستخدم بمفرده لإنتاج رغاوي البولي يوريثان. يتم استخدامه بشكل أساسي في رغاوي البولي يوريثان المرنة ومطاط البولي يوريثان الخلوي الصغير ذو المتطلبات الخاصة. يمكن أيضًا مزجه مع بوليسترات أساسها حمض الأديبيك أو استخدامها لتعديل الأخيرة باستخدام الكابرولاكتون لإضفاء مقاومة جيدة لدرجة الحرارة المنخفضة والتحلل المائي للبوليستر.

مثال على تخليق البوليستر المختلط المعدل يتضمن تسخين 730 جزءًا من حمض الأديبيك، و570 جزءًا من ε-كابرولاكتون، و357 جزء من جلايكول الإيثيلين تحت جو من النيتروجين 160°C أثناء إزالة الماء المتكثف تدريجيًا. عندما ترتفع درجة الحرارة إلى 180–190°C، يستمر التفاعل تحت ضغط مخفض لفترة لإنتاج بوليستر لزج بني فاتح بقيمة هيدروكسيل تبلغ 40 مجم KOH/ جم وقيمة حمض تبلغ 1.4 مجم KOH/ جم.

يمكن استخدام بوليول بولي كابرولاكتون عالي القيمة منخفض الهيدروكسيل، عالي الأداء، تم تصنيعه باستخدام بنتايريثريتول أو سوربيتول كمواد بادئة لتحضير رغاوي البولي يوريثان الصلبة. نظرًا لأن معظم محفزات بولي هيدروكسي هذه عبارة عن مواد صلبة، فإن البلمرة تمثل تحديًا وتتطلب إضافة المذيبات. على سبيل المثال، خلط 1160 جزءًا من بنتا إريثريتول، و2580 جزءًا من ε- كابرولاكتون، و 200 جزء من البنزين تحت النيتروجين والتحريك أثناء التسخين، يليه إضافة جزأين من كلوريد البنزويل والحفاظ على درجة الحرارة عند حوالي 190°C حتى تكون قيمة الحمض أقل من 2 ملجم كوه/جم، ينتج بوليولات PCL بعد إزالة المذيب وعدم التفاعل ε- كابرولاكتون تحت ضغط منخفض.

تتميز رغاوي البولي يوريثان الصلبة المصنوعة من PCL بثبات حراري ممتاز. على سبيل المثال، تظهر رغوة البولي يوريثان المصنعة من PCL باستخدام TMP كبادئ وPAPI كإيزوسيانات خسارة في الوزن بنسبة 3% فقط بعد 24 ساعة عند 204°ج و17% بعد 312 ساعة. تبلغ قوة الضغط 1.49 ميجا باسكال 149°C و 0.63 ميجا باسكال عند 204°C.