بوليولات البولي إيثر الخاصة - بوليولات البوليوريا

يتم تشتيت جزيئات البوليوريا في البولي إيثر من خلال تفاعل الديامينات أو الهيدرازين مع ثنائي إيزوسيانات في بوليولات البولي إيثر، لتكوين بوليولات البوليوريا (يشار إليها أيضًا باسم "تشتتات PHD" باللغة الألمانية). تعد بوليولات البوليوريا هذه نوعًا من البوليول المعدل بالبوليمر المستخدم لتعزيز قدرة تحمل المواد الرغوية. أثناء تكوين البوليوريا، تتفاعل بعض مجموعات الإيزوسيانات الطرفية في سلاسل اليوريا مع مجموعات البولي إيثر الهيدروكسيل، مما يؤدي إلى تكوين بوليمرات مشتركة من اليوريا واليوريتان. وبالتالي، تحتوي البوليولات المعدلة بالبوليوريا على ثلاثة مكونات هيكلية: البولي إيثر غير المعدل، ومشتتات البوليوريا، وبوليمرات اليوريا-يوريتان.

تشتمل عملية تحضير بوليولات البوليوريا في الموقع من خلال البلمرة التدريجية للهيدرازين وTDI في بوليولات البولي إيثر على تسخين البوليولات ذات محتوى الهيدروكسيل الأولي العالي، وخلطها مع محلول مائي من الهيدرازين في مفاعل مقلب، وإضافة TDI بكمية مكافئة من الناحية المتكافئة للهيدرازين، السماح لخليط التفاعل بالارتداد تحت حرارة التفاعل، وتبريد المفاعل، واستخدام الفراغ لإزالة الماء الزائد. يبلغ المحتوى الصلب لبوليولات البوليوريا (نسبة TDI والهيدرازين في البوليول) عادةً 20%.

إن بوليولات البولي إيثر الأكثر استخدامًا كقاعدة لتخليق بوليولات البوليوريا هي بوليولات بولي إيثر نشطة للغاية ذات وظيفة 3، وقيمة هيدروكسيل حوالي 34 مجم KOH/جم، وجزء مولي هيدروكسيل أولي أكبر من 70%. كما تم الإبلاغ عن البوليسترات على أنها بوليولات أساسية في الأدبيات. يمكن استخدام الإيثيلينديامين، والهيكسامثيلينديامين، والبي فينيلينديامين، والهيدرازين، وN،N'-ثنائي ميثيل هيدرازين، وهيدراتها لتخليق بوليولات البوليوريا، على الرغم من أن الإنتاج الصناعي يستخدم عادة هيدرازين الهيدرازين. لمنع الترسيب أثناء التخزين بسبب الكثافة العالية لجزيئات البوليوريا مقارنة بالبولي إيثر، يمكن استخدام زيادة طفيفة في الإيزوسيانات بالنسبة للمجموعات الأمينية لتوليد بوليمرات مشتركة إضافية من اليوريا-يوريتان، والتي تعمل على تثبيت التشتت.

يمكن تحضير بوليولات البوليوريا باستخدام الطرق الدفعية أو المستمرة. في الطريقة الدفعية، يتم أولاً تشتيت الديامين في بوليولات بولي إيثر، ثم تتم إضافة الإيزوسيانات ببطء تحت التحريك القوي. تستغرق هذه الطريقة وقتًا طويلاً، ويصعب التحكم فيها، وتؤدي إلى لزوجة أعلى، ولكنها أسهل في التنفيذ للإنتاج. في الطريقة المستمرة، يتم ضخ الأيزوسيانات والبولي أمينات والبوليولات بنسبة ثابتة في غرفة الخلط من أجل الخلط السريع. إن مفتاح ضمان جودة المنتج هو التشتت الشامل للثنائي الأمين في البولي إيثر والتحكم الدقيق في مدى تفاعل اليوريتان. يجب التحكم بشكل صارم في وقت التلامس بين الأيزوسيانات والبولي إيثر قبل الخلط مع مشتت الديامين. يستخدم الإنتاج الصناعي الأجنبي لبوليولات البوليوريا في المقام الأول الطريقة المستمرة، على الرغم من أنها تتطلب استثمارات أعلى في المعدات.

تعتبر بوليولات البوليوريا مناسبة للرغاوي الناعمة عالية المرونة، والرغاوي شبه الصلبة، والرغاوي المرنة، والرغاوي الصلبة. عند استخدامها في المواد البلاستيكية الرغوية عالية المرونة، فإنها توفر فوائد مماثلة لبوليولات البوليمر، بما في ذلك تحسين استقرار نظام الرغوة، وتكوين الخلايا المفتوحة، وتعزيز قدرة تحمل الرغوة. كما أنها تزيد من معدل التبلور الأولي للرغوة، مما يقلل الكمية المطلوبة من المحفز، ويمنح الرغوة خصائص مثبطات اللهب، مما يتيح للمنتج النهائي تحقيق مقاومة اللهب ذاتية الإطفاء حتى بدون إضافة مثبطات اللهب.

ومع ذلك، فإن ارتفاع تكلفة إنتاج بوليولات البوليوريا قد حد من تطبيقها، مما أدى إلى انخفاض حجم الإنتاج نسبيًا.

يتم إنشاء نوع آخر من بولي إيثر بوليول المعدل، يسمى PIPA، عن طريق تفاعل بولي إيثر بوليول مع ثلاثي إيثانول أمين (TEA) عند 20°C، ثم يتم إضافة TDI سريعًا لتكوين بوليولات بولي إيثر معدلة بالبولي يوريثين. ويكتمل التفاعل، المحفز بواسطة ثنائي بوتيل القصدير الموسع، في الداخل 3–5 دقائق. تكون كمية الإيزوسيانات المضافة بشكل عام أقل من المطلوب للتفاعل مع مجموعات TEA الهيدروكسيل، مع نسبة TEA/TDI نموذجية تبلغ حوالي 1:1.