بلاستيك البولي يوريثان

بلاستيك البولي يوريثان

ظهرت هذه اللدائن في ألمانيا خلال الحرب العالمية الثانية عام ١٩٤٠ م على يد العالم باير Byer و كانت الغاية منها مزاحمة ) البولي إميد ٦٦ (PolyImide الذي سبق و جوده في الولايات المتحدة الأمريكية تحت إسم النايلون . ولقد لاقى هذا البوليمر استخدامات محدودة في ألمانيا في مجال الألياف الصناعية في بادئ الأمر وذلك لارتفاع سعره بالمقارنة مع بوليمرات أخرى ذات صفات مماثلة ( النايلون ) نظراً لارتفاع سعره ، لذلك لم ينتشر استعماله بكثرة في ذلك الوقت، ولقد استمرت الدراسات في ألمانيا إبان الحرب العالمية الأولى لتطوير الاستخدامات الأخري لهذا المنتج، ولقد توصلوا إلى أن له استعمالات كثيرة منها في مجال الطلاء وصناعة اللواصق وصناعة الاسفنج الصلب المستخدم في حفظ الأجهزة والألات أثناء النقل، وبعد أن تسربت المعلومات عن هذه المواد بعد نهاية الحرب لاقت الإعجاب في كثير من للدول الأخرى، واستمرت الدراسات وتم تطوير المنتج وبدأ استخدام البوليمر في صناعة الاسفنجات المرنة في أوائل الخمسينات من القرن الماضي. تتواجد لدائن البولي يوراثان على عدة أشكال منها الرغوي عالي المرونة مثل الأسفنج ومنها الرغوي الاقل مرونة ، و منها أيضاً غير الرغوي الذي يصلح للتشكيل والتصنيع بطريقة الصب أو البثق .
تحضير البولي يوريثان
يتم تحضير لدائن البولي يوريثان عادة بتفاعل مركب يحتوي على مجموعتين أو أكثر من مجموعات الأيزوسيانات مع مركب يحتوي على ذرة هيدروجين نشطة كما في الجلايكولات أو غيرها من المركبات عديدة الهيدروكسيل . و من أمثلة : مركبات الأيزوسيانات المستخدمة في التحضير مركب : ثنائي أيزوسيانات الطولوين Toluene di-Isocyanate و يرمز له بالرمز ( T D I ) أما مركب متعددة اليهدروكسيل فعادة يمثلها مركب إيثيلين جليكول او الجلسرول، Ethylene Glycol ويتم التحضير بناءاً على التفاعل الكيميائي كما موضح بالمعادلات التالية: إن كيمياء وتكنولوجيا البولي يوريثان بسيطة جداً من حيث المبدأ ولكنها معقدة تكنولوجياً ويمكن تناولها باختصار: يعتبر البولي يوريثان بوليمر إضافة و لكن تتم عملية تحضير عن طريق بلمرة النمو التدريجي Stepwise polymerization يتم تحضير البولي يورثان الرغوي الذي يعرف باسم ،الأسفنج الصناعي ،بخلط البولي أكسيد بروبلين كرايول مع ثنائي أيزوسبانات الطولوين في وجود الماء و بعض المواد الأخرى مثل : بيوتيل القصدير و الذي يعمل كمادة منشطةللتفاعل ( عامل مساعد) . كذلك يضاف إلى خليط مركب هالوجين مثل ثلاثي كلوروفلوروميثان الذي يساعد على انتفاخ البولي يورثان الناتج و تكوين الرغوة . وعند استخدام مركب ثنائي أيزوسبانات ثنائي فينيل الميثان في هذا التفاعل ينتج بولي يوريثان أقل مرونة ،أما في غياب الماء ينتج بولي يورثان غير رغوي . وتحضر لدائن البولي يورثان غير الرغوية على هيئة حبيبات تصلح للصب في قوالب أو للبثق منها مثل اللدائن المتلدنة حرارياً و تتصف بمقاومتها للزيوت و الهيدروكربونات الاليفاتية . أما البولي يورثان المرن الذي يسمى بالأسفنج الصناعي فينتج عادة على هيئة أنواع مختلفة السُمك. كذلك يوجد نوع منه يحضر بتفاعل الأيزوسيانات مع بولي أستر ويعرف باسم( اليوريثان الإستري ) و هذا النوع يتميز بقوه شديدة و بمتانة كذلك يوجد نوع من البولي يوريثان يحضر بتفاعل الأيزوسيانات مع بولي إيثر و يعرف باسم ،اليوريثان الايثري،و يتميز بمرونته العالية . و في الشكل التالي : توضيح عملية إنتاج البولي يورثان الصفات ١. يتميز بلاستيك البولي يوريثان بدرجة عالية من مقاومته للاحتكاك مع درجة عالية من المرونة . ٢. يتميز كذلك بمقاومته الزيوت و الشحوم و المذيبات العضوية . ٣. و قد تم إستعماله في الأعمال الأنشائية و في تصنيع الاثاث الخفيف .

https://1.bp.blogspot.com/-LaQ6gbab4...%25D9%2586.PNG

الاستخدامات الصناعية هذا البوليمير يمكن إستخدامه صناعياً في عدة إستخدامات كما يأتي :
1-استخدامه كمواد رغوية و كمواد ومطاطية - الأسفنج الصناعي FOAMED RUBBER يستخدم البولي يوريثان في صناعة الرغوة الاسفنجية المستعملة في أغراض العزل، وأهم ما يميز رغوة البولي يوريثان في هذا المجال، هو قابليتها لتكوين الرغوة في نفس مكان استخدامها، وبهذه الطريقة تمتلئ كافة التجاويف مهما تعقدت أشكالها. ، و يمكن أن يكون في صورة رخوة أو صورة جامدة يعتمد على نوع و عدد الوصلات الجانبة بداخل البوليمر ، ويصنع كالآتي: أ-
تحضر مادة متوسطة من البلمر Oligomer ( بلمر له وزن جزيئي منخفض – من 10000 : 20000 )، بلمر يحتوي على مجموعات هيدروكسيلية على طرفي السلسلة ، ويمكن أن يكون هذا البلمر عبارة عن بلمر بولي استر يتكون من تفاعل مونمر ايثيلين جليكول مع حمض الأديبك Adpic acid أو يمكن أن يكون بولي ايثير أو خليط من البولي استر مع بولي أميد ب- يفاعل البلمر المتوسط مع مونمر الـ داي أيزو سيانات ليعطي بوليمر أولي Prepolymer. ( مونمر الداي أيزو سيانات المستخدم يمكن أن يكون : ( 2,4 ) طوليو داي أيزو سيانات ، أو ( 4,4 ) بنزيدين داي أيزوسيانات أو ( 1,5 ) نافثالين داي أيزوسيانات حـ - يتم عملية فلكنة للبلمر الأولي وذلك بتفاعله مع جليكول أو داي أمين أو حمض ثنائي أو كحول أميني. وعند استخدام الماء فإنه يتفاعل مع مجموعة (–NCO ) ويكون روابط عرضية بين مركبات البوليمر وينتج غاز ثاني أكسيد الكربون الذي يتسبب في نفخ البوليمر وإنتاج الرغوة. R – NCO + H2​O —› R- NH​​2 + CO2 و يستخدم في صناعة نعول وكعوب الأحذية و الأحذية الحديثة وفي كل أغراض التنجيد وكبديل للأسفنج الطبيعي
2- الألياف الصناعية SYNTHETIC FIBERS وينتج البوليمر في صورة خليط لإنتاج خيوط مطاطية تستخدم في نسيج ألبسة الأستحمام ( المايوهات ) وقد حلت محل خيوط المطاط العادي و تعرف باسم خيوط سباندكس
Spandex . 3- مواد التغطية والطلاء COATING MATRIALS يستخدم في تغطية أرضيات النوادي والملاعب و ذلك نظراً لمقاومة البولي يورثان العالية للأحتكاك ، كما يستخدم في عمل دبابيس لعبة البولينج وفي تغطية قضبان المغناطيس التي تستخدم في التقليب الكيميائي Magnetic Stirrers كما يدخل في الاستخدامات البحرية و الملاحة نظرا لشدة مقاومته للعوامل الجوية .
4- الجلد الصناعي POROMERICS يستخدم البولي يوريثان في صورة تركيبية تتكون من طبقتين و تعطي شكل الجلد الطبيعي ويستخدم في صناعة الأحذية الغالية الثمن العالية الجودة . يصنع هذا الجلد الصناعي من طبقة أساسية وسطى تغطى من جهتيها بشبكة ( غير منسوجة ) من ألياف التفلون ثم يغلف الجلد المحضر بطبقة من البولي يوريثان المسامي، ويخرم الجلد بالإبر الدقيقة لعمل منافذ تهوية ثم يغلف بعد ذلك بطبقة من البولي يوريثان المسامي مخلوطاً معه نسبة بسيطة من كلوريد البولي الفينيل PVC ، وفي بعض الأحيان تضاف طبقة من نسيج بين طبقة التغطية النهائية وطبقة الطبقة الأساسية.
5- أعمال التشييد والبناء وفي الألات تستعمل رغوة البولي يوراثان الاقل مرونة و التي يدخل في تركيبها ثنائي إيزوسيانات ثنائي الفينيل الميثان في صناعة الجدران و في أعمال البناء الجاهز كما تستعمل في الوقت الحاضر هي في صناعة الاسفنجات المرنة المستخدمة في صناعة الأثاث المنزلي وفي مقاعد السيارات وفي والثلاجات و غيرها .