پلی یورتان

Polyurethane به دسته‌ای از مواد شیمیایی اطلاق می‌شود که از واکنش پلی ال‌ها و ایزوسیانات‌ها به‌ عنوان مواد اصلی تشکیل دهنده ساخته می‌شوند.

کشف پلی یورتان

پلیمر پلی‌ یورتان ها را اولین بار اوتو بایر در سال ۱۹۳۷ در آلمان کشف نمود و بعد از آن این مواد با داشتن خواص ویژه پیشرفت بسیار زیادی را در انواع صنایع جهان داشتند. اولین پلی‌ یورتان ، از واکنش دی‌ایزوسیانات تولید شدند. آلیتان‌ها ترکیباتی هستند که در ساختار آن‌ها پیوند اورتانی وجود دارد.

پلی یروتان (PU) نام عمومی پلیمرهایی است که دارای پیوند اورتانی می‌باشند. پیوند یورتانی از طریق واکنش افزایشی بین یک گروه ایزوسیانات و یک ترکیب دارای هیدروژن فعال مثل گروه هیدروکسیل تشکیل شده‌است. گروه‌های ایزوسیانات به شدت واکنش پذیر بوده و به همین علت پیشرفت واکنش آن‌ها نیاز به افزایش دما ندارد. (واکنش در دمای محیط صورت می‌گیرد) مهم‌ترین ویژگی این گروه از پلیمرها این است که پس از واکنش ساختاری پایدار به وجود می‌آید. در مجموع، پلی یورتان در اشکال مختلف مانند: فراورده‌های فوم، فیلم، الاستومرها، پودرها، مایعات و امولسیون‌ها قابل تولید هستند. ترکیباتی که دارای گروه ایزوسیانات هستند عبارتند از:

• ۲و۴ یا ۲و۶ تولوئن دی ایزوسیانات
• ۴و۴ یا ۲و۴ دی فنیل متان دی ایزوسیانات
• ۱و۶ هگزا متیلن دی ایزوسیانات

علاوه بر موارد ذکر شده، ترکیبات ایزوسیاناتی دیگری نیز وجود دارند. ترکیباتی که دارای دو گروه هیدروکسیل (OH) یا بیشتر باشند را پلی اُل می‌نامند و به‌طور معمول از گونه‌های زیر استفاده می‌شود:

• پلی اتر پلی ال
• پلی استر پلی ال
• پلی کربنات پلی ال
• پلی کاپرولاکتون پلی ال

به علاوه، به جای گروه‌های هیدروکسیل، ترکیباتی مثل اسیدهای کربوکسیلیک و آمین‌ها که دارای هیدروژن فعال هستند نیز می‌توانند در ترکیب با ایزوسیانات ها مورد استفاده قرار گیرند. به همین دلیل، زمانی‌که صحبت از پلی‌ یورتان می‌شود، می‌توان گفت که گونه‌های بی شماری از آن‌ها وجود دارد. با توجه به آنچه گفته شد می‌توان نتیجه گرفت، پلی یورتان در موارد گوناگونی مانند: فوم‌های نرم، فوم‌های سخت، الاستومرها، چسب‌ها، روکش‌ها و پایه‌های رنگی بکارگرفته می‌شوند.

کاربردهای پلیمر پلی یورتان

پلی یورتان ها به شکل‌های مختلف از جمله فوم‌های نرم، فوم‌های سخت؛ الاستومرها، ترموپلاستیک الاستومرها، رزین، رنگ، پوشش و… در دنیا کاربرد دارند. یکی از کاربردهای پلی یورتان ها  استفاده به عنوان پوشش لوله‌های مدفون در خاک با هدف حفاظت در برابر خوردگی می‌باشد.

پلی یورتان مورد استفاده در این روش، از نوع ۱۰۰٪ جامد و با مواد اولیه پلی یورتان در شرایط کاربری خاص مانند دمای بالای خط لوله یا تعمیرات پوشش اصلی کاربرد دارند و کمتر به عنوان پوشش اصلی خطوط انتقال استفاده می‌شوند.

استفاده از پوشش‌های پلی یورتان جهت پوشش داخلی خطوط انتقال کاربرد بسیار محدودی داشته و به علت آزادک ردن ترکیبات سمی ایزوسیانات جهت پوشش داخلی توصیه نمی‌گردد. کاربرد ترکیبات پلی یورتان نیز به‌طور پیوسته رو به توسعه است.

ماستیک‌های پلی یورتان و سیلیکون با توجه به خواص شیمیایی و مکانیکی خود داری کاربردها مختلفی می‌باشند. در کانال ها و مخازن آب و فاضلاب، کف‌سازی سالن‌ها، پیاده‌روها، درز قطعات پیش‌ساخته و کلیه درزهایی که باید در برابر نفوذ آب و دیگر مایعات محافظت گردد و همچنین برای ساخت زیره کفش استفاده می‌شود

چگونگی ساخت ترکیبات پلی‌اورتان

آمیختن پلی‌ یورتان با پلی اوره امری متداول است و روندی رو به رشد دارد. پلی‌ یورتان‌ دسته‌ای از پلیمرهای پر مصارف با خواص عالی هستند. به همین خاطر، طراحان و متخصصان صنایع پوشش دهی به خوبی توان بهره‌برداری از این ترکیبات را در کاربردهای گوناگون دارند از جمله پوشش‌های شفاف برای پوشش دهنده‌های تک لایه مخصوص بام‌ها و رنگ‌های مورد استفاده برای مشخص کردن محل گذر عابرین پیاده و…

مقاومت پلی‌یورتان‌ها در برابر سایش ضربه و ترک خوردگی بسیار خوب است، از جمله ویژگی‌های آن‌ها پخت سریع و کامل در دمای محیط است. پلی‌یورتان‌ها آلیفاتیک از انواع آروماتیک گرانتر هستند. به همین خاطر انواع آروماتیک و نمونه‌های اپوکسی دار در استرها، رنگ‌های پایه و پوشش‌های رابط بکار می‌روند. در حالی که آلیفاتیک‌ها ویژه پوشش نهایی هستند.

استفاده از پوشش‌های محافظ برای جلوگیری از پدیده خوردگی در ساختارهای فولادی که آستر و پوشش پایه آن‌ها از نوع سامان‌های اپوکسی دار است، نمونه‌ای از کاربردهای مهم پلی‌یورتان محسوب می‌شوند.

مورد دیگر، سامانه‌های پوشش دهنده کف است که در آن‌ها نیز انواع پوشش‌های پایه را می‌توان بکار برد، گاهی پوشش نهائی از نوع یورتان برای لایه نهایی کف نیز کفایت می‌کند. کاربرد پلی‌ یورتان‌ها و پلی اوره‌ها در کفپوش‌ها انواع فناوری کاربرد پوشش‌های کف همگی بر دو اصل استوارند. یکی از آن‌ها فناوری فیلم نازک است که یک یا چند پوشش با ضخامت حدود ۵۰ تا ۱۲۵ میکرون روی سطح کف پوشش داده می‌شود. درزگیری و غبارزدایی نیز از جمله مراحل مهم در این روش محسوب می‌شوند که هدف نهایی آن‌ها رسیدن به کفپوش‌هایی با طرح‌های ریز و مزین است.

پلی یورتان پلیمری پرکاربرد

در اواخر سال ۱۹۸۰ تعدادی از دانشمندان شیمی، ساختار و مورفولوژی سطح پلی‌ یورتان ها را مورد بررسی قرار دادند و به تدریج روش‌های جدید پوشش دهی سطح به همراه پیوندهای مواد دیگر به سطح پلی‌ یورتان‌ها، با هدف بهبود سازگاری با خون ابداع شد.

الاستومرهای پلی‌ یورتانی، خانواده‌ای از کوپلیمرهای توده‌ای بخش شده‌است که کاربردهای مهمی در زمینه‌های گوناگون صنعتی و پزشکی پیدا کرده‌است. اولین پلی‌ یورتان، از واکنش دی ایزوسیانات آلیفاتیک با دی آمین به دست آمد. اتو بایر و همکارانش اولین بار این پلی یورتان را معرفی نمودند که به شدت آب دوست بود و بنابراین به عنوان پلاستیک یا فیبر نمی‌توانست مورد استفاده قرار گیرد. واکنش بین دی ایزوسیانات‌های آلیفاتیک و گلیکول‌ها منجر به تولید پلی‌ یورتانی با خصوصیات پلاستیکی و فیبری گردید. به دنبال آن، با استفاده از دی ایزوسیانات آروماتیک و گلیکول‌های با وزن مولکولی بسیار بالا، پلی‌ یورتانی به دست آمد که خانواده مهمی از الاستومرهای ترموپلاستیک به‌شمار می‌رود.

خواص یورتان‌ها از مواد ترموست بسیار سخت تا الاستومرهای نرم تغییر می‌کند. از پلی‌اورتان‌های ترموپلاستیک، در ساخت وسایل قابل کاشت بسیار مهمی استفاده می‌شود، چرا که دارای خواص مکانیکی خوب نظیر استحکام کششی، چقرمگی، مقاومت به سایش و مقاومت به تخریب شدن، به علاوه زیست سازگاری خوب می‌باشند که آن‌ها را در گروه مواد مناسب جهت کاربردهای پزشکی قرار می‌دهد.

سلامتی و ایمنی

پلیمر پلی یورتان کاملاً واکنش یافته از نظر شیمیایی بی اثر است. هیچ محدودیتی برای قرار گرفتن در معرض پلی یورتان در ایالات متحده توسط OSHA (اداره ایمنی و بهداشت کار) یا ACGIH (کنفرانس آمریکایی بهداشت کارگران صنعتی) تعیین نشده است. این مسئله توسط OSHA به دلیل سرطان زایی تنظیم نشده است. پلیمرهای پلی یورتان یک جامد قابل احتراق است و در صورت قرار گرفتن در معرض شعله باز این اتفاق رخ می دهد. در اثر تجزیه در هنگام آتش سوزی، پلی یورتان می تواند علاوه بر اکسیدهای ازت ، ایزوسیانات ها و سایر محصولات سمی مقادیر قابل توجهی از مونوکسید کربن و هیدروژن سیانید تولید کند.

به دلیل اشتعال پذیری مواد، باید با استفاده از بازدارنده های شعله (عایق)، (حداقل در مورد وسایل منزل) این مشکل را برطرف کرد، که تقریبا همه آنها مضر تلقی می شوند. بعدها کالیفرنیا بیانیه ای صادر کرد که در آن به اکثر فوم های پلی یورتان اجازه می داد تست های اشتعال پذیری را بدون استفاده از بازدارنده های شعله بگذرانند، موسسه سیاست گذاری علوم سبز اظهار می دارد:

“گرچه استاندارد جدید بدون بازدارنده های شعله قابل انجام است، اما استفاده آنها ممنوع نیست. مشتریانی که مایل به کاهش وجود بازدارنده های شعله هستند می توانند به دنبال برچسب TB117-2013 روی مبلمان باشند و فروشندگان باید تأیید کنند که این محصولات حاوی مواد بازدارنده شعله نیستند.

قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی که ممکن است در طول یا بعد از استفاده از پاشش فوم پلی یورتان (مانند ایزوسیاناتها) ساطع شود برای سلامتی انسان مضر است و به همین دلیل در طی و بعد از این فرآیند احتیاط های ویژه ای لازم است.

کاربردهای پلیمر پلی‌ یورتان

با استفاده از پلی اترها به عنوان پلی ال، در سنتز پلی‌ یورتان می‌توان اندام‌های کاشتنی طولانی مدت تهیه نمود، که در قلب مصنوعی، کلیه مصنوعی، ریه مصنوعی، هموپرفیوژن، لوزالمعده مصنوعی، فیلترهای خونی، کاتترها، عروق مصنوعی، بای پس سرخرگ‌ها یا سیاهرگ‌ها، دندان و لثه، بیماری‌های ادراری، ترمیم زخم، رساندن یا خارج کردن مایعات، نمایش فشار عروق، آنژیوپلاستی، مسدود کردن عروق، جراحی عروق آئورت و کرونری، دریچه‌های قلب سه لتی و دولتی کاربرد دارند.

در صورتی که از پلی اترها به عنوان پلی ال، در سنتز پلی‌ یورتان استفاده شود، پلی‌ یورتان‌های زیست تخریب پذیر تهیه می‌شود که به‌طور مثال در کانال هدایت بازسازی عصب، ساختارهای قلبی –عروقی، بازسازی غضروف مفصل و منیسک زانو، برای تعویض و جایگزینی استخوان اسفنجی، در سیستم‌های کنترل شده رهایش دارو و برای ترمیم پوست کاربرد دارد.

پلی یورتان به صورت فوم پاششی کاربرد زیادی در عایق کاری ساختمان‌ها دارد. گفته می‌شود فوم پلی یورتان بهترین عایق شناخته شده در جهان از نظر ضریب انتقال حرارت است.

یکی از معایب فوم‌های پلی یورتان شعله‌پذیری این مواد است ولی به تازگی روش‌هایی برای حل این مشکل ابداع شده که از این میان می‌توان به روکش سیمانی یا پلاستر و استفاده از فرمولاسیون‌های جدید فوم‌های پلی یورتان نسوز اشاره کرد که قیمت بالاتری دارند.

نحوه به‌کارگیری پلی اورتان

پلی یورتان به عنوان یک عایق بسیار مناسب شناخته شده‌است که کاربردهای آن با تغییر دانسیته و سلول بندی متغیر می‌باشد. این مواد می‌تواند به عنوان عایق صوت (مواد سلول باز) یا عایق حرارت (مواد سلول بسته) استفاده شود. عایق کاری به کمک پلی یورتان عموماً یا به صورت پاشش یا تزریق یا پنل پیش‌ساخته می‌باشد.

خواص پلی یورتان

• چسبندگی فوق‌العاده بالا با انواع سطوح
• مقاومت بالا در برابر عوامل خورنده محیطی و جوی
• حفظ قابلیت انعطاف در دامنه وسیع دمایی
• در درزهای عمودی شره نمی‌کند
• غیر سمی و داری تاییدیه مصرف در مجاورت آب آشامیدنی
• این محصولات در بسته‌بندی سوسیس شکل با حجم 600cc تولید شده و استفاده می‌گردد.
• با توجه به اینکه این محصول در مجاورت رطوبت با سرعت بیشتری خشک می شود، در زمان نگهداری و اجرا میزان رطوبت محیط بسیار مهم می‌باشد تا از خشک نشدن در زمان نگهداری و چسبیدن به درزها در زمان اجری آن‌ها اطمینان حاصل شود.

پلی یورتان و پلی استایرن

ابزار پیش‌ساخته دکوراتیو پلی یورتان و پلی استایرن با دانسیته بالا در انواع ابزار گلویی، نور مخفی، پروفیل‌های قاب، قرنیز، قاب‌های پیرامونی در و پنجره، طاقچه‌ها، گل‌ها و گنبدهای زیبای سقفی، ستون و سرستون. جهت ایجاد طرح‌ها و جلوه‌های زیبا و طبیعی در سبک‌های معماری مدرن برای معماران و سازندگان

ابزارهای پلی یورتان و پلی استایرن جایگزین مناسب گچ بری سنتی با وزن بسیار سبک و صرفه اقتصادی و سرعت نصب بالا.

ابزار پیش‌ساخته دکوراتیو پلی یورتان قابل استفاده در تمامی ساختمان‌ها اعم از ساختمان‌های در حال نوسازی، بازسازی، ساختمان‌های با مصالح سنتی و یا با مصالح سبک و نوین و به ویژه ساختمان‌های با سبک معماری مدرن می‌باشد . این محصول که در قالب طرح گچ بری‌های ساختمانی می‌باشد با توجه به نوع طرح بسیار متنوع و جذاب بوده که مورد استقبال عمومی قرار گرفته‌است.

ابزار گلویی کنج پلی یورتان. ابزارهای سطوح صاف پلی یورتان. ستون و سرستون دکوراتیو پلی یورتان. گل سقف در دکوراسیون داخلی. ابزار دکوراتیو

ابزارهای پیش‌ساخته با نصب سریع و کیفیت بالا و وزن سبک. قرنیز منعطف مناسب برای سطوح منحنی شکل/گچ بری پلی یورتان/ستون پلی یورتان/نرده سبک

• هزینه کمتر، وزن بسیار سبک
• حمل و نقل آسان، قابلیت عبور تجهیزات ساختمانی (کابل، لوله سیم و …)
• قابلیت ترمیم‌پذیری، عدم تغییر رنگ و ترک خوردگی با گذشت زمان
• نصب سریع و آسان در کوتاه ترین زمان ممکن (بدون جابجایی در وسایل محل مورد نظر)
• قابلیت نورپردازی و رنگ‌پذیری فوق العاده سریع (رنگ‌های پلاستیک و اکرلیک)

گچ بری آسان، با استفاده از محصولات گچ بری از جنس فوم فشرده پلی استایرن و پلی یورتان، بی نظیرترین جایگزین گچ بری سقف و دیوار می‌باشد.