رزین های پلی یورتان دوجزئی پایه آبی

رزین های پلی یورتان دوجزئی پایه آبی

در گذشته بدنبال تقاضای بازار برای بهبود سطوح و افزایش کارایی آن‌ها، تحولی در ساخت رزین‌هایی برای سطوح انجام گرفت. در ابتدا عمدتاً سیستم‏های پایه حلال بکار برده می‌شد. به دلیل مشکلات زیست‌محیطی، سیستم‏های بر پایه حلال و مواد فرار، با محدودیت روبرو شد. همین محدودیت ‌ها باعث رشد چشمگیری در استفاده از پوشش‏های پایه آبی گردید (جدول ۱).

پلی یورتان‏های پخش آبی امروزه به دلیل اقدامات زیست‌محیطی و نیاز به کاهش هزینه تولید به وسیله جایگزینی حلال‏های آلی با آب، در حال گسترش می‏باشند. در این زمینه پلی یورتان‏های دو جزئی پایه آبی در تعدادی از کاربردهای صنعتی در بخش‌های مختلف از قبیل پوشش‏ها، درزگیرها، چسب‌ها و رنگ‌های نساجی گسترش یافته‏اند.

      پلی یورتان‏ها اساساً آب گریز هستند. برای پخش کردن آن‌ها در سیستم پایه آبی، به امولسیفایر نیاز است. این امواسیفایرها به دو دسته‌ی خارجی و داخلی تقسیم می‏شوند. با امولسیفایرهای خارجی(که در زنجیره اصلی پلیمر وجود ندارند و بطور جداگانه به پلیمر اضافه می‏شود) می‌توان سیستم پخش شده در آب تولید کرد، اما آن‌ها معمولاً ذره‌هایی با اندازه بزرگ‌تری ایجاد می‌کنند که این اندازه ذره بزرگ، باعث ناپایداری سیستم پخش آبی می‏شود. لذا بهتر است که از امولسیفایرهای داخلی در پلیمر استفاده شود. این گروه‏های آب دوست، ماهیت یونی یا غیر یونی دارند.

       معمولاً سه نوع مختلف از امولسیفایرهای داخلی وجود دارد: معمول‌ترین آن‌ها گروه‏های آنیونی هستند. پلی یورتان‏های پایه آبی آنیونی می‌توانند از پلی اول‌های شامل گروه‏های کربوکسیلیک اسیدی یا سولفونیک اسیدی تهیه شوند. ممانعت فضایی پلی ال از پتانسیل واکنش گروه اسیدی با ایزوسیانات در طی پلیمرشدن جلوگیری می‏کند. برای بدست آوردن حلالیت، گروه‏های اسیدی توسط ترکیبات بازی مثل آمین‌های نوع سوم خنثی می‏شوند. انتخاب عامل خنثی‌کننده بر خواص پخش شدن پلی یورتان در آب موثر است.

      پلی یورتان‏های پخش شده کاتیونی محصول واکنش پیش پلیمرهای ایزوسیانات با واحدهای ساختمانی شامل آمین‌های نوع سوم، ترکیب چهارتایی با یک پروتون اسیدی یا یک عامل آلکیل دار کننده هستند که گروه‏های محلول در آب تشکیل می‏دهند . بطور کلی به خاطر خواص کاربردی‌شان، پلی یورتان‏های پخش شده کاتیونی کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند.

      پلی یورتان‏های پخش شده غیر یونی از به هم پیوستن واحدهای آب دوست با پیش پلیمر ایزوسیاناتی تشکیل می‏شوند. این واحدهای آب دوست معمولاً پلی اترهای محلول در آب بر پایه اتیلن اکساید هستند . گروه‏های عاملی اتری می‌توانند هم بخشی از ساختمان اصلی باشند و یا می‌توانند بر قسمت انتهای زنجیره پلی یورتان‏ها قرار بگیرند. تفاوت پلی یورتان‏های یونی و غیر یونی در جدول (۲) نشان داده شده است.

همان طور که در جدول (۲) نشان داده شده است، پخش غیر یونی عملکرد بهتری در شرایط افزایش الکترولیت ها، منجمد کردن و نیروهای برشی قوی از خود نشان می‏دهند. آن‌ها فقط نسبت به دما حساس هستند.

یک نکته مهم در سیستم‏های دو جزئی پایه آبی، تمرکز بر روی واکنش‌های اصلی و جانبی و پارامترهای موثر بر زمان اختلاط دو جزء است. بعد از فرمول‌بندی سیستم‏های دو جزئی پایه آبی، رفتار اجزاء در طی زمان مصرف، کاربردها، تشکیل فیلم و خشک شدن بررسی ‌شده‌اند. دسته‏ای از این پوشش‏ها شامل یک پخش آبی نوع دوم (ابتدا رزین پلی اول را به روش محلول ساخته و سپس با خنثی سازی گروه‌های یونی در آب پخش می‌شود) پلی اکریلات و یک عامل شبکه کننده‌ی تشکیل شده از پلی ایزوسیانات اصلاح شده‏ی آب دوست یا اصلاح نشده است. واکنش اصلی، بین گروه‏های عاملی هیدروکسی رزین و گروه‏های NCO پلی ایزوسیانات است که در اثر این واکنش، شبکه‏ای از فیلم پلیمر با ایجاد پیوند یورتانی تشکیل می‏شود. واکنش‏های دیگر ممکن است از واکنش بین عامل خنثی کننده ( آمین) گروه‏های کربوکسی رزین پلی اول و آب با گروه‏های NCO اتفاق بیفتد.

بطور کلی سیستم‏های پلی یورتانی دو جزئی پایه آبی به دو دسته‏ تقسیم می‏شوند.

۱- واکنش بین پلی ایزوسیانات با یک پلی اول که بیشتر بر پایه پلی‏اکریلات، پلی ‌استر و یا ترکیبی از پلی اکریلات/ پلی ‌استر هستند. این پلی ال‌ها در ساختار خود، ترکیباتی هستند که باعث پخش این ترکیبات در محیط آبی می‌شود.

۲- واکنش بین یک پیش پلیمر پلی یورتانی اصلاح شده‏ی آب دوست منتهی شده به گروه‌های NCO انتهایی با ترکیبات کتامین (کتون دی آمین) و کتازین (کتون هیدرازین) است که این عوامل به عنوان عامل بسط دهنده مورد استفاده قرار می‌گیرند. این عوامل در حضور آب هیدرولیز شده و دی آمین یا هیدرازین تولید می‌کنند که با حمله به گروه‏های ایزوسیانات باعث بسط زنجیرهای پلیمر می‏شوند.

کلمات کلیدی: پلی یورتان دوجزئی پایه آبی# پوشش‏ها# درزگیرها#چسب‌ها # رنگ‌های نساجی# امولسیفایر غیر یونی # NCO#

پلی یورتانی اصلاح شده#