پلیمر

کاربردهای پلی‌یورتان‌ها

1- فوم پلی‌یورتان

فوم سخت پلی‌یورتان در گستره وسیعی از دما به عنوان عایق حرارتی به کار برده شده‌است. برای مثال این نوع فوم در عایق کاری ازت مایع در دمای 196- درجه سلسیوس و بخار آب در دمای 126 درجه سلسیوس به کار برده شده‌است. فوم انعطاف پذیر پلی‌یورتان نیز علاوه بر مصرف مبلمان و صندلی در عایق کاری لوله‌ها می‌تواند به کار برده‌شود. فوم‌های پلی‌یورتان به صورت یک لایه نازک با کارآرایی بالا عایق کاری بدنه یخچال‌ها و فریزرها به کار برده می‌شوند.

فوم‌های پلی‌یورتان سلول باز با چگالی کم(۸کیلو گرم بر متر‌مکعب)نیز وجود دارد. در بعضی نوع‌های با چگالی کم از دی اکسید کربن به عنوان ماده دمنده استفاده می‌کنند. فوم‌های کم چگالی به داخل دیوار های دو جداره باز اسپری می‌شوند. این فوم‌ها به سرعت منبسط می‌شوند و فضای خالی را پر می‌کنند. یکی از مشکلات این فوم‌ها انتشار گاز سمّی سیانید هیدروژن(سیانور) در مجاورت حرارت یا هنگام سوزاندن است.

2- کف پوش‌های پلی‌یورتان

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. رزین‌های مورد مصرف در پوشش‌های کف عبارتند‌از: آلکیدها، اپوکسی‌ها یا اپوکسی استری بر پایه آب و حلال، مخلوط های معلّق، آمیخته‌های پلی‌یورتانی بر پایه آب و انواع پلیمرهای آکریلیکی. بهترین حالت برای این نوع کفپوش‌ها آن است که اثر مواد شیمیایی یا آب روی سطح کفپوش به راحتی برطرف شود و لکّه‌ای بر جای نماند. پوشش‌های آلکیدی در مقابل سودسوز آور بسیار ضعیف عمل می‌کنند.

نوع دیگر پوشش‌دهی فناوری فیلم ضخیم است که در آن حداقل ضخامت پوشش ۲۰۰ میکرون است و حداکثر آن گاهی به ده میلی‌متر هم می‌رسد. روش کار به شکل پاشش یا ریختن پوشش روی سطح و به‌دنبال آن ماله کشی دستی یا اعمال به وسیله غلتک است. در برخی از موارد در کفپوش‌های ضخیم از استرهای غیر اشباع، وینیل استرها و اپوکسی های با میزان صد در صد جامد استفاده می‌شود. پلی‌یورتان‌های آروماتیک بر پایه MDI برای پوشش دهی کف زیاد استفاده می‌شوند، زیراMDI  ایزوسیاناتی نسبتاً ارزان است. جالب است که بدانید مولکول MDI و پلیمر سنتز شده از آن به راحتی پرتو فرابنفش را جذب می‌کنند. زرد شدن پوشش هایی که در معرض نور خورشید واقع شده‌اند به دلیل همین مسئله است.

3- چسب پلی‌یورتان

چسب بر پایه رزین پلی‌یورتان با انعطاف پذیری بالا و عدم نفوذپذیری درزهای سازه‌های بتنی را پر می‌کند. این درزها شامل درزهای اجرایی و غیر اجرایی می‌باشند. چسب‌های پلی‌یورتان دارای خواص با ارزش زیادی می باشند. در برابر دمای بالا بسیار مقاوم می‌باشند و تا دمای حداکثر ۲۱۰ درجه فارنهایت(۱۰۰درجه‌سانتیگراد) پایداری خود را حفظ می‌کنند. هنگام خشک شدن بسیار انعطاف پذیر بوده و در برابر حل شدن در مواد شیمیایی اسیدی یا قلیایی قوی، مقاوم می‌باشد. چسب پلی‌یورتان نوعی از چسب می باشد که در صنایع مختلف تجاری و همچنین در وسایل سرگرمی و صنایع دستی به کار می‌رود.فرمولاسیون بعضی از چسب‌های پلی‌یورتان به گونه‎ای است که می‌تواند به عنوان درزگیر یا وسیله بتونه کاری به کار رود. به عنوان مثال فرم ژله‌ای آن غالباً در ساخت یا تعمیر قایق‌ها و یا هواپیما‌های سبک مورد استفاده قرار می‌گیرد.

دیگر انواع چسب‌های پلی‌یورتان در کارهای نجّاری، فلز کاری و سنگ تراشی به کار می‌روند. انواع ساختمانی چسب‌های پلی‌یورتان را می‌توان در کف کامپوزیت، کفپوش و بتن مورد استفاده قرار داد. چسب پلی‌یورتان در چندین فرم رایج وجود دارد، ابتدا در فرمی جهت مصارف خانگی و چسب سبک صنعتی برای چسباندن چوب و یا مواد سرامیکی به کار می‌رود. همچنین در فرم ژل پلی‌یورتان در کارتریج مانند سیلیکون و یا جهت آب‌بندی کردن در ساختمان ها و تعمیرات خانه‌ها، مبلمان و قایق و بناهای سنگی به کار می‌رود. این چسب ها قادرند دو جسمی را که یکی از آنها متخلخل است را به یکدیگر متصل نمایند. برخی از چسب های پلی یورتان که مخصوص کارهای سنگین می‌باشند در کارتریج‌ها به کار می‌روند و اگر زمان خشک شدن طولانی‌تری داشته باشند ۲۵ درصد قوی‌تر می‌شوند.

4- کاربردهای پزشکی پلی‌یورتان

پلی یورتان یک پلیمر ترموست است که از ترکیب ایزو سیانات‌ها با پلی‌ال ها و برخی افزودنی های شیمیایی دیگر پدید می‌آید. با انتخاب این افزودنی‌ها و تغییر شرایط شیمیایی و فیزیکی فرایند واکنش، می‌توان خواص گوناگونی را برای کاربردهای متنوعی به‌ وجود آورد cz-lekarna.com. همین ویژگی پلی‌یورتان باعث گسترش کاربرد آن در بخش‌های مختلف زندگی شده است. این پلیمر به دلیل بهداشتی بودن به فرم الاستومر در ساخت روکش‌های مخازن، تفاله‌ها و بسته بندی در صنایع غذایی و دارویی کاربرد دارد. سایر کاربردها شامل ساخت دستکش‌ها، پوشش‌ها و سایر تجهیزات جراحی و اتاق عمل، قلب و سایر اعضای مصنوعی و… می‌شود.

از پلی‌یورتان‌های 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، به‌علاوه زیست سازگاریِ خوب است که آن‌ها را در گروه مواد مناسب جهت کاربردهای پزشکی قرار می‌دهد. الاستومرهای پلی یورتانی انطباق پذیری مکانیکی بالا، استحکام کشش بالا و تمایل بسیار کم به افت حالت کشسانی دارند. تحقیقـات آزمایشگاهی نشان داده‌اند که الاستومرهای یورتانی در مقایسه با دیگر پلیمرهای به‌کار رفته در کاشت‌های قلبی-عروقی خواص شیمیایی و مکانیکی بالایی برای کاربرد در پروتزهای عروقی دارند. مهم‌ترین ویژگی این گروه از پلیمرها این است که پس از واکنش ساختاری پایدار به‌وجود می‌آید.

با استفاده از پلی اترها به عنوان پلی ال، در سنتز پلی‌یورتان می توان کاشتنی‌های طولای مدّت تهیه نمود که در قلب مصنوعی، کلیه مصنوعی، ریه مصنوعی، هموپرفیوژن، لوزالمعده مصنوعی، فیلترهای خونی، کاتترها، عروق مصنوعی، بای پس سرخرگ‌ها یا سیاه رگ‌ها، کاشتنی‌های دندان ولثه(ایمپلنت های دندانی، اوردنچر نوعی دندان مصنوعی)، بیماری‌های ادراری(بیماری های عروق کلیه مثل انوریسم شریان کلیه، انفارکتوس کلیه و ترومبوزورید کلیوی، ترمیم زخم(زخم بستر یا زخم فشاری، زخم دیابتیک)، رساندن یا خارج کردن مایعات، نمایش فشار عروق، آنژیو پلاستی، مسدود کردن عروق، جرّاحی عروق آئورت و کرونری، دریچه های قلب سه لتی و دو لتی(ترمیم دریچه به روش جرّاحی، تعویض دریچه به روش جرّاحی و اصلاح تنگی دریچه با بالون) کاربرد دارند.

 پلی‌یورتان

.

پلی‌یورتان را اوّلین بار اوتو بایر[1] در سال ۱۹۳۷ در آلمان کشف کرد و بعد از آن این مواد با داشتن خواص ویژه پیشرفت بسیار زیادی را در انواع صنایع جهان داشتند. پلی‌یورتان(PU) نام عمومی پلیمرهایی است که دارای پیوند یورتانی می‌باشند.

این مواد(پلی‌یورتان‌ها) دسته بـزرگی از ترکیبات پلیمـری الاستیک هستند که از واکنشی افزایشی و گرمازا میان یک عامل پلی‌الی(مانند پلی‌اتر‌پلی‌ال[2] یا پلی‌استر‌پلی‌ال[3] و یا یک ترکیب دارای هیدروژن فعّال) با یک ترکیب ایزوسیاناتی[4] با حداقـل دو گروه عاملی ایزوسیاناتی(مانند TDI[5]، [6]MDI و [PMDI[7) به‌وجود می‌آیند. با تغییر در ساختار این عامل‌های الکلی و ایزوسیاناتی میتوان به پلیمرهایی با گستره وسیعی از خواص مکانیکی و حرارتی رسید که در کاربرد های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند.

شکل(1) واکنش پلیمریزاسیون میان پلی‌ال و دی‌ایزوسیانات

شکل(2) واکنش بین عامل الکلی با عامل ایزوسیناتی و تشکیل گروه یورتانی در حضور کاتالیزور آمینی

ترکیبات پلی‌یورتانی از دسته‌ی پلیمرهای با خواص بالا و گران قیمت می‌باشند که در انواع مختلف فوم‌های انعطاف پذیر[8] در خواص و کاربرد‌های مختلف مانند صنعت مبلمان و صندلی، فوم‌های سخت[9] در قالب ساندویچ پنل[10] که به عنوان عایق حرارتی و صوتی مورد استفاده قرار می‌گیرند، فوم‌های حافظه دار[11] در صندلی‌های وسایل نقلیه زمینی و هوایی مدرن، چسپ، رنگ و سیستم‌های پوششی[12] پلی‌یورتان، زیره‌های کفش پلی‌یورتان(از جمله ترکیباتی که خواص ترموپلاستیک الاستومرها[13] را از خود نشان می‌دهند) و اسپره[14]‌های پلی‌یورتان که عمدتاٌ به عنوان عایق کاربرد دارند، و یا کاربرد‌های دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند.

پلی یورتان به اختصار به صورت PUR نوشته می‌شود و نوشتار تجاری آنPU  است indianpharmall.com/. پلی‌یوروتان را به روش رشد مرحله‌ای(Step growth)، با واکنش یک مونومر دارای حداقل دو گروه ایزوسیانات با مونومری که حداقل دو گروه هیدروکسیل دارد در حضور کاتالیزر، تهیه می کنند. پلی یورتان دارای خواصی نظیر ترموست[15] بودن، استحکام بالا، سختی و دانسیته مناسب است، اما جامدی به شدت اشتعال‌پذیر می باشد. اولین پلی یورتان، از واکنش دی‌ایزوسیانات آلیفاتیک با دی‌آمین بدست‌آمد.

[1] Otto Bayer

[2] Polyether Polyol

[3] Polyester Polyol

[4] Isocyanate

[5] (Toluene diisocyanate(TDI

[6] Methylene diphenyl diisocyanate

[7] Polymeric Methylene diphenyl diisocyanate

[8] Flexible Foam

[9] Rigid Foam

[10] Sandwich Panel

[11] Shape Memory Foam

[12] Coating

[13] Thermoplastic Elastomer

[14] Spray

[15] Thermoset

پلیمرها

.

کلمه پلیمر از کلمه یونانی Poly به معنی چند و Meros به معنای واحد به وجود آمده‌است. در این میان ساختمان پلیمرها با مولکولهای بسیار دراز زنجیر گونه با ساختمان فلزات کاملاً متفاوت است. این مولکول‌های بلند از اتصال و بهم پیوستن هزاران واحد کوچک مولکولی مرسوم به مونومر[1] تشکیل شده‌اند. مواد طبیعی مانند ابریشم، لاک ، قیرطبیعی، سلولز ناخن و… دارای چنین ساختمان مولکولی هستند.

البته تا اوایل قرن نوزدهم میلادی توجه زیادی به مواد پلیمری نشده بود، بومیان آمریکای مرکزی از برخی درختان شیرابه‌هایی استخراج می‌کردند که شیرابه بعدها نام لاتکس[2] به خود گرفت. در سال 1829، دانشمندان متوجه شدند که در اثر مخلوط کردن لاتکس طبیعی با سولفور و حرارت دادن آن ماده‌ای قابل ذوب ایجاد می‌شود که می‌توان از آن محصولات مختلفی نظیر چرخ ارابه یا توپ تهیه کرد. در سال 1909 میلادی فنل فرمالدئید موسوم به باکلیت ساخته شد که در تهیه قطعات الکتریکی، کلیدها، پریزها و وسایل، مصرف زیادی دارد.

پلیمرها را بنابر خصوصیات مختلفی در چندین دسته طبقه بندی می‌کنند:

در یک طبقه‌بندی پلیمرها را به دو دسته طبیعی و مصنوعی تقسیم‌بندی می‌کنند.

پلیمرهایی را که از مواد طبیعی مانند نشاسته، لاستیک صنعتی، سلولز و کائوچو به دست می‌آید پلیمر طبیعی می نامند.

همچنین پلیمرهایی را که از آمیختن مولکول‌های کوچک(مونومر) و تبدیل آن‌ها به مولکول‌های بزرگ‌تر به دست می‌آید پلیمر مصنوعی می‌نامند.

در دسته‌بندی دیگری پلیمرها را بر اساس ساختار به سه دسته خطی، شاخه‌دار و شبکه‌ای تقسیم بندی می‌کنند.

همچنین پلیمرها را بر اساس آرایش‌یافتگی زنجیرها، چیدمان مونومر در زنجیرها و مکانیسم پلیمریزاسیون نیز تقسیم‌بندی می‌کنند.

[1] Monomer

[2] Latex