الاستومرهای پلی یورتان

الاستومرهای پلی یورتان بر اساس فرایند آن ها به سه دسته اصلی تقسیم می شوند:

1-    پلی یورتان های قابل ریخته گری

 2- پلی یورتان های غلتک پذیر

3- پلی یورتان های ترموپلاستیک

پلی یورتان های قابل ریخته گری:

پلی یورتان های این دسته بیشترین کاربرد در تولید پلی یورتان های الاستومری را به خود اختصاص داده اند و به یکی از دو روش تولید پیش پلیمری و یا یک مرحله ای فرایند می شوند. روش های مورد استفاده در قالبگیری عبارتند از: ریخته گری باز، مرکز گریزی، چرخشی، افشاندن، قالبگیری تحت فشار و قالبگیری تزریقی واکنشی( RIM). با تغییر دادن هر یک از سه عامل مهم شرکت کننده در واکنش یعنی: پلی ال، ایزوسیانات یا زنجیر افزاینده، الاستومرهایی با طیف وسیعی از خواص فیزیکی و مکانیکی مختلف به دست می آیند. این طیف خواص از حالت ژلاتینی بسیار نرم شروع و به محصول بسیار مقاوم و سخت ختم می شود. مقاومت پلی یورتان ها در مقابل عمل سایش و روغن بسیار عالی است و به همین دلیل خواص فوق العاده، الاستومرهای یورتان زمینه های کاربردی موفقیت آمیزی را در تولید لاستیک های جامد قابل استفاده در ماشین های صنعتی، غلطک ها به ویژه آن دسته که در ماشین های چاپ مورد استفاده قرار می گیرند، قلاب ها، چرخ دنده ها و … پیدا کرده اند.

به دو دلیل اصلی کارایی و تعادل قیمت-کارایی الاستومرهای قابل ریخته گری در مقایسه با مواد دیگر انتخاب می‌شوند. استفاده از این مواد موجب افزایش در خواصی مثل مقاومت سایشی، سختی، مقاومت در برابر پارگی، توانایی تحمل بار می شود. دومین دلیل تعادل قیمت- کارایی مناسب این مواد است. پلی یورتان ها اغلب خیلی گران تر از مواد دیگر می باشند ولی از آنجا که دارای کارایی بهتری در زمان طولانی تری هستند، این هزینه بالای آن ها جبران می شود. این مسئله به ویژه در کاربردهایی مانند تسمه نقاله های مورد استفاده در صنایع معدن و غلتک های مورد استفاده در صنایع کاغذسازی بسیار واضح می باشد. در این صنایع هزینه توقف خط تولید بسیار بالا است. هزینه تقریبی صرف شده تعویض قسمت های خراب یا کهنه حدود هزار دلار در هر ساعت است، در حالی که قطعات یورتانی، دو، چهار و یا حتی ده برابر بیشتر از قطعات فلزی دوام دارند و کاملا واضح است که هزینه بالایی که در ابتدا صرف قطعات یورتانی می شود بسیار به صرفه تر از هزینه توقف خط تولید می باشد.

یکی از مزیت های یورتانها در برابر فلزات وزن سبک آن ها می باشد. وزن قطعات ساخته شده از یورتان ها خیلی سبک تر از قطعات ساخته شده از فلزات است و خیلی راحت تر به کار برده می شوند و لذا وزن نهایی قطعه و ماشین مربوطه کمتر خواهد شد. مزیت دیگر این است که قطعات فلزی تولید صدا می کنند در حالیکه یورتان ها جاذب صدا هستند. پلی یورتان ها می توانند به عنوان یک پوشش خارجی برای فلزات، به خصوص در مواردی که فلزات در معرض مواد خورنده هستند، به کار برده شوند؛ زیرا یورتان ها در برابر خوردگی مقاوم هستند. در بسیاری از کاربردهایی که در صنایع معدنی وجود دارد محلول های خورنده قوی باعث سرعت زوال فولاد می شوند. هر جا که عامل ساینده و خورنده همزمان وجود داشته باشند، عمر قطعات فلزی به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد. اما یورتان ها به علت داشتن مقاومت بالا در برابر سایش و خوردگی نسبت به فلزات دوام بیشتری دارند.

بزرگترین محدودیت برای پلی یورتان ها گرما است. به علت وجود یک خصوصیت گرما نرمی در طبیعت این مواد امکان استفاده در دماهای بالا وجود ندارد. از این رو استفاده از پلی یورتان های معمولی در دمای بالاتر ازC ° 120 توصیه نمی شود. مشکل دیگر پلی یورتان ها هیدرولیز آن ها در حضور رطوبت و دمای بالا است. هنگامی که دما پایین باشد، بیشتر پلی یورتان ها می توانند چندین سال محیط را تحمل کنند اما هنگامی که تلفیق رطوبت و گرما را داشته باشیم زمان عملکرد پلی یورتان به مقدار زیادی کاهش می یابد. محیط های شیمیایی خاص وجود دارند که برای پلی یورتان ها مناسب نیستند، اسید ها و بازهای قوی، حلال های آروماتیک و بعضی از استرها برای پلی یورتان ها زیان آور هستند.

شرایط انتخاب یک الاستومر برای کاربرد موردنظر

خواص پلی یورتان الاستومرها توسط طبیعت شیمیایی مواد اولیه و همچنین روش تهیه پلی یورتان کنترل می شوند. یکی از اجزای سیستم پلی یورتان پیش پلیمر مختوم به ایزو سیانات می باشد. پیش پلیمرهای تجاری قابل دسترس بر پایه تولوئن دی ایزوسیانات (TDI) و 4و4 دی فنیل متان دی ایزوسیانات (MDI) هستند. این دی ایزو سیانات ها خواص متفاوتی را به پیش پلیمر می دهند و به سیستم های فرایندی متفاوت نیاز دارند. دی ایزوسیانات های دیگری نیز مانند انواع آلیفاتیک دی ایزو سیانات ها، پارافنیلن دی ایزو سیانات ها و نفتالین دی ایزوسیانات ها در صنعت ریخته گری پلی یورتان ها استفاده شده اند.

واکنشگر دیگری که در تهیه پیش پلیمر به کار می رود، پلی ال می باشد. دو نوع عمده پلی ال ها عبارتند از پلی ال های اتری و استری که پلی تترا متیلن اتر گلیکول (PTMEG) و پلی پروپیلن گلیکول (PPG) و پلی ال استری بر پایه آدیپیک اسید نمونه هایی از این مواد هستند.

دومین بخش سیستم یورتان عامل پخت است. یک الاستومر قابل ریخته گری از واکنش شیمیایی دو ترکیب پیش پلیمر و عامل پخت به دست می آید. همانند پیش پلیمرها انواع عامل های پخت استفاده شده می توانند بر روی خواص فیزیکی مکانیکی محصول نهایی اثر بگذارند. معمولی ترین عامل پخت دی آمینی استفاده شده 4 و 4 متیلن بیس(2 – کلرو آنیلین ( MOCA)) می باشد که غالبا با سیستم TDI استفاده می شود.

واحد تحقیق و توسعه شرکت فناوران رنگدانه سپاهان