Кіріспе

Карбамат (уретан) байланыстарымен біріктірілген органикалық бірліктер тізбегінен құралған полимер. Полиуретан (/pɒlɪˈjʊərəθeɪn/, /ˌpjuːrɪˈθeɪn/; көбінесе PUR және PU деп қысқартылады) – карбамат (уретан) байланыстарымен біріктірілген органикалық бірліктерден тұратын полимерлер класы. Полиэтилен және полистирол сияқты басқа көп тараған полимерлерден өзгеше, полиуретан әртүрлі бастапқы материалдардан өндіріледі. Бұл химиялық әртүрлілік әртүрлі химиялық құрылымдары бар полиуретандардың пайда болуына және олардың көптеген қолданылуына әкеледі. Оларға қатаң және икемді көбіктер, жабындар, желімдер, электр изоляциялық қоспалар, сондай-ақ спандекс және полиуретан ламинаты (PUL) сияқты талшықтар жатады. Көбіктер – ең көп қолданылатын өнім, 2016 жылы өндірілген барлық полиуретанның 67%-ын құрайды. Полиуретан әдетте полимерлі изоцианат пен полиолдың өзара әрекеттесуі арқылы өндіріледі. Полиуретан құрамында бір-біріне полимерленетін екі түрлі мономер болғандықтан, олар кезектесіп орналасқан сополимерлерге жатады. Полиуретан жасау үшін қолданылатын изоцианаттар мен полиолдар молекуласына екі немесе одан да көп функционалдық топтар кіреді. 2019 жылғы жаһандық өндіріс 25 миллион метрикалық тоннаны құрады, бұл сол жылы өндірілген барлық полимерлердің шамамен 6%-ын білдіреді.

Тарих

Отто Байер және оның әріптестері Германияның Леверкузен қаласындағы IG Farben компаниясында 1937 жылы алғаш рет полиуретандар жасады. Бұл жаңа полимерлер олефиндерді полимерлеу немесе поликонденсация арқылы алынатын, сондай-ақ Уоллес Каротерстің полиэстерлерге алған патенттерімен қамтылмаған, сол кездегі пластмассалардан кейбір артықшылықтарымен ерекшеленді. Бастапқы жұмыстар негізінен талшықтар мен икемді көбіктерді өндіруге бағытталды, ал екінші дүниежүзілік соғыс кезінде полиуретандар ұшақтарды жабу үшін шектеулі мөлшерде қолданылды.

Химия

Полиуретандар диизоцианаттарды полиолдармен реакцияға түсіру арқылы, көбінесе катализатор қатысуымен немесе ультракүлгін сәулелену әсерінен жасалады. Көбінесе қолданылатын катализаторларға DABCO, DMDEE сияқты үшіншілік аминдер, немесе дибутилтин дилаурат сияқты металл сабындары жатады. Бастапқы материалдардың стехиометриясын қатаң бақылау қажет, себебі изоцианаттың артығы тримерленіп, қатты полиизоцианураттардың түзілуіне әкелуі мүмкін. Полимер көбінесе жоғары дәрежеде байланысқан молекулалық құрылымға ие болады, нәтижесінде қыздырғанда ерімейтін термопластикалық материал пайда болады; алайда, кейбір термопластикалық полиуретандар да өндіріледі. Полиуретанның ең көп қолданылатын түрі – қатты көбік, оның түзілуі үшін полимерлену кезінде газ немесе көбіктіргіш заттың болуы қажет. Бұл көбінесе судың аз мөлшерін қосу арқылы жүзеге асырылады, ол тұрақсыз карбам қышқылы арқылы изоцианатпен реакцияласып, CO2 газы мен аминнің түзілуіне себеп болады. Пайда болған амин де изоцианаттармен реакцияласып, уреа тобын құра алады, сондықтан полимерде осы және уретан байланыстары болады. Уреа реакциялық ортада нашар ерігіштікке ие және көбінесе полиуреадан тұратын жеке "қатты сегмент" фазаларын құрайды. Бұл полиуреа фазаларының концентрациясы мен ұйымдастырылуы көбіктің қасиеттеріне маңызды әсер етеді. Түзілген көбіктің түрін көбіктіргіш заттың мөлшерін реттеу арқылы, сондай-ақ полимерлену кезіндегі қоспаның реологиясын өзгертетін әртүрлі беттік белсенді заттарды қосу арқылы бақылауға болады. Көбіктер "жабық ұялы" болуы мүмкін, онда бастапқы көпіршіктердің немесе ұяшықтардың көп бөлігі сақталады, немесе "ашық ұялы", онда көпіршіктер бұзылған, бірақ көпіршіктердің жиектері пішінін сақтау үшін жеткілікті түрде қатаң, ал кейбір жағдайларда торлы көбіктер пайда болуы мүмкін. Ашық ұялы көбіктер жұмсақ сезіледі және ауаның өтуіне мүмкіндік береді, сондықтан оларды отыру орындарында немесе матрастарда қолдану ыңғайлы. Жабық ұялы көбіктер қатаң жылу оқшаулағыш ретінде қолданылады. Жоғары тығыздықты микроклеткалық көбіктерді көбіктіргіш заттарды қоспай-ақ, полиолды қолдану алдында механикалық түрде көбіктіру арқылы жасауға болады. Бұл автомобильдердің рульдерін немесе аяқ киімдердің табандарын жабуға қолданылатын берік эластомерлік материалдар болып табылады. Полиуретанның қасиеттеріне оны жасау үшін қолданылатын изоцианаттар мен полиолдардың түрлері айтарлықтай әсер етеді. Полиолдың ұсынатын ұзын, иілгіш сегменттер жұмсақ, серпімді полимерді қамтамасыз етеді. Жоғары дәрежеде байланыс берік немесе қатаң полимерлерді қамтамасыз етеді. Ұзын тізбектер мен төмен байланыс өте серпімді полимерді, көптеген байланыстары бар қысқа тізбектер қатаң полимерді, ал ұзын тізбектер мен орташа байланыс көбік жасауға қолайлы полимерді қамтамасыз етеді. Изоцианаттар мен полиолдардың таңдау мүмкіндіктері, сондай-ақ басқа қоспалар мен өңдеу шарттары полиуретандардың оларды кеңінен қолданылатын полимерлер ететін қасиеттерінің өте кең ауқымына ие болуына мүмкіндік береді.

Шикізат

Полиуретан жасау үшін негізгі ингредиенттер – ди- және триизоцианаттар мен полиолдар. Полимерді өңдеуді жеңілдету немесе полимердің қасиеттерін өзгерту үшін басқа материалдар да қосылады. ПУ көбігін дайындауда кейде су да салынады.

Изоцианаттар

Полиуретан жасау үшін қолданылатын изоцианаттардың әрбір молекуласында екі немесе одан көп изоцианат тобы болады. Ең көп қолданылатын изоцианаттар – ароматты диизоцианаттар, толуол диизоцианаты (TDI) және метилен дифенил диизоцианаты (MDI). Бұл ароматты изоцианаттар алифатты изоцианаттарға қарағанда белсендірек. TDI және MDI әдетте басқа изоцианаттарға қарағанда арзан және белсенді. Өнеркәсіптік сападағы TDI және MDI изомерлердің қоспасы болып табылады, ал MDI көбінесе полимерлік материалдарды қамтиды. Олар иілгіш көбік (мысалы, матрастарға арналған плиталық көбік немесе автомобиль креслоларына арналған қалыпталған көбік), қатты көбік (мысалы, тоңазытқыштардағы жылу оқшаулағыш көбік), эластомерлер (мысалы, аяқ киім табандары) және тағы да басқалар жасау үшін қолданылады. Изоцианаттарды полиолдармен жартылай реакцияға түсіру арқылы немесе басқа материалдарды қосу арқылы олардың ұшпақтығын (демек, уыттылығын) азайту, оңай қолдану үшін қату температурасын төмендету немесе соңғы полимерлердің қасиеттерін жақсарту үшін өзгертуге болады. Алифалық және циклоалифалық изоцианаттар көбінесе бояулар және басқа да қолдануларда, түс пен мөлдірлік маңызды болғанда, аз мөлшерде қолданылады, себебі ароматты изоцианаттардан жасалған полиуретандар жарыққа ұшырағанда қараңғыланады. Ең маңызды алифалық және циклоалифалық изоцианаттар – 1,6 гексаметилен диизоцианаты (HDI), 1 изоцианато 3 изоцианатометил 3,5,5 триметилциклогексан (изофорон диизоцианаты, IPDI) және 4,4′ диизоцианато дициклогексилметан (H12MDI немесе сутегіленген MDI). Басқа мамандандырылған изоцианаттарға тетраметилксилилен диизоцианаты (TMXDI) жатады.

Полиолдар

Полиолдар өздері полимерлер болып табылады және әрбір молекуласына орташа есеппен екі немесе одан көп гидроксил тобы болады. Оларды этилен оксиді мен пропилен оксидін тиісті полиол алдын-ала дайындамасымен бірге полимерлендіру арқылы полиэфирлік полиолдарға айналдыруға болады. Полиэстер полиолдары көп функциялы карбон қышқылдары мен полигидроксилді қосылыстардың поликонденсациясы арқылы жасалады. Оларды қолданылуына қарай жіктеуге болады. Жоғары молекулалық салмағы бар полиолдар (молекулалық салмағы 2000-ден 10000-ға дейін) икемді полиуретандар жасауға, ал төмен молекулалық салмағы бар полиолдар берік өнімдер жасауға қолданылады. Икемді қолдануға арналған полиолдар дипропиленгликоль (f = 2), глицерин (f = 3) немесе сорбитол/су ерітіндісі (f = 2,75) сияқты төмен функционалдық инициаторларды пайдаланады. Берік қолдануға арналған полиолдар сахароза (f = 8), сорбитол (f = 6), толуендиамин (f = 4) және Манних негіздері (f = 4) сияқты жоғары функционалдық инициаторларды пайдаланады. Пропилен оксиді және/немесе этилен оксиді қажетті молекулалық салмаққа жеткенше инициаторларға қосылады. Қосу реті және әр оксид мөлшері полиолдың үйлесімділігі, судағы ерігіштігі және реакциялық қабілеті сияқты көптеген қасиеттеріне әсер етеді. Тек пропилен оксидінен жасалған полиолдар екінші гидроксил тобымен аяқталады және негізгі гидроксил тобын қамтитын этилен оксидімен жабылған полиолдарға қарағанда аз реакциялық болады. Көптеген компаниялар полиол құрылымына көмірқышқыл газын қосуды зерттеп жатыр. Толықтырылған полиолдар (толтырылған полиолдар немесе полимерлік полиолдар деп те аталады) жоғары молекулалық салмағы бар полиэфир тізбегіне химиялық түрде қосылған ұсақ дисперсияланған стирол-акрилонитрил, акрилонитрил немесе полимочевина (PHD) полимерлік қатты заттарды қамтиды. Олар төмен тығыздықты, жоғары серпімді (HR) көбіктің жүктемеге төзімділік қасиеттерін арттыру үшін, сондай-ақ микроклеткалық көбіктерге және құйма эластомерлерге беріктік қосу үшін қолданылады. Этилендиамин және триэтаноламин сияқты инициаторлар төмен молекулалық салмағы бар берік көбікті полиолдар жасау үшін қолданылады, олар тізбектегі азот атомдарының болуына байланысты катализдік белсенділікке ие. Тетрагидрофуранды полимерлендіру арқылы алынатын полиэфирлік полиолдардың ерекше класы, поли((тетраметилен эфир) гликольдері, жоғары өнімділік жабындарда, ылғалдануда және эластомерлік қолдануда қолданылады. Әдеттегі полиэстер полиолдары бастапқы шикізатқа негізделген және жоғары тазалықтағы диақышқылдар мен гликольдарды, мысалы, адипин қышқылы мен 1,4-бутандиолды тікелей полиэстерификациялау арқылы өндіріледі. Полиэстер полиолдары әдетте полиэфирлік полиолдарға қарағанда қымбат және тұтқыр, бірақ олар жақсы еріткіш, тозуға және кесуға төзімді полиуретандар жасауға мүмкіндік береді. Басқа полиэстер полиолдары қайта өңделген шикізатқа негізделген. Олар қайта өңделген полиэтилентерефталат (PET) немесе диметилтерефталат (DMT) дистилляция қалдықтарын гликольдермен, мысалы, диэтиленгликольмен трансэстерификациялау (гликолиз) арқылы өндіріледі. Бұл төмен молекулалық салмағы бар, ароматты полиэстер полиолдары берік көбікте қолданылады және полиизоцианурат (PIR) тақталары мен полиуретанды шашыратылатын көбік оқшаулағыштарына төмен құн мен тамаша тұтанғыштық сипаттамаларын әкеледі. Арнайы полиолдарға поликарбонат полиолдары, поликапролактон полиолдары, полибутадиен полиолдары және полисульфид полиолдары жатады. Бұл материалдар эластомер, герметик және желім қолдануларында қолданылады, оларға жоғары ауа райына төзімділік және химиялық және қоршаған ортаның әсеріне төзімділік қажет. Кастор майынан және басқа өсімдік майларынан алынған табиғи май полиолдары эластомерлер, икемді блоктар және икемді қалыпталған көбік жасау үшін қолданылады. Хлортрифторэтиленді немесе тетрафторэтиленді гидроксиалкил винил эфирін қамтитын винил эфирлерімен полимерлендіру фторланған (FEVE) полиолдарды береді. FEVE фторланған полиолдарын полиизоцианатпен реакцияластыру арқылы дайындалған екі компонентті фторланған полиуретандар қоршаған ортаға төзімді бояулар мен жабындар жасауға қолданылады. Фторланған полиуретандардың құрамында фтор-көміртекті байланыстардың жоғары пайызы бар, бұл барлық химиялық байланыстардың ең мықты байланыстары болып табылады, сондықтан фторланған полиуретандар УЛТ-сәулелерге, қышқылдарға, сілтілерге, тұздарға, химиялық заттарға, еріткіштерге, ауа райына, коррозияға, саңырауқұлақтарға және микроби шабуылдарына төзімді. Олар жоғары өнімділік жабындар мен бояулар үшін қолданылған. Полиуретан матрицасына химиялық байланысқан оттан қорғайтын полиолдар бар. Бұл ковалентті байланыс органофосфорлық қосылыстың көшіп кетуі мен сіңірілуіне кедергі келтіреді.

Биологиялық материалдар

Өсімдік майларынан алынған полиолдарға деген қызығушылық артты, бұл тұрақты "жасыл" өнімдерге деген сұранысты күшейтті. Полиуретандарға арналған полиолдарды дайындауда қолданылатын майлардың ішінде соя, мақта тұқымы, ним тұқымы және кастор майы бар. Өсімдік майлары әртүрлі әдістермен функционалдық топтармен толықтырылады және полиэтрамид, полиэфир, алкидтер сияқты түрлерге өңделеді. Полиолдарды дайындау үшін қолданылатын жаңаруға жарамды көздер димерлі май қышқылдары немесе май қышқылдары болуы мүмкін. Кейбір био-негізді және изоцианатсыз полиуретандар полиаминдер мен циклдік карбонаттар арасындағы реакция арқылы полигидроксуретандарды өндіруге мүмкіндік береді.

Катализаторлар

Полиуретан катализаторларын екі негізгі санатқа бөлуге болады: негізді және қышқыл амин. Үшінші дәрежелі амин катализаторлары диол компонентінің нуклеофилдігін күшейту арқылы әрекет етеді. Алкил қалай карбоксилаттары, оксидтері және меркаптид оксидтері полиуретанның пайда болуын жылдамдату үшін әлсіз Льюис қышқылдары ретінде жұмыс істейді. Негіз ретінде дәстүрлі амин катализаторларына триэтилендиамин (TEDA, сондай-ақ DABCO деп аталады, 1,4-диазабицикло[2.2.2]октаны), диметилциклогексиламин (DMCHA), диметилэтаноламин (DMEA), диметиламиноэтоксиэтанол және бис(2-диметиламиноэтил) эфир, сондай-ақ А 99 деп аталатын көпіргіш катализатор жатады. Типтік Льюис қышқыл катализаторы – дибутил қалай дилаураты. Бұл процесс катализатордың табиғатына өте сезімтал және автокатализдік болып да белгілі. Катализаторды таңдауға әсер ететін факторлар үш реакцияны теңгермелеуді қамтиды: уретан (полиол + изоцианат, немесе гель) түзілуі, мочевина (су + изоцианат, немесе "көпіру") түзілуі, немесе изоцианат тримеризация реакциясы (мысалы, калий ацетатын қолдану арқылы изоцианурат сақиналарын қалыптастыру). Әртүрлі арнайы катализаторлар әзірленген.

Үстіңгі белсенді заттар

Үстіңгі белсенді заттар көбікті және көбікті емес полиуретан полимерлерінің қасиеттерін өзгерту үшін қолданылады. Олар полидиметилсилоксан полиоксиалкилен блок-кополимерлері, силикон майлары, нонилфенол этиоксилаттары және басқа да органикалық қосылыстар түрінде кездеседі. Көбіктерде олар сұйық компоненттерді эмульсиялау, ұяшық өлшемін реттеу және ұяшық құрылымын тұрақтандыру үшін, құлдыраудың және беткі қуыстардың алдын алу үшін пайдаланылады. Көбікті емес қолданыстарда олар ауа шығару және көбік тоқтатушы заттар ретінде, ылғалдаушы заттар ретінде қолданылады және тік тесіктер, апельсин қабығы және шұңқырлар сияқты беткі ақауларды жоюға көмектеседі.

Өндіріс

Полиуретан екі немесе одан көп сұйық ағынды араластыру арқылы өндіріледі. Полиол ағынында катализаторлар, беттік белсенді заттар, көбіктіргіш заттар (полиуретан көбік изоляциясын жасағанда) және тағы да басқалары болады. Бұл екі компонент полиуретан жүйесі немесе жай ғана жүйе деп аталады. Солтүстік Америкада изоцианатты көбінесе "А жағы" немесе жай ғана "изо" деп атайды. Полиолдар мен басқа да қоспалардың қоспасы "B жағы" немесе "поли" деп аталады. Бұл қоспаны "қосын" немесе "қосын қоспасы" деп те атауға болады. Еуропада "А жағы" мен "B жағы" атаулары керісінше қолданылады. Қосын қоспасына тізбекті ұзартқыштар, байланыстырғыштар, беттік белсенді заттар, отқа төзімді заттар, көбіктіргіш заттар, пигменттер және толтырғыштар кіруі мүмкін. Изоцианатты, полиолды немесе қоспаларды өзгерту арқылы полиуретанды әртүрлі тығыздықтар мен қаттылықтарда жасауға болады.

Денсаулық және қауіпсіздік

Толық реакцияға түскен полиуретан полимері химиялық тұрақты болып табылады. АҚШ-та OSHA (Кәсіби қауіпсіздік және денсаулық сақтау басқармасы) немесе ACGIH (Америкалық мемлекеттік өндірістік гигиенистер конференциясы) тарапынан әсер ету шегі белгіленбеген. Ол OSHA-ның канцерогендік әсері бойынша реттелмейді. Полиуретан жанғыш. Өрт кезінде ыдырау азот оксидтері, изоцианаттар және басқа да уытты өнімдерден басқа, көміртек моноксиді мен сутек цианидінің көп мөлшерін шығарады. Материалдың жанғыш болуына байланысты, оны отты төмендетуші заттармен өңдеу қажет (әсіресе жиһаз жағдайында), олардың көп бөлігі зиянды деп есептеледі. Кейін Калифорния штаты "Техникалық бюллетень 117 2013" шығарды, ол көптеген полиуретан көбіктерінің отқа төзімділік сынақтарынан отты төмендетуші заттарсыз өтуіне мүмкіндік берді. Green Science Policy Institute мәлімдейді: "Жаңа стандарт отты төмендетуші заттарсыз орындалса да, олардың қолданылуын тоқтатуды қамтамасыз етпейді. Отты төмендетуші заттарға ұшырауды азайтуды көздейтін тұтынушылар жиһазға TB117 2013 таңбасының бар-жоғын тексеріп, өнімдерде отты төмендетуші заттардың жоқтығын сатушылардан растауы керек". Сұйық смола қоспалары мен изоцианаттар қауіпті немесе реттелетін компоненттерді қамтуы мүмкін. Изоцианаттар тері мен тыныс алу жолдарының сезімталдығын арттырады. Сонымен қатар, полиуретан көбіктерінде кездесетін аминдер, гликольдер және фосфаттар тәуекел тудырады. Полиуретанды шашыру кезінде немесе одан кейін бөлінетін химиялық заттарға (мысалы, изоцианаттарға) ұшырау адам денсаулығына зиянды, сондықтан осы және кейінгі процестерде арнайы сақтық шаралары қажет. АҚШ-та қосымша денсаулық және қауіпсіздік ақпаратын Полиуретан өндірушілер қауымдастығы (PMA) және Полиуретан индустриясы орталығы (CPI) сияқты ұйымдардан, сондай-ақ полиуретан жүйесі мен шикізат өндірушілерінен алуға болады. Реттеу ақпаратын Федералдық ережелер кодексінің 21-тарауынан (Тағам және дәрі-дәрмек) және 40-тарауынан (Қоршаған ортаны қорғау) табуға болады. Еуропада денсаулық және қауіпсіздік туралы ақпаратты ISOPA, Еуропалық диизоцианат және полиол өндірушілер қауымдастығынан алуға болады.

Өңдеу

Полиуретаннан жасалған дайын өнімдерді өндіру әдістері шағын, қолмен құйылатын жекелеген бөлшектерден бастап, үлкен көлемді блок және тақта өндіріс желілеріне дейін жетеді. Соңғы өнім қандай болса да, өндіріс принципі бірдей: сұйық изоцианат пен полимер қоспасын белгіленген стехиометриялық қатынаста өлшеп, біртекті қоспа алынғанша араластыру, реакцияға түсетін сұйықтықты қалыпқа немесе бетке құю, қатаюын күту, содан кейін дайын бөлшекті қалыптан шығару.

Диспансерлеу жабдықтары

Капиталдық шығындар жоғары болғанымен, тіпті төмен көлемді өндіріс операцияларында да, тұрақты дайын бөлшектерді шығаруды қажет ететін жағдайларда метрлік қоспаны немесе диспенсерлік құрылмын пайдалану ұсынылады. Диспенсерлеу жабдығы материалды сақтауға арналған (күндізгі) резервуарлар, дозалау сорғылары, араластыру басы және басқару блогынан тұрады. Көбінесе, қоспаның тиімділігін арттыру, қатаю жылдамдығын жақсарту және процестің тұрақсыздығын азайту үшін материал температурасын бақылау мақсатында кондиционерлік немесе жылыту-салқындату блогы қосылады. Диспенсерлік жабдықтың компоненттерін таңдау доза мөлшеріне, өнімділікке, материалдың сипаттамаларына, мысалы, тұтқырлығына және толтырғыш заттардың құрамына, сондай-ақ процесті басқаруға байланысты. Материалдық күндізгі резервуарлар бірнеше галлондан жүздеген галлонға дейін болуы мүмкін және тікелей барабандардан, IBC-ден (аралық көлемді контейнерлер, мысалы, торлы IBC контейнерлері) немесе үлкен сақтау резервуарларынан берілуі мүмкін. Олар деңгей сенсорларымен, кондиционерлік қаптамалармен және араластырғыштармен жабдықталуы мүмкін. Сорғылар секундына бір граммнан минутына жүздеген фунтқа дейін дозалауға қабілетті. Олар айналмалы, тісті немесе поршеньді сорғылар болуы мүмкін, сонымен қатар кесілген немесе ұсақталған шыны талшығы және волластонит сияқты жоғары тозуға төзімді толтырғыштар бар сұйықтықтарды дозалау үшін арнайы нығайтылған мұңлы сорғылар да қолданылуы мүмкін. Сорғылар төмен қысымды (10-30 бар, 1-3 МПа) немесе жоғары қысымды (125-250 бар, 12,5-25,0 МПа) диспенсерлеу жүйелерін қамтамасыз ете алады. Араластыру бастары қарапайым статикалық араластыру түтікшелері, айналмалы элементті араластырғыштар, төмен қысымды динамикалық араластырғыштар немесе жоғары қысымды гидравликалық түрде басқарылатын тікелей соқтығысу араластырғыштары болуы мүмкін. Басқару блоктарында қарапайым қосу/өшіру және диспенсерлеу/тоқтату қосқыштары, сондай-ақ аналогты қысым және температура өлшегіштері болуы мүмкін, немесе араластыру қатынасын электронды түрде калибрлеу үшін ағын өлшегіштерімен компьютерлік басқару, цифрлық температура және деңгей сенсорлары, сондай-ақ статистикалық процестерді басқарудың толық бағдарламалық қамтамасы болуы мүмкін. Диспенсерлеу жабдығына қосымшаларға ядролық немесе газ инъекциялау құрылғылары, сондай-ақ пигменттерді қосу немесе қосымша қоспалар пакетін дозалау үшін үшінші немесе төртінші ағын мүмкіндіктері кіруі мүмкін.

Құрал жасау

Құю, бульбадан және қаптамадан өзгеше, бөліктерді өндіру үшін реакцияға түсетін сұйықтықты ұстап, қалыптастыруға арналған құралдар қажет. Қалып жасау материалының таңдалуы, қызмет ету мерзімінің соңына (EOL) дейін күтілетін пайдалану санына, қалыптау қысымына, икемділігіне және жылу беру қасиеттеріне байланысты. Мыңдаған бөліктері бар EOL құралдары үшін RTV силиконы қолданылады. Ол әдетте қатты көбік бөліктерін қалыптау үшін қолданылады, онда қалыпты созу және қиылыстардың астынан шығару қабілеті қажет. RTV силиконы құралдарының жылу беру қасиеті нашар. Жоғары өнімділігі бар икемді полиуретан эластомерлері де осылай қолданылады. Он мыңдаған бөліктері бар EOL құралдары үшін эпоксид, металл толтырылған эпоксид және металл жабылған эпоксид қолданылады. Ол әдетте икемді көбік жастықтар мен орындықтарды, интегралды тері және микроклеткалық көбік төсемдерді, сондай-ақ терең емес RIM жиектері мен панельдерді қалыптау үшін қолданылады. Эпоксид құралдарының жылу беру сипаттамасы орташа; металл толтырылған және металл жабылған эпоксидтің жылу беру сипаттамасы жақсы. Құралдың корпусына мыс түтікшелер енгізілуі мүмкін, бұл ыстық судың айналуына және қалыптың бетін қыздыруға мүмкіндік береді. Жүздеген мың бөліктері бар EOL құралдары үшін алюминий қолданылады. Ол әдетте микроклеткалық көбік тығыздағыштары мен құйма эластомер бөліктерін қалыптау үшін қолданылады және пішінге келтіру үшін ұсақталады немесе экструдацияланады. Жылтыр көрініс беру үшін айнадай жылтыр тот баспайтын болаттан жасалған құралдар қолданылады. Металл құралдарының жылу беру қасиеті өте жақсы. Соңында, қалыпталған немесе ұнтақталған полипропилен қалыпталған тығыздағыштар үшін аз көлемді құралдар жасау үшін қолданылады. Көптеген қымбат металл қалыптардың орнына, бір металлдан жасалған арзан пластикалық құралдар жасауға болады, бұл дизайнның икемділігін де арттырады. Полипропилен құралдарының жылу беру қасиеті нашар, оны формула жасау кезінде ескеру қажет.

Қолданбалар

2007 жылы полиуретан шикізатының әлемдік тұтынуы 12 миллион метрикалық тоннадан асты, ал орташа жылдық өсім темпі шамамен 5% болды. Әлемдік нарықта PUR арқылы түскен кірістер 2022 жылға қарай шамамен 75 миллиард АҚШ долларына жетеді деп күтілуде. Бұл материалдардың өте маңызды класы болғандықтан, зерттеулер үздіксіз жүргізіліп, ғылыми еңбектер жарияланып тұрады.

Көрінетін жарықтың әсері

Полиуретан, әсіресе ароматты изоцианаттарды қолданып жасалғандары, жарықпен өзара әрекеттесетін хромофорларды қамтиды. Бұл полиуретан жабындары саласында ерекше маңызды, онда жарыққа төзімділік – өте маңызды фактор және полиуретан жабындарын жасауда алифалық изоцианаттарды пайдаланудың басты себебі. Ароматты изоцианаттардан жасалған полиуретан көбігі көзге көрінетін жарыққа ұшырағанда түсі өзгереді, ақ түстен сары, содан кейін қызғылт қоңыр түске дейін айналады. Сары түске айналудан басқа, көзге көрінетін жарық көбіктің қасиеттеріне көп әсер етпейді деп қабылданған. Бұл әсіресе үлкен көбіктің сыртқы бөліктеріне қатысты, себебі сыртқы бөліктің қасиеттерінің нашарлауы көбіктің жалпы қасиеттеріне аз әсер етеді. Көрінетін жарыққа ұшырау кейбір физикалық қасиеттерді сынау нәтижелерінің өзгеруіне әсер етуі мүмкін екені хабарланған. Жоғары энергиялы Көк сәуле (UV) көбікте химиялық реакцияларды күшейтеді, олардың кейбіреулері көбік құрылымына зиян келтіреді.

Гидролиз және биологиялық ыдырау

Полиуретандар гидролиздену нәтижесінде ыдырай алады. Бұл, көбінесе, шкафта қалдырылған аяқ киімдерде және ауадағы ылғалмен әрекеттесуде кездесетін мәселе. Полиуретанның микробтық ыдырауы эстераза, уретаназа, гидролаза және протеаза ферменттерінің әрекетіне байланысты деп саналады. Көптеген микроорганизмдер полимер бетінен өтуге қиындық сезеткендіктен, бұл процесс баяу жүреді. Саңырауқұлақтар полимерлік матрицаға оңайрақ енетін клеткадан тыс ферменттерді бөліп шығару қабілетіне ие болғандықтан, оларға осалдық жоғары. Эквадорлық Pestalotiopsis саңырауқұлағының екі түрі полиуретанды аэробты және анаэробты жағдайларда, мысалы, полигон төменгі қабаттарында биодеградациялай алады. Музейлерде полиуретан заттарының ыдырауы туралы хабарламалар бар. Полиэфирлі полиуретандар полиэфирлі түрге қарағанда саңырауқұлақтармен тезірек биодеградацияланады.