فوم پلی اورتان (PU)، به ویژه فوم PU با چگالی بالا، یک ماده همه کاره است که به طور گسترده در صنایع مختلف، از تولید مبلمان گرفته تا فضای داخلی خودرو و کفش استفاده می شود. به عنوان یک تامین کننده پیشرو در فوم PU با چگالی بالا، اغلب در مورد مواد اولیه ای که برای تولید این محصول قابل توجه استفاده می شود، سؤال می شود. در این پست وبلاگ، مواد خام اصلی مورد استفاده در تولید فوم PU با چگالی بالا و نقش آنها را بررسی خواهم کرد.
پلی ال ها
پلی ال ها یکی از مواد اولیه اولیه در تولید فوم PU هستند. اینها ترکیبات آلی با چندین گروه هیدروکسیل (-OH) هستند. آنها به عنوان "ستون فقرات" پلیمر پلی اورتان عمل می کنند. انواع مختلفی از پلی ال ها وجود دارد که هر کدام خواص منحصر به فرد خود را دارند که به نوبه خود بر ویژگی های فوم نهایی PU تأثیر می گذارد.
پلی اتر پلی ال
پلی ال های پلی اتر رایج ترین نوع مورد استفاده در تولید فوم PU با چگالی بالا هستند. آنها از طریق واکنش اپوکسیدها مانند پروپیلن اکسید و اکسید اتیلن با آغازگرهایی مانند گلیسرول یا ساکارز سنتز می شوند. پلیالهای پلیاتر چندین مزیت دارند. آنها انعطاف پذیری خوب، ویسکوزیته کم و پایداری هیدرولیتیک عالی دارند. این بدان معنی است که فوم PU با چگالی بالا ساخته شده از پلی اتر پلی اتر می تواند در برابر رطوبت بدون تخریب قابل توجه مقاومت کند. در برنامه هایی ماننداسفنج مموری فومپلی ال های پلی اتر به توانایی فوم برای انطباق با شکل یک جسم کمک می کنند و سپس به آرامی به شکل اولیه خود باز می گردند.
پلی استر پلی ال
پلی استرهای پلی استر دسته مهم دیگری هستند. آنها از واکنش اسیدهای دی کربوکسیلیک (مانند اسید آدیپیک) با دیول ها (مانند اتیلن گلیکول) تولید می شوند. فوم های پلی استر با چگالی بالا معمولاً در مقایسه با فوم های ساخته شده از پلی اتر پلی اتر استحکام بالاتر، مقاومت سایشی بهتر و خواص چسبندگی بهتری دارند. این ویژگیها آنها را برای کاربردهایی مناسب میسازد که در آن دوام بسیار مهم است، مانند درفوم ارتولیتدر کفی های کفش با کارایی بالا استفاده می شود.
ایزوسیانات ها
ایزوسیانات ها جزء اصلی دیگر در تولید فوم PU هستند. آنها با پلی ال ها در فرآیندی به نام پلیمریزاسیون پلی اورتان واکنش می دهند. متداول ترین ایزوسیانات های مورد استفاده تولوئن دی ایزوسیانات (TDI) و دی فنیل متان دی ایزوسیانات (MDI) هستند.
نتایج تومر (TDI)
TDI یک ایزوسیانات مایع است که به طور گسترده در تولید فوم های PU انعطاف پذیر استفاده می شود. وزن مولکولی نسبتا کم و واکنش پذیری بالایی دارد. هنگام واکنش با پلی ال ها، TDI یک ساختار پلی اورتان متقاطع تشکیل می دهد. فوم های PU با چگالی بالا مبتنی بر TDI دارای انعطاف پذیری و راحتی خوبی هستند و آنها را برای کاربردهایی مانند کوسن مبلمان مناسب می کند. با این حال، TDI نیز یک ماده خطرناک است، و اقدامات ایمنی مناسب باید در هنگام جابجایی و پردازش آن انجام شود.
دی فنیل متان دی ایزوسیانات (MDI)
MDI یک ایزوسیانات جامد یا نیمه جامد در دمای اتاق است. در اشکال مختلف مانند MDI خالص، MDI پلیمری و MDI اصلاح شده موجود است. فوم های PU با چگالی بالا مبتنی بر MDI مزایای متعددی نسبت به فوم های مبتنی بر TDI دارند. آنها پایداری ابعادی بهتر، ظرفیت باربری بالاتر و انتشار کمتری از ترکیبات آلی فرار (VOCs) دارند. این ویژگیها، MDI را به گزینهای ارجح برای کاربردها در صنعت خودروسازی تبدیل میکند، جایی که از فوم PU با چگالی بالا برای بالشتکهای صندلی و پشتی سر استفاده میشود. برایفوم برای کفی، فوم های مبتنی بر MDI می توانند پشتیبانی و دوام لازم را ارائه دهند.
کاتالیزورها
کاتالیزورها نقش مهمی در واکنش پلیمریزاسیون پلی اورتان دارند. آنها واکنش بین پلیالها و ایزوسیاناتها را تسریع میکنند و تضمین میکنند که فرآیند تشکیل کف با سرعت مناسبی انجام میشود. دو نوع کاتالیزور اصلی برای تولید فوم PU با چگالی بالا وجود دارد: کاتالیزورهای آمین و کاتالیزورهای قلع.
کاتالیزورهای آمینی
کاتالیزورهای آمین ترکیبات آلی هستند که حاوی اتم های نیتروژن هستند. آنها در ترویج واکنش بین پلی ال ها و ایزوسیانات ها بسیار موثر هستند. کاتالیزورهای آمین را می توان بیشتر به آمین های سوم و آمین های ثانویه طبقه بندی کرد. آمین های ثالثی بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند زیرا فعالیت کاتالیزوری بالاتری دارند. آنها می توانند سرعت واکنش ژل شدن (جایی که زنجیره های پلیمری شروع به تشکیل می شوند) و واکنش دمیدن (که دی اکسید کربن برای ایجاد ساختار کف تولید می شود) را کنترل کنند. با تنظیم نوع و مقدار کاتالیزورهای آمین، سازندگان میتوانند خواص فوم PU با چگالی بالا، مانند چگالی، ساختار سلولی و زمان افزایش آن را تنظیم کنند.
کاتالیزورهای قلع
کاتالیزورهای قلع، مانند دی بوتیل تین دیلاورات (DBTDL)، عمدتا برای ترویج واکنش ژل استفاده می شود. آنها به تشکیل یک شبکه پلیمری قوی و پایدار کمک می کنند. کاتالیزورهای قلع به ویژه در تولید فومهای PU با چگالی بالا که در آن به درجه بالایی از پیوند متقابل نیاز است، اهمیت دارند. با این حال، کاتالیزورهای قلع به رطوبت حساس هستند و در صورت قرار گرفتن در معرض آب برای مدت طولانی غیرفعال می شوند. بنابراین نگهداری و جابجایی مناسب ضروری است.
عوامل دمیدن
عوامل دمنده مسئول ایجاد ساختار سلولی در فوم PU هستند. آنها حباب های گازی را در طی واکنش پلیمریزاسیون تولید می کنند که منبسط شده و سلول های کف را تشکیل می دهند. دو نوع اصلی دمنده وجود دارد: دمنده های فیزیکی و دمنده های شیمیایی.
عوامل دمنده فیزیکی
دمنده های فیزیکی موادی هستند که در طی فرآیند تشکیل کف تبخیر می شوند و حباب های گاز ایجاد می کنند. عوامل متداول دمنده فیزیکی شامل هیدروکربن ها (مانند پنتان) و هیدروفلوئوروکربن ها (HFCs) هستند. هیدروکربن ها ارزان هستند و در سیستم فوم PU حلالیت خوبی دارند. با این حال، آنها قابل اشتعال هستند، که نیاز به اقدامات احتیاطی ویژه در هنگام تولید دارد. HFC ها غیر قابل اشتعال هستند و در مقایسه با برخی از عوامل دمنده قدیمی پتانسیل گرمایش جهانی کمتری دارند. اما به دلیل نگرانی های زیست محیطی، استفاده از آنها در برخی مناطق به تدریج حذف می شود.
عوامل دمنده شیمیایی
عوامل دمنده شیمیایی با اجزای سیستم فوم PU برای تولید گاز واکنش می دهند. رایج ترین عامل دمنده شیمیایی آب است. هنگامی که آب با ایزوسیانات ها واکنش می دهد، گاز دی اکسید کربن تولید می کند. این واکنش گرمازا است که به فرآیند پخت فوم کمک می کند. استفاده از آب به عنوان یک عامل دمنده سازگار با محیط زیست و مقرون به صرفه است. با این حال، بر خواص فوم مانند چگالی و سختی آن نیز تأثیر می گذارد. با کنترل دقیق مقدار آب، سازندگان می توانند فوم های PU با چگالی بالا با خواص مطلوب تولید کنند.
سورفکتانت ها
سورفکتانت ها به فرمول فوم PU اضافه می شوند تا فوم را در طول تشکیل آن تثبیت کنند. آنها کشش سطحی بین اجزای مایع سیستم فوم را کاهش می دهند و به حباب های گاز اجازه می دهند تا به طور یکنواخت شکل بگیرند و رشد کنند. سورفکتانتها همچنین به جلوگیری از ادغام حبابها کمک میکنند، که میتواند منجر به ساختار ناهموار سلولی شود.
انواع مختلفی از سورفکتانت ها در تولید فوم PU با چگالی بالا مانند سورفکتانت های مبتنی بر سیلیکون استفاده می شود. سورفکتانت های سیلیکونی به ویژه موثر هستند زیرا می توانند پایداری کف عالی را ایجاد کنند و اندازه سلول را کنترل کنند. آنها به طور گسترده ای در تولید فوم های PU با چگالی بالا با کیفیت بالا استفاده می شوند و ساختار سلولی ظریف و یکنواختی را تضمین می کنند که برای خواص مکانیکی و ظاهر فوم مهم است.
سایر مواد افزودنی
علاوه بر مواد خام ذکر شده در بالا، افزودنی های دیگری نیز ممکن است در تولید فوم PU با چگالی بالا برای افزایش خواص خاص استفاده شوند.
بازدارنده های شعله
بازدارنده های شعله برای بهبود مقاومت در برابر آتش فوم PU با چگالی بالا اضافه می شوند. آنها با سرکوب فرآیند احتراق یا کاهش سرعت گسترش آتش کار می کنند. بازدارنده های رایج شعله شامل ترکیبات هالوژنه، ترکیبات مبتنی بر فسفر و پرکننده های معدنی هستند. در کاربردهایی که ایمنی آتش سوزی یک نگرانی است، مانند مبلمان و داخل خودرو، افزودن مواد بازدارنده شعله ضروری است.
آنتی اکسیدان ها
آنتی اکسیدان ها برای جلوگیری از اکسیداسیون فوم PU استفاده می شوند که می تواند به مرور زمان منجر به تخریب شود. اکسیداسیون می تواند باعث شکننده شدن کف، از دست دادن خاصیت ارتجاعی و تغییر رنگ شود. آنتی اکسیدان ها با از بین بردن رادیکال های آزاد که در طی فرآیند اکسیداسیون تولید می شوند، عمل می کنند. این به حفظ عملکرد طولانی مدت و ظاهر فوم PU با چگالی بالا کمک می کند.
ما به عنوان تامین کننده فوم PU با چگالی بالا، اهمیت استفاده از مواد اولیه با کیفیت بالا و تکنیک های فرمولاسیون دقیق را درک می کنیم. محصولات فوم PU با چگالی بالا ما به دقت مهندسی شده اند تا نیازهای متنوع مشتریان ما در صنایع مختلف را برآورده سازند. اگر علاقه مند به خرید فوم PU با چگالی بالا برای کاربرد خاص خود هستید، از شما دعوت می کنیم برای بحث دقیق با ما تماس بگیرید. ما می توانیم نمونه ها، پشتیبانی فنی و قیمت رقابتی را به شما ارائه دهیم. بیایید با هم کار کنیم تا بهترین راه حل فوم PU با چگالی بالا را برای کسب و کار شما پیدا کنیم.
مراجع
- اورتل، جی (ویرایش). (1993). کتابچه راهنمای پلی اورتان. ناشران Hanser.
- ساندرز، جی اچ، و فریش، کی سی (1962). پلی یورتان ها: شیمی و فناوری. ناشران Interscience.
- پتروویچ، ZS (2010). مسیرهای پایدار به پیش سازهای پلی اورتان پیشرفت در علم پلیمر، 35 (6)، 687 - 711.