پلی یورتانها ترکیباتی هستند که در ساختار آنها پیوند یورتانی وجود دارد.
پلی یورتان (PU) نام عمومی پلیمرهایی است که دارای پیوند یورتانی می‌باشند. پیوند یورتانی از طریق واکنش افزایشی بین یک گروه ایزوسیانات و یک ترکیب دارای هیدروژن فعال مثل گروه هیدروکسیل تشکیل شده است.
گروههای ایزوسیانات به شدت واکنش پذیر بوده و به همین علت پیشرفت واکنش آنها نیاز به افزایش دما ندارد (واکنش در دمای محیط صورت می‌گیرد). مهمترین ویژگی این گروه از پلیمرها این است که پس از واکنش ساخناری پایدار بوجود می‌آید.
خلاصه اینکه، پلی یورتان در اشکال مختلف مانند: فرآوردههای فوم، فیلم، الاستومرها، پودرها، مایعات و امولوسیون ها قابل تولید هستند.
ترکیباتی که دارای گروه ایزوسیانات هستند عبارتند از:

2و 4 یا 2و 6 تولوئن دی ایزوسیانات
4و 4 یا 2و 4 دی فنیل متان دی ایزوسیانات
1و 6 هگزا متیلن دی ایزوسیانات


علاوه بر موارد ذکر شده، ترکیبات ایزوسیاناتی دیگری نیز وجود دارند.
ترکیباتی که دارای دو گروه هیدروکسیل (OH) یا بیشتر باشند را پلی اُل می نامند و بطور معمول از گونه‌های زیر استفاده می‌شود:
  -
پلی اتر پلی ال
  - پلی استر پلی ال
  - پلی کربنات پلی ال
  - پلی کاپرولاکتون پلی ال


بعلاوه، بجای گروههای هیدروکسیل، ترکیباتی مثل اسیدهای کربوکسیلیک و آمین‌ها، که دارای هیدروژن فعال هستند نیز می‌توانند در ترکیب با ایزوسیاناتها مورد استفاده قرار گیرند.
به همین دلیل، زمانیکه صحبت از پلی یورتانها می‌شود، می‌توان گفت که گونه‌های بیشماری از آنها وجود دارد.

با توجه به آنچه گفته شد می‌توان نتیجه گرفت، پلی یورتانها در موارد گوناگونی مانند:

فومهای نرم، فومهای سخت، الاستومرها، چسبها، روکش ها و پایه های رنگی بکارگرفته می‌شوند.

 

  پلی یوریا چیست؟ 

پلی یوریا، راهبر انقلابی عظیم در فن آوری پوشش
 تاریخچه پوشش های پلی یورتان به پایان سال 1930 و كشف پلیمریزاسیون افزایشی دی ایزوسیانات، توسط اتوبایر و همكاران برمی‌گردد.

همین واكنش، كلید تولید پلی یورتان و پلی یوریا گردید. پلی یورتان، حاصل همین واكنش، كلید تولید یورتان و پلی یوریا گردید.

پلی یورتان، حاصل واكنش گرمازا بین دی یا پلی ایزوسیانات با تركیبات حاوی گروههای هیدروكسیل چون پلی ال می‌باشد اما اغلب دی یا پلی ایزوسیاناتها می‌تواند با تركیبات حاوی هیدروژن فعال، چون آمین‌ها، واكنش بسیار سریع تری داشته باشند.

این واكنش مبنای  تشكیل ساختمانی پلی یورتا است از آنجا كه وجود زنجیره پلی یوریا در بسیاری از محصولات پلی یورتان، به دلیل مصرف آمین‌ها به عنوان  extender زنجیر و یا جزء رزین كه به صورت جزیی یا كلی به جای پلی ال قرار می‌گیرد، غیر قابل پیش بینی نیست، اصطلاح (پلی یورتان) و یا (یورتان) جهت توصیه كلیه پلیمرهایی كه حاصل واكنش دی یا پلی ایزوسیانات هستند و از جمله (پلی یورتان) مصرف می‌شده است.

بنابراین صنعت پوشش مابین محصولات پوششی بر پایه ایزوسیانات / آمین و ایزوسیانات / چل یال در طی سالیان گذشته تفاوتی قایل نبوده است و این سیستمهای پوششی كلاً با نام پوششهای پلی یورتان معروف بوده‌اند.

این بحـــث تا سال 1989 كه شركـــت  (texaco chemical Huntsman) پلی یوریای 100 درصد جامد قابل پاشش را بر پایه پلی اتر آمین جفامین، به عنوان محصولی ویژه با مزایا و مشخصات فوق العاده به بازار عرضه نمود، ادامه داشت از آن پس الاستومر پاششی پلی یوریای 100 درصد جامد به عنوان یك تكنولوژی پیشرفته جدید پذیرفته شد و متعاقباً انجمن توسعه پلی یوریا (PDA) در سال 2000 تاسیس یافت.

مطابق استاندارد های این انجمن محصولی پلی یوریا نام می‌گیرد كه محتوی پلی ال هیدرول آن از 80 درصد كمتر نباشد. بنابراین بین این دو پارامتر می‌توان سیستمی از تركیب یا هیبرید پلی یوریا/ پلی یورتان داشت. 

خواص كلی در پلی یوریای خالص به شرح زیر است:  
 - خواص هیدروفوبیك كه امكان انجام واكنش و سخت شدن در حضور رطوبت و همچنین امكان اعمال بر روی یخ، آب و سطوح سرد

 - بدون نیاز به پیش گرم كردن فراهم می‌سازد

 - مقاومت شیمیایی بالا دارد.
 - دارای مقاومت مكانیكی فوق العاده است.

 - خواص فیزیكی عالی دارد، شامل كشش، درصد افزایش طول، سایش و غیره
یوریای خالص در عرض چند ثانیه وارد واكنش می‌شود، در عرض 2-1 ساعت به 75 درصد میزان سخت شدن كامل خود می رسد و در عرض 24 ساعت كاملاً سخت می‌شود.

در مقابل آن، پلی یورتان خالص ضعف‌های دارد:
- هیدروفوب نیست و در حضور رطوبت و شرایط جوی مرطوب و شرجی، با رطوبت وارد واكنش منفی می‌شود در نتیجه روی سطوح سرد قابل اعمال نمی‌باشد.
- مقاومت شیمیایی بالایی ندارد.
- مقاومت مكانیكی فوق العاده‌ای ندارد.
- خواص فیزیكی ضعیف تری از خود بروز می‌دهد.
- چسبندگی ضعیفی به سطوح داشته و دایماً نیاز به مصرف پرایمر جهت بهبود چسبندگی دارد.
در عرض چند دقیقه تا ساعت وارد واكنش شده، در عرض 6-3 ساعت به 75 درصد میزان سخت شدن كامل خود می‌رسد و در عرص 73-24 ساعت كاملاً سخت می‌شود.
این تفاوتهای چشمگیر، رمز برتری و تفوق پلی یوریا محسوب می‌شود.


  خواص و مزایای پلی یوریا:
زمان واكنش سریع پلی یوریا (5 تا 15 ثانیه) سریع تر از كلیه محصولات پوششی رقیب می‌باشد. این پوشش اتوكالیست، به دلیل واكنش دهی سریعش با رطوبت محیط یا سطح وارد واكنش نشده و بر روی سطوح سرد یا مرطوب فلزی، بتونی، چوبی، فوم پلی یورتان و ...قابل اعمال است.

 

در ضمن داشتن این خاصیت، امكان طولانی تر كردن زمان ژل شدن پلی یوریا از 20 ثانیه تا چند دقیقه، جهت مصرف در موارد مورد نیاز نیز وجود دارد. زمان واكنش و خشك شدن سریع پلی یوریا از مهم ترین مزایای این پوشش به حساب می آید. خصوصاً در مواردی كه برگشت به سرویس سریع سازه پس از اعمال پوشش یك فاكتور بحرانی است، پلی یوریا این امكان را در اسرع وقت فراهم می‌نماید. خشك شدن كامل پلی یوریا در عرض چند ساعت صورت می‌پذیرد، این در حالی است كه مدت زمان اعمال و خشك شدن دیگر محصولات پوششی هفته ها به طول می انجامد. از آنجا كه پلی یوریا در عرض چند ساعت صورت می پذیرد، این در حالی است كه مدت زمان اعمال و خشك شدن دیگر محصولات پوششی هفته ها به طول می انجامد. از آنجا كه پلی یوریا به عنوان پوشش ضد خوردگی استاندارد در صنعت جهت پوشش خطوط لوله مطرح شده است.

تجهیزات ویژه پوشش خطوط لوله (lathe) امكان اعمال پوشش در حجم های بالا و با سرعت زیاد را فراهم آورده است. تجهیزات اعمال متحرك، اعمال پوشش را در نقاط استراتژیك با كاهش هزینه های حمل و نقل امكان پذیر می نماید. همچنین تعمیرات بسیار سریع فاكتور بسیار جذابی برای مصرف كنندگان می‌باشد.
 
 در آمریكا كانادا چین وبسیاری از كشورهای پیشرفته و در حال توسعه ازپلی یوریا جهت پوشش لوله های نفت و گاز استفاده شده است كه نتیجه این پروژه ها اعمال و بهره برداری سریع، كاهش هزینه‌ها، بهبود كیفی و كارایی به حداقل رساندن هزینه تعمیر و نگهداری بوده است.
 
عدم حساسیت نسبت به رطوبت
 
پلی یوریا تحت تاثیر رطوبت واقع نمیشود.واكنش بین دو جزء پلی یوریا به قدری سریع انجام می‌گیرد كه این مواد فرصت واكنش یا رطوبت را پیدا نمی‌كنند. این مورد خصوصاً در شرایط جوی حاد و شرجی از مزایای این پوشش به شمار می‌رود. در مجموع پلی یوریا یك محافظ بتون كارا به حساب می‌آید. ابداعات جدید به تركیبی از اپوكسی و پلی یوریا جهت مصارف آب بندی زیر زمین، پل ها، پارگینكها و كف پوشها دست یافته است. از آنجایی كه این سیستم ها زمان سخت شدن طولانیتری خواهند داشت، می‌توان از فیلترهایی چون ذرات سنگ، آهن یا كوارتز جهت بهبود اصطكاك وسایط نقلیه و خواص ضد لغزش در پیاده روها استفاده نمود.
چسبندگی عالی
حتی اگر سطح اعمال پوشش مرطوب باشد، پلی یوریا با كیفیتی بالا عمل خواهد كرد. نكته جالب توجه این است كه پلی یوریا بدون تاثیر پذیری با ایجاد واكنش بر ریو یخ و آب نیز قابل اعمال می باشد. اگرچه اعمال هر پوششی بر روی سطوح خیس، بدون پرایمر یا آماده سازی می تواند تاثیراتی بر چسبندگی سیستم داشته باشد. سیستمی كه شامل آماده سازی كامل سطح باشد، چسبندگی را خصوصاً در شرایط بحرانی چون اعمال بر روی بتون مرطوب در كف پوش ها و یا پوشش داخلی مخازن بهبود می‌دهد مورد شامل اعمال بر روی فلز، چوب و بافته geotextille نیز هست. پلی یوریا در تستهای چسبندگی بــسیار خوب عمل می‌كند بدلیل هـــمین چسبندگی، تــراوش ناپــذیری و مــقاومت در برابر شارژهای الكتریكی، نتیجه تستهای جدایش كاتدی مطلوب و قابل قبول است.                                                
 
مقدار جدایش كاتدی در عرض 30 روز و در دمای 23 ، مطابق استاندارد DIN – 30671  كمتر از12mm  می‌باشد. این مقدار در مورد پلی یوریا به كمتر از 4mm  تقلیل یافته است.

مقاومت كششی عالی
در حال حاضر پیشرفتهای علم شیمی منجر به انواع پلی یوریاهایی به نرمی و الا ستیسیته شده است.
 پلی یوریاهای جدید با نیروی كمتری كشیده می‌شوند و همپای پلی یورتان ها در برابر سوراخ شدن و پارگی مقاومت می‌نمایند. درصد افزایش طول و مقاومت كششی عالی پلی یوریا باعث ایجاد پل بر روی تركها و پركردن شكاف های سطح شده و از ضعف پوشش د ر این حالات جلوگیری می‌نماید. مطابق استاندارد ASTMC-836 مقدار قابل قبول Crack bridging 4/1 میلی متر است. این در حالی است كه این مقدار در پلی یوریا به 5 میلی متر افزایش می یابد (این تست در دماهای c 25- و c50+ تكرار شده و هیچ گونه آثار جدایش و یا كاهش چسبندگی رویت نشده است. همین مقاومت كششی بالا، پلی یوریا را برای استفاده در مواردی كه سطح ممكن است در طی زمان تغییر جهت دهد و یا زمانی كه تنشهای شدید اعمال می شود، ایده آل می‌نماید.

درصد مواد فرار در حد صفر
درصد مواد فرار بسیار كم یا صفر پلی یوریا سبب شده است كه این محصول در مواردی كه عدم آلودگی و سمیت پوشش از اهمیت خاصی برخوردار است. بسیار خوب عمل كند. این خاصیت پلی یوریا امكان استفاده از آن را در فضاهای كاری محدود فراهم می آورد. پلی یوریا امكان استفاده از آن را در فضاهای كاری محدود فراهم می آورد. پلی یوریا به دلیل voc پایین، در تماس با آب آشامیدنی، كاربردهای پزشكی، لوازم بهداشتی، صنایع غذایی و سیستم های تبرید، قابل مصرف می باشد.تا سال های اخیر، بسیاری از تولید كنند گان مواد غذایی و نوشیدنی ها به دلیل بهداشتی نبودن محیط و نداشتن تایید یه مجبور به توقف تولید و یا پرداخت جریمه های سنگین برای ادامه كار بودند. در حال حاضر پلی یوریا بهترین راه حل برای كف، دیوارها و این كارخانجات است.

مقاومت سایشی بالا
پلی یوریا در محیط های بسیار ساینده به خوبی عمل می كند. مقاومت آن در برابر سوراخ شدن، پارگی، ضربه و سایش این محصول را برای پوشش سطح تحت سایش مانند انبارش و حمل محصولات زغال سنگی، پس مانده های هسته ای، زباله ها، دستگاه هم زن سیمان، خطوط آهن و مسیرهای ریلی، صنایع قایق ساز، كف پوش كامیون ها و دیگر مواد مناسب می‌نماید.     
 در مقایسه مقاومت سایشی پلی یوریا با پلی یورتان و اپوكسی مطابق استاندارد ASTM-D4060 مقاومت سایشی پلی یوریا 5/6 برابر پلی یورتان و 16 برابراپوكسی گزارش شده است.                           
مقاومت در برابر حرارت و آتش
پلی یوریا مقاومت حرارتی خوبی دارد. پلی یوریای سخت در مقابل گرما تغییر شكل نداده و شره نمی كند. در این عین این كه انعطاف پذیری خود را حفظ كرده و در مقابل ضربه مقاومت بالایی از خود نشان می دهد. چنانچه این محصول در معرض شعله آتش قرار گیرد، پلی یوریا بهتر از اكثر پلیمرها عمل نموده و دود كم و پخش شعله پایین دارد.

دوام طولانی مدت
بسیاری از پلی یوریاها بر پایه ایزوسیانات های الیفاتیك هستند كه مقاومت آب و هوایی و دوام رنگی بالایی دارند.محصولاتی كه بر پایه ایزوسیاناتهای آروماتیك هستند، دوام رنگی نداشته و در معرض نور به سمت گچی شدن و یا تیره شدن رنگ تمایل دارند. پیشرفت های علمی اخیر در زمینه تكنولوژی محصولات آلیفاتیك منجر به توسعه فرمولهای جدید آسپارتیك شده است. این پلی یوریاهای آلیفاتیك - اسپارتیك با یك لایه بسیار نازك 125-75 میكرونی، دوام رنگی و مقاومت در برابر UV را تامین نماید.

این ضخامت در سیستم هایی كه استفاده از پلی یوریای الیفاتیك به تنهایی مد نظر است تا 500 میكرون افزایش خواهد داشت. نكته قابل توجه این است كه علی رغم تغییر رنگ پلی یوریای اروماتیك درتست های Weathering این تغییرات فقط محدود به سطح بوده و در سایر خواص مكانیكی و شیمیایی و فیزیكی پوشش تغییری ایجاد نمی شود.
حفاظت محیطی
زمان سخت شدن سریع پلی یوریا، امكان اعمال آن را بر روی سطوح آماده سازی شده با حداقل اتلاف زمانی امكان پذیر مینماید. بنابراین می‌توان پلی یوریا را جهت پوشش دیوارها و كف پوش های در تماس با مواد شیمیایی، اسیدهای رقیق، قلیاها، محلول های نمك ، حلال های عالی و روغن ها استفاده نمود.
 
پلی یوریا سد محكمی در برابر ریز و آلوده سازی محیط زیست توســط مواد فوق ایجاد می نماید. در این گونه مصارف پلی یوریا خود را با شكل خطوط لوله ، انشعابات و اتصالات، تطابق داده و این سازه ها را كاملاً سیل و آب بندی می نماید. هـــمچنین می‌توان در شرایط فوق العاده خورنده از پـــلی یــورتان های آلیفاتیك یا رویه اپوكسی در سیستمهای فوق استفاده نمود.

سازگاری با محیط زیست
علی رغم وجود گروه های ایزوسیانات در فرمولاسیون پلی یوریا، این ماده به عنوان محصول سازگار با محیط طراحی شده، هیچ گونه آسیبی به محیط و مجریانی كه از تجهیزات ایمنی مناسب استفاده كرده اند وارد نمی كند. پلی یوریا در هیچ یك از مراحل تولید، انبارش، نقل وانتقال، كاربرد و یا مصرف، آلودگی ایجاد نمی كند. برخی از گریدهای پلی یوریا دارای تاییدیه  مصرف در تماس با آب آشامیدنی و پلنتهای  بر روی پلی یوریا بدین صورت گزارش شده است كه درصد گاز HNC متصاعد شده از پلی یوریا در حالت مشتعل صفر بوده است.

انعطاف پذیری در فرمولاسیون
معمولاً پوشش های پلی یوریا، بدلیل زمان ژله شدن سریعشان (تا 5 ثانیه) و متعاقباً تاثیر پذیری پوشش در برابر رطوب سطح یا محیط، معروف شده‌اند. اگرچه امكان تولید گریدهای مختلف پلی یوریا با زمان ژل شدن طولانی تر نیز وجود دارد. در این صورت پوشش فرصت می یابد كه یكنواخت شده و سطحی صاف و براق ایجاد نماید. این محصولات gel  Slow در مصارفی كه نما وپرداخت كار از اهمیت ویژه‌ای برخوردار بوده و یا محصول خود تراز شده و یا نفوذ كننده مد نظر باشد، مورد استفاده قرار می‌گیرند. پیشرفت در فرموله كردن افزودنیهای جدید باعث تامین مزایا و خواص اعجاب انگیزی در پلی پوریا شده است. افزودنیهای مخصوص بهبود چسبندگی، نیاز به پرایمر را به حداقل رسانده‌اند این مزیت باعث حذف مرحله اعمال پرایمر، كاهش هزینه‌های اعمال و زمان پروسه اعمال خواهد بود.
 همچنین افزودنی های مقاوم uv، طول عمر بیشتر را در شرایط قرارگیری در معرض نور خورشید، تضمین می‌نمایند. تنظیمات فرمول، امكان مصرف پلی پوریا را در هر موردی فراهم می‌آورند. فرمولهای استاندارد در حال حاضر امكان انتخاب بهترین و مناسب ترین گیرد را برای مصرف كننده تامین می‌نماید. امكان تغییر میزان سختی، مقاومت شیمیایی، مقاومت در برابر اشعه uvمقاومت حرارتی و ... با تغییر فرمولاسیون وجود دارد.
 
سطوح قابل اعمال  
پلی یوریا بر روی سطوح فلزی، بتونی، بافته فایبر گلاس، سنگی ، فوم های پلی یورتان ، آجری، در زیر سطح زمین، روی سطح زمین، در آب شور و شیرین قابل اعمال است. 
كاربردهای پلی یوریا
پلی یوریا در صنایع مختلف كاربرد دارد. از جمله این صنایع عبارتند از : صنعت پتروشیمی، صنایع تولید نیرو، صنایع نظامی، صنایع استخراج معدن، تاسیسات عام المنفعه، پوشش سقف و كف، صنایع دریایی، صنایع كشاورزی، صنایع اتومبیل سازی، ساخت و ساز، فوم و كامپوزیت و….

 

نتیجه گیری
در دنیای امروزی، پلی یوریا اثبات كرده است. كه انتخابی موثر كارا و اقتصادی در صنعت پوشش های محافظتی و ضد خوردگی و صنایع مرتبط به حساب می‌آید.

تولید محصولاتی با خواص بهبود یافته و پیشرفته ترین تجهیزات اعمال و پاشش جهت حصول بهترین كیفیت و تامین خواسته مصرف كنندگان، هر روز بر محبوبیت و این پوشش در صنایع جهان می‌افزایند.

 

منبع : http://www.aminothane.com

بازگشت به صفحه اصلی