IKERKETA ISOCYANATE POLIURETANETAK IKUSI
1937an, 1937an (PU) materialek aplikazio ugari aurkitu dituzte hainbat sektoretan zehar garraioa, eraikuntza, petrokimikoak, ehunak, ingeniaritza mekanikoa eta elektrikoa, aeroespaziala, osasun laguntza eta nekazaritza barne. Material horiek aparra plastikoak, zuntzak, elastomeroak, iragazgaitza duten agenteak, larru sintetikoa, estaldurak, itsasgarriak, zoladura materialak eta hornidura medikoak eskaintzen dituzte. PU tradizionala bi isokanatatik bi edo gehiago sintetizatzen da, polioma makromolekularrekin eta kate molekular hedatzaile txikiekin batera. Hala ere, isocyanaten berezko toxikotasunak arrisku esanguratsuak dira gizakiaren osasunerako eta ingurumenari; Gainera, fosgenotik eratorritakoak dira, lehengaiak eta amine lehengaiak aurrez aurre.
Industri garaikideko garapen berde eta iraunkorreko praktiken bila, ikertzaileek gero eta gehiago dira arloan ingurumena errespetatzen duten baliabideekin isocianatoak ordezkatzera bideratuta, isocyanate ez diren poliuretaneentzako (Nipu) nobelak esplizatzen ari diren bitartean. Artikulu honek Nipu-ren prestaketa bideak aurkezten ditu, hainbat nipus mota berrikusten dituen bitartean, eta haien etorkizuneko irtenbideak aztertzen ditu ikerketa gehiago egiteko erreferentzia emateko.
1 isocyanate poliuretanen sintesia
Diamino alifikoekin konbinatutako karbamato maltzur txikiko karbamatoaren konposatuen lehen sintesia 1950eko hamarkadan, isocyanate poliuretano sintesia ez den 1950eko hamarkadetan atzerrian gertatu zen. Gaur egun, Nipu ekoizteko bi metodologia nagusi daude: lehenengoak karbonato bitarren eta amines bitarren arteko erreakzioak gehitzea dakar; Bigarrena, diuretanearen bitartekariek diuretanoen bitartekariek dakartza, karbamaten barruan egiturazko trukeak errazten dituzten diolekin batera. Diamarboxilatoaren bitartekariak karbonato ziklikoaren edo dimetil karbonato (DMC) ibilbideen bidez lor daitezke; Funtsean metodo guztiek erreakzionatzen dute azido karbonikoen taldeen bidez, karbamateko funtzionaltasunak.
Hurrengo atal hauek poliuretanoa sintetizatzeko hiru ikuspegi desberdinetan lantzen dira isocyanatak erabili gabe.
1.1Binary Cyclic Carbonato ibilbidea
Nipu sintetizatu daiteke biinezko carbonato bitar bikotekarekin lotutako bitariko karbonato bitararekin erlazionatutako gehikuntzen bidez.
Hidroxil talde anitz direla eta, haren kate egitura nagusian dauden unitateak errepikatzen direnean, metodo honek poliβ-hidroxil poliuretanoz (PHU) deitzen dena ematen du. Leitch et al. Binary amines-ekin batera egindako politetro ziklikoko politether polyether seriea garatu zuen, bitariko amines eta bitar karbonato bitarietatik eratorritako molekula txikiak. Polyether puska prestatzeko erabiltzen diren metodo tradizionalen aurka konparatzen da. Aurkikuntzek adierazi zuten phus-eko hidroxil taldeek hidrogeno-loturak osatzen dituzten nitrogeno / oxigeno-atomoekin segmentu bigune / gogor batzuen barruan kokatuta; Segurtasun leunen arteko aldaketek ere hidrogenoen lotura portaeretan dute eragina eta gero errendimenduaren ezaugarri orokorrean eragina duten mikrohasiaren bereizketa tituluak.
100 ºC-tik gorako tenperaturaren azpitik burutzen da, erreakzio-prozesuetan ez da inolako eraginik hezetasunarekiko. Hala ere, dimetil sulfoxido (DMSO), N, N-Dimethylformamide (DMF), etab. Bost egunek askotan pisu molekularrak izaten dituzte, gutxienez, eskala handiko produkzioaren ondorioz.
1,2,2 karbonato ibilbidea
Karbonato monokilikoek zuzenean erreakzionatzen dute diatroxilatoarekin. Ondoren, transsterifikazio / polikaldien arteko elkarreraginak izan ziren.
Aldaera monokilikoen artean, Zhao Jingbo-ko taldea, Zhao Jingbo-ren taldeak diamina askotarikoak dira. Eragiketa arrakastatsua da. Propietate termiko / mekaniko ikusgarriak erakusten ditu, gorantz doaz, gutxi gorabehera, gutxi gorabehera 1515 ~ 161 ºC tentsioaren indarrak zabaltzen ari dira. Wang et al. DMC-k, DMC-k, hexametileniamina, hexametilediko-aizkolariek osatzen dute, ondoren, hidroxi-amortizatutako deribatuak sintetizatzen ditu. Geroago biberrezko azido dibasikoak subjektiboak oxalic / sebacic / azidoak adipiko-azido-azidoak bezalako azken irteerak lortzen dituzten azken irteerak Encompassing13k ~ 28k g / mol tentsio indartsuen indarguneak9 ~ 17 mpa luzapenak% 35% ~% 235.
Estero ziklokarbonikoek modu eraginkorrean egiten dute modu eraginkorrean, baldintza tipikoen arabera, tenperatura-tarteak gutxi gorabehera 80 ° eta120 ºC-ek geroago transesterifikazioak normalean organotinean oinarritutako sistema katalitikoak erabiltzen dituztela. Auto-polimerizazioarekin / Deglycolysis fenomenoek sortutako fenomenoek nahi duten kondentsazio ahaleginak baino haratago, nahi diren emaitzak errendatzen dira metodologia, berez, ekologikoki, metanola / molekula txikiko hondakinak dituztela.
1.3dimetil karbonato ibilbidea
DMC-k, ekologikoki soinu / toxikorik gabeko irudiak dira, metilo / metoxyl funtzional ez-toxikoak. Kate txikiko-hedatzaile-Diolika / Polioleko osagai handiak, azkenaldian izandako polimero egiturak egin ondoren, irudikoen bidez.
Deepa et.al-ek sodio metoxidoaren katalizazioa aprobetxatuz. Geroztik, bitarteko eraketa askotarikoek, ondoren, luzapenak zuzendutako seriea. Pisu molekularrak lortuz (3 ~ 20) X10 ^ 3G / MOL Glass Trantsizio tenperaturak. Pan Dongdong-ek hautatutako bikotekide estrategikoak DMC hexametilenazko-diaminopolikarbonbonatu-poliealkoholak konturatzen dira. Ikerketa-eragina duten ikertzaileen eraginak ButaneDiol / HexaneDiol hautapenak nabarmentzen ziren. AT230 ℃ Esplorazioek esploratzeak ez-poliureak ez direnak. Pintura-aplikazio potentzialen aurkako konpromisoak Aurreikusitako abantailak. Horrenbestez, hondakin-errekak gutxitzen dira nagusiki metanol / molekula txikiko efluenteak soilik mugatuta, sintetismo berdeak finkatzen dituztenak.
Isozanatu gabeko poliuretanoen 2 segmentu bigun desberdin
2.1 Polyether poliuretanoa
Polyether polyuretane (Peu) oso erabilia da segmentu bigunen arteko loturaren energiaren energia baxua dela eta, birakatze errazak, biraketa erraza, tenperatura malgutasun bikaina eta hidrolisiarekiko erresistentzia bikaina delako.
Kebir et al. Polyethano poletikoki sintetizatua DMC, polietilenozko glikola eta butanedoa lehengai gisa, baina pisu molekularra baxua zen (7 500 ~ 14 800g / mol), eta urtze-puntua ere baxua zen (38 ~ 48 ℃), eta indar eta bestelako adierazleak zaila izan zen erabilera beharrak asetzeko. Zhao Jingbo-ren ikerketa taldeak 1, 6-hexanediamina eta polietileno glikola erabili zituen Peu sintetizatzeko, 31 000g / mol 31 ~ 24mparen tentsioaren indarra eta% 0,9% 388ko luzera du. Poliuretan aromatikoen sintetizatutako seriearen pisu molekularra 17 300 ~ 21 000g / mol da, urtze-puntua 102 ~ 110 ℃ da, tentsioaren indarra 12 ~ 38mpa da eta% 200eko konstanteen arteko luzapen-tasa% 69% ~% 69 da.
Zheng Liuchun eta Li Chuncheng-en ikerketa taldeak 1, 6-hexametileniamina (BHC) prestatu zuen dimetil karbonatoarekin eta 1, 6-hexametileniamina eta polytethydrofuration kateak eta politetrahidrofuraneolak (mn = 2 000). Isokanatu gabeko ibilbidea ez duten poliuretane (Nipu) serie bat prestatu ziren, eta erreakzioan zehar bitartekari gurutzatuen arazoa konpondu zen. Polyethano Polyetethane tradizionalaren egitura eta propietateak Nipu eta 1, 6-hexametilenaren diisozanatoa konparatzen ziren, 1. taulan erakusten den moduan.
| Lagin | Segmentu gogorreko zatiki masa /% | Pisu molekularra / (g·mol ^ (- 1)) | Pisu molekularraren banaketa indizea | Tentsio indarra / MPA | Elongazioa eten /% |
| Nripu30 | 30 | 74000 | 1.9 | 12,5 | 1250 |
| Nipu40 | 40 | 66000 | 2.2 | 8,0 | 550 |
| Hdipu30 | 30 | 46000 | 1.9 | 31.3 | 1440 |
| Hdipu40 | 40 | 54000 | 2.0 | 25,8 | 1360 |
1. Taula
1. taulako emaitzek erakusten dute Nipu eta Hdipu arteko egiturazko desberdintasunak segmentu gogorraren ondorioz. Nipe-ren alboko erreakzioak sortutako Ureako taldea kate molekularrean txertatuta dago, hidrogeno bonuak ordenatzeko, segmentu hidrogeno-loturak osatzeko, segmentu gogorreko kate molekularren eta segmentu gogorraren kristalitate baxuaren artean. Ondorioz, bere propietate mekanikoak Hdipu baino askoz ere okerragoak dira.
2.2 Polyester poliuretanoa
Poliesterrezko poliuretanoak (Petu) poliesterrezko diolak, segmentu bigunek biodegradabilitate ona, biosorgagarritasuna eta propietate mekanikoak dituztela eta ehunen ingeniaritza aldamioak prestatzeko erabil daiteke, aplikazio aukera bikainak dituen material biomedikoa baita. Segurtasun leunetan erabiltzen diren poliesterrezko diolak polibutileno adipateak dira, poliglikoki adipateak Diol eta polycaprolactone Diol.
Lehenago, Rokicki et al. Etilenazko karbonatoa diaminearekin eta diolekin (1, 6-hexanediol, 1, 10 n-dodecanol) erreakzionatu zuen) nipu desberdinak lortzeko, baina sintetizatutako Nipu-k pisu molekular txikiagoa eta TG txikiagoa zuen. Farhadian et al. Karbonato polikulikoa prestatu da, ekilore hazia olioa lehengai gisa erabiliz, gero, bio-oinarritutako poliaminekin nahastuta, plater batean estalita, eta 90 º-tan sendatu zen 24 h-k poliester poliuretanozko filmak, egonkortasun termiko ona erakutsi zuen. Zhang Liqungo Ikerketa Taldeak Hego Txinako Teknologiako Unibertsitateak diamina eta karbonatu zikliko ugari sintetizatu zituen eta, ondoren, azido dibasikoarekin kondentsatu zuen poliesterreko poliesteriko polieinetoa lortzeko. Zhu Jin-en Ikerketa Taldea Ningbo Institutuko Ikerketa Taldea, Zientzia Txinako Zientzien Zientzia Harria Hexadiamina eta binilozko karbonatoa erabiliz prestatu zen eta, ondoren, poliester-azido dibasatu gabeko bio-oinarritutako poliuretano serie bat erabil daiteke. Zheng Liuchun eta Li Chuncheng-en ikerketa taldeak azido adipikoa eta lau diola alifatiko erabili zituzten (Butanediol, Hexadiol, Octanediol eta Decanediol) karbono atomiko ezberdinekin dagozkien poliesterrezko diolak segmentu bigun gisa prestatzeko; Isoziako poliester poliesteriko ez-poliuretano multzoa (PETU), Diols alifatikoen karbono atomoen izenean izendatua, polikondentsazioa urtzen hasi zen BHC eta Diols-ek prestatutako Prepolimeroaren Prepolimero Hidroxy zigilatutako hidroxiarekin. Petu-ren propietate mekanikoak 2. taulan agertzen dira.
| Lagin | Tentsio indarra / MPA | Modulu elastikoa/ Mpa | Elongazioa eten /% |
| Petu4 | 6.9±1.0 | 36±8 | 673±35 |
| Petu6 | 10.1±1.0 | 55±4 | 568±32 |
| Petu8 | 9.0±0,9 | 47±4 | 551±25 |
| PETU10 | 8,8±0.1 | 52±5 | 137±23 |
2. Taula
Emaitzek erakusten dute Petu4-ren segmentu bigunak karboniarik gabeko dentsitate handiena duela, segmentu gogorreko hidrogeno lotura sendoena eta fase bereizketa txikiena. Bi segmentu leun eta gogorren kristalizazioa mugatua da, urtze puntu baxua eta tentsio indarra erakusten dituena, baina etenik handiena.
2.3 Polikarbonatozko poliuretanoa
Polikarbonatozko poliuretana (PCU), bereziki PCU alifatikoak, hidrolisiarekiko erresistentzia, oxidazioarekiko erresistentzia, egonkortasun biologiko ona eta biompatibilitatea ditu, eta aplikazio onak ditu biomedikuntzaren arloan. Gaur egun, prestatutako Nipu gehienek polyether poliolak eta poliesterrezko poliolak erabiltzen dituzte segmentu bigun gisa, eta polikarbonato poliuretanoari buruzko ikerketa txosten gutxi daude.
Tian Hengshuiren Ikerketa Taldeak Prestatutako Polikarbonato Polikarbonatu gabeko Polikarbonatoak 50 000 g / mol baino gehiagoren pisu molekularra du. Polimeroaren pisu molekularraren gaineko erreakzio baldintzak aztertu dira, baina bere propietate mekanikoak ez dira jakinarazi. Zheng Liuchun eta Li Chuncheng-en ikerketa taldeak PCU prestatu zuen DMC, hexanediamina, hexadiola eta polikarbonato diolak erabiliz, eta PCU izendatu zuten segmentu gogorreko unitatearen zatiketaren arabera. Propietate mekanikoak 3. taulan agertzen dira.
| Lagin | Tentsio indarra / MPA | Modulu elastikoa/ Mpa | Elongazioa eten /% |
| PCU18 | 17±1 | 36±8 | 665±24 |
| Pcu33 | 19±1 | 107±9 | 656±33 |
| Pcu46 | 21±1 | 150±16 | 407±23 |
| Pcu57 | 22±2 | 210±17 | 262±27 |
| Pcu67 | 27±2 | 400±13 | 63±5 |
| Pcu82 | 29±1 | 518±34 | 26±5 |
3. Taula
Emaitzek erakusten dute PCUk pisu molekular handia duela, 6 × 104 ~ 9 × 104g / mol, urtze-puntua 137 ℃ arte eta tentsio indarra 29 MPA arte. PCU mota hau plastiko zurrun gisa edo elastomer gisa erabil daiteke, eremu biomedikoan aplikazio aukera ona duena (esaterako, giza ehunen ingeniaritza aldamioak edo inplante kardiobaskularrak dituzten materialak).
2.4 Isoziako ez den poliuretano hibridoa
Isoziakoa ez den poliuretane hibridoa (hibridoa) erretxina epoxi, akrilidoa, silizea edo siloxaneen sartzea da poliuretanozko esparru molekularrean, sare interpentziozko sarea osatzeko, poliuretanoaren errendimendua hobetzeko edo poliuretanoaren funtzioak hobetzeko.
Feng Yuelan et al. CO2-k Epoxy soja olioarekin erreakzionatu zuen CO2-rekin COCLIC CICLIC CICLIC (CSBO) sintetizatzeko, eta Bisfenol-ek digeztiliko Ether (Epoxy erretxina E51) sartu zuen. Kate molekularrak azido oleikoaren / azido linoleikoaren kate segmentu luzea dauka. Kate-segmentu zurrunagoak ere baditu, indar mekaniko altua eta gogortasun handia izan dezan. Ikertzaile batzuek Furanen amaierako taldeekin ere sintetizatu zituzten, dihlyilen glicol-en karbonato bizikleta eta diamonatoaren erreakzioaren bidez. Nipu hibridoak Nipu jeneralaren ezaugarriak izateaz gain, atxikimendu hobea, azido eta alkalen korrosioarekiko erresistentzia hobea izan dezake, disolbatzailearekiko erresistentzia eta indar mekanikoa.
3 Outlook
Nipu isokiko toxikorik erabili gabe prestatuta dago eta gaur egun aparra, estaldura, itsasgarria, elastomer eta bestelako produktuen forma aztertzen ari da eta aplikazioen aukera zabala du. Hala ere, gehienak laborategiko ikerketara mugatuta daude, eta ez da eskala handiko ekoizpenik. Gainera, jendearen bizi-maila hobetzearekin eta eskariaren etengabeko hazkundea izanik, funtzio bakarra edo funtzio anitz duten Nipu ikerketa norabide garrantzitsua bihurtu da, hala nola, antibacterial, auto-konponketa, formaren memoria, sugar atzeragarria, bero erresistentzia handia eta abar. Hori dela eta, etorkizuneko ikerketak industrializazioaren funtsezko arazoak nola apurtu behar ditu eta Nipu funtzionala prestatzeko norabidea aztertzen jarraitu behar du.
Posta: 2012ko abuztuaren 29a