نقش زنجیر افزاینده در فوم پلی یورتان

مقدمه

یکی از مواد افزودنی مهم در طراحی فرمول فوم پلی یورتان، استفاده از زنجیر افزاینده یا همان Chain Extender است. پلی یورتان‌ها دارای دو بخش سخت و نرم هستند. ایزوسیانات و زنجیر افزاینده بخش سخت پلی یورتان را تشکیل می‌دهد. این در حالیست که پلی ال پلی استر و یا پلی ال پلی اتر بخش نرم پلی یورتان را تشکیل می‌دهد. بخش سخت سبب استحکام بیشتر و خاصیت Rigidity خواهد شد و بخش نرم حالت ویسکوالاستیک فوم را ایجاد می‌کند. بنابراین با تعدیل در بخش نرم و بخش سخت می‌توان خواص متفاوتی را در فوم پلی یورتان ایجاد کرد. در این مقاله به بررسی نقش زنجیر افزاینده (بخش سخت) پرداخته خواهد شد. زنجیر افزاینده‌ها دارای وزن مولکولی کم هستند که می‌تواند در دو نوع الکلی و یا آمینی با ایزوسیانات واکنش دهد و سبب افزایش طول بخش سخت یورتانی شود. اگر از زنجیر افزاینده الکلی استفاده شود قسمت‌های سخت یورتانی ایجاد می‌شود. اما با زنجیر افزاینده نوع آمینی قسمت‌های سخت اوره تشکیل می‌شود.

نقش و انواع زنجیر افزاینده در فوم پلی یورتان

از مهم ترین و پرکاربردترین زنجیر افزاینده پایه الکل می‌توان به MEG و DEG اشاره کرد. زنجیر افزاینده پایه آمینی DEA و یا TEA هستند. اگر زنجیر افزاینده خیلی سریع واکنش نشان دهد، ممکن است فوم قبل از پر شدن کامل قالب یا قبل از اینکه فوم به بیشترین حجم خود برسد ژل شود. اگر زنجیر افزاینده خیلی کند باشد، زمان لازم برای واکنش فوم پلی یورتان افزایش می‌یابد. واکنش پذیری زنجیر افزاینده باید برای استفاده با سایر اجزای فرمول پلی یورتان مناسب باشد تا به زمان‌های واکنش مطلوب دست یافت. در عین حال، زنجیر افزاینده باید همراه با سایر اجزای مخلوط واکنش عمل کند تا فوم پلی یورتان با خواص فیزیکی مورد نظر تولید شود.

مونو اتیلن گلایکول به عنوان زنجیر افزاینده در فوم‌های پلی یورتان به کار می‌رود که سبب اتصال بیشتر بین فاز سخت و نرم شده و استحکام را افزایش می‌دهد. طبق مطالعات انجام شده از سوی Zou و همکاران، با افزایش آن سبب افزایش در مقاومت سایشی، افزایش هاردنس و کاهش دانسیته شده است. زمانیکه سرعت واکنش ژل شدن کمتر از واکنش پف زایی باشد دیواره سلولی دارای استحکام کمتری است و شکست سلول در نواحی بزرگی اتفاق می افتد. افزودن اتیلن گلایکول، نقش مثبتی در فرایند تهیه فوم ایفا می‌کند. به دلیل اینکه گروه‌های هیدروکسیل نوع اول بر روی اتیلن گلایکول وجود دارد و مقدار ایزوسیانات افزایش می‌یابد، واکنش ژل شدن تندتر می‌شود. زمان عدم چسبندگی یا همان Tack free Time فوم پلی یورتان اثر مهمی بر فرایند demould دارد. افزودن اتیلن گلایکول سبب کاهش زمان TFT می‌شود. که دلیل آن به افزایش مقدار ایزوسیانات و واکنش پذیری بیشتر گروه هیدروکسیل نوع اول برمی‌گردد. همچنین اتیلن گلایکول به واکنش و تشکیل کراس لینک سرعت می‌بخشد. وزن مولکولی کم اتیلن گلایکول و ویسکوزیته پایین آن، سبب نفوذ و اختلاط بهتر در حالت فوم شدن دارد و سبب می‌شود گروه‌های هیدروکسیل در واکنش ژل شدن شرکت کند. افزایش اتیلن گلایکول سبب افزایش سرعت واکنش ژل و کاهش زمان چسبندگی خواهد شد. همچنین افزایش رهایش گرما به دلیل واکنش گرمازای اتیلن گلایکول و ایزوسیانات سبب کاهش زمان چسبندگی می‌شود. زمانیکه واکنش ژل شدن تسریع یابد و استحکام دیواره سلولی با افزایش قسمت‌های سخت یورتانی (Hard segment urethane) حاصل شود، حباب‌ها قبل از اینکه تخریب شود سریعتر رشد می‌کند. ویسکوزیته بر مورفولوژی سلول و اندازه سلول اثر گذار است. افزودن اتیلن گلایکول سبب کاهش ویسکوزیته اولیه شده و سبب ایجاد حباب‌های هموژن‌تر می‌شود و مانع از انبساط حباب در مراحل اولیه تشکیل فوم می‌شود که سبب ایجاد حباب های بزرگتر خواهد شد.

نتیجه گیری

نوع و مقدار زنجیر افزاینده در خواص مکانیکی و فرایند پذیری فوم حائز اهمیت است. استفاده از زنجیر افزاینده نوع پایه الکلی نظیر EG، به دلیل هیدروکسیل نوع اول واکنش پذیری بیشتری دارد. کاهش ویسکوزیته، نفوذ را افزایش می‌دهد. افزایش عدد هیدروکسیل در کل ماتریس سبب افزایش مقدار ایزوسیانات خواهد شد. زنجیر افزاینده در قسمت‌های سخت فوم پلی یورتان وجود دارد و سبب افزایش استحکام دیواره سلولی می‌شود. واکنش Exotherm تر خواهد شد. و در نتیجه به کاهش زمان demold کمک می‌کند.

حان گرافیک است، چاپگرها و متون بلکه روزنامه و مجله در ستون و سطرآنچنان که لازم است، و برای شرایط فعلی تکنولوژی مورد نیاز، و کاربردهای متنوع با هدف بهبود ابزارهای کاربردی می باشد.