منبع پایان نامه با موضوع دی اکسید کربن، فناوری نوین، زیست محیطی

دانلود پایان نامه ارشد

يا 2و6 تولوئن دي ايزوسيانات
4و4 يا 2و4 دي فنيل متان دي ايزوسيانات
1و6 هگزا متيلن دي ايزوسيانات
از جمله معروفترین دی ایزوسیانات‌های تجاری می‌توان به MDI، (6,2)TDI، (4,2)TDI، NDI، IPDI، TODI، TMDI، CHDI، PPDI، XDI، HDI اشاره کرد.
علاوه بر موارد ذکر شده، ترکيبات ايزوسياناتي ديگري نيز وجود دارند.
ترکيباتي که داراي دو گروه هيدروکسيل(OH) يا بيشتر باشند را پلي اُل مي نامند. بطور معمول در تولید پلی یورتان‌ها از دو نوع پلی ال پلی استری و پلی ال پلی اتری استفاده می‌شود. نوع پلی ال بکار رفته در پلی یورتان‌ها تعیین کننده خواص نهایی آنها می‌باشد. معمولا پلی ال‌های بکار رفته در تولید پلی یورتان‌ها دارای وزن مولکولی مابین 200 تا 2000 می‌باشند که بسته به خواص نهایی مورد انتظار ازز پلی یورتان، انتخاب می‌شوند. بطور معمول از گونه هاي زير استفاده مي‌شود:
پلی ال‌های پلی استری
پلی استرها زنجیرهای ملکولی با وزن مولکولی بالا هستند که در زنجیر آنها گروه استری تکرار می‌شود و از واکنش یک اسید کربوکسیلیک دو عاملی با یک الکل دو عاملی حاصل می‌شوند.
پلی استرهای مورد استفاده در صنایع پلی یورتان به روش‌های مختلفی تهیه می‌شوند که مهمترین آنها عبارتند از روش پلی استریفیکاسیونی و پلی کاپرولاکتونی.

پلی ال‌های پلی اتری(Polyether Polyols)
این نوع پلی ال‌ها معمولا از واکنش پلیمریزاسیونی گروه اپوکسیدالکین اسید در مجاورت کاتالیست‌های بازی مانند هیدروکسید سدیم و هیدروکسید پتاسیم تولید می‌شوند. پلی اتر پلی ال‌ها بسته به روش تهیه آنها دو عاملی یا سه عاملی می‌باشند.
پلي کربنات پلي ال
پلي کاپرولاکتون پلي ال
به علاوه، به جاي گروههاي هيدروکسيل، ترکيباتي مثل اسيدهاي کربوکسيليک و آمينها، که داراي هيدروژن فعال هستند نيز مي توانند در ترکيب با ايزوسياناتها مورد استفاده قرار گيرند. به همين دليل، زمانيکه صحبت از پلي يورتانها مي شود، مي توان گفت که گونه هاي بيشماري از آنها وجود دارد.
با توجه به آنچه گفته شد مي توان نتيجه گرفت، پلي يورتانها در موارد گوناگوني مانند: فومهاي نرم، فومهاي سخت، الاستومرها، چسبها، روکش ها و پايه هاي رنگي بکارگرفته مي شوند.
پلی یورتان خالص ضعف هایی نیز دارد:
هیدروفوب نیست و در حضور رطوبت و شرایط جوی مرطوب و شرجی، با رطوبت وارد واکنش منفی می شود.در نتیجه روی سطوح سرد قابل اعمال نمی باشد.
مقاومت شیمیایی بالایی ندارد.
مقاومت مکانیکی فوق العاده ای ندارد.
خواص فیزیکی ضعیف تری از خود بروز می دهد.
چسبندگی ضعیفی به سطوح داشته و دایماً نیاز به مصرف پرایمر جهت بهبود چسبندگی دارد.
در عرض چند دقیقه تا ساعت وارد واکنش شده، در عرض 6-3 ساعت به 75 درصد میزان سخت شدن کامل خود می رسد و در عرص 73-24 ساعت کاملاً سخت می شود.
همین تفاوت های چشمگیر، رمز برتری و پلی یوریا محسوب می شود.

اشکال مختلف پلي يورتان
فرآورده هاي فوم، فيلم، الاستومرها، پودرها، مايعات و امولوسيون هاو فوم‌هاي نرم، فوم‌هاي سخت، ، چسب‌ها، روکش ها و پايه هاي رنگي بکارگرفته مي شوند….

كاربردهاي پلي يورتان‌ها
کاربرد پلی یورتان در صنعت بصورت روز افزون در حال افزایش است زیرا این ماده دارای مقاومت سایشی عالی را دارد و بصورت همزمان ویژگی‌های پلاستیک‌ها و الاستومرها را نشان می‌دهد. اگر چه مقاومت حرارتی پایین در پلی یورتان‌های معمول و رایج باعث محدود شدن استفاده از آنها شده است. تحقیقات متعددی جهت بهبود پایداری حرارتی و خواص مکانیکی پلی یورتان انجام شده است. یکی از راه‌های بهبود پایداری حرارتی پلی یورتان شامل اصلاح شیمیایی ساختار بوسیله گروه‌های حلقوی است. دیگر راه اصلاح استفاده از افزودنی‌های معدنی است.[33]
استفاده از پوشش های محافظ برای جلوگیری از پدیده خوردگی در ساختارهای فولادی که آستر و پوشش پایه آنها از نوع سامان های اپوکسی دار است، نمونه ای از کاربردهای مهم پلی یورتانها محسوب می شوند.
مورد دیگر، سامانه های پوشش دهنده کف است که در آنها نیز انواع پوششهای پایه را می توان بکار برد، گاهی پوشش نهائی از نوع یورتان برای لایه نهایی کف نیز کفایت می کند. کاربرد پلی یورتانها و پلی اوره ها در کفپوشها انواع فناوری کاربرد پوشش های کف همگی بر دو اصل استوارند. یکی از آنها فناوری فیلم نازک است که یک یا چند پوشش با ضخامت حدود ۵۰ تا ۱۲۵ میکرون روی سطح کف پوشش داده می شود. درزگیری و غبارزدایی نیز از جمله مراحل مهم در این روش محسوب می شوند که هدف نهایی آنها رسیدن به کفپوشهایی با طرح های زیر و مزین است.
پلی یورتانهای آروماتیک بر پایه MDI برای پوشش دهی کف زیاد بکار می روند، چرا که MDI ایزوسیاناتی نسبتاً ارزان است. مولکول MDI و پلیمر سنتز شده از آن به راحتی پرتو فرابنفش را جذب می کنند، زرد شدن پوشش هایی که در معرض نور خورشید واقع شده اند به همین دلیل همین مسئله است. پوششهای پلی اوره در چند سال اخیر فناوری پوششهای پلی اوره گسترش و کاربرد یافته است. از مزایای اصلی این نوع پوششها سخت شدن بسیار سریع آنهاست که نتیجه آن، دسترسی به یک فناوری پرشتاب است. در سامانه های پلی اوره بر پایه هگزامتیلن دی ایزوسیانات (TMXDI) پوشش پاشیده شده روی بلوک یخ در عرض ۲۰ ثانیه سخت می شوند.
رزین های پراکنشی پلی یورتانی (PUD) روش مرسوم در ساخت رزین های پراکنشی پلی یورتانی بر پایه آب، تهیه پیش پلیمری با گروه پایانی ایزوسیانات است که پلی ال اصلاح کننده در ساختار زنجیر، گروه عاملی کربوکسیلیک اسید را به وجود می آورد و در مرحله بعد این ماده با آمین نوع سوم در آب پخش می شود تا مراکز یونی به وجود آورد. به این ترتیب ذرات پلیمر پایدار می گردند. با حضور یک پلی آمین موجب می شود طول زنجیر اجزای تشکیل دهنده زیادتر شود.
یکی از روش های کاهش قیمت، اختلاط رزین های پراکنشی پلی یورتانی با پلیمرهای آکریلیک است.مدت مدیدی است که در اروپا از پوششهای رنگدانه دار بر پایه آب حاوی مخلوط ۵۰:۵۰ از مخلوط معلق پلی‌یورتانی و رزین های امولسیونی آکریلیکی در تهیه کفپوشها استفاده می شود. این پوشش‌ها در حالت خشک سطح نیمه براق سفید رنگی را ایجاد می کنند که برای پوشش کف های بتنی و یا تزئین کفپوش های چوبی به ویژه در مواردی که مقاومت در برابر الکل یا آب حائز اهمیت است، بسیار مناسب تشخیص داده اند. یکی از مزایای بسیار مهم مخلوط معلق پلی یورتانی بر پایه آب کامل شدن واکنش ها در این مدت سامانه هاست، به طوریکه در پایان واکنش هیچ ایزوسیانات آزادی بر جای نمی‌ماند. در دراز مدت با حرکت صنعت پوشش دهی به سوی سامان های عاری از ایزوسیانات این مورد یک مزیت جدی تلقی می گردد.
سیمان‌های اصلاح شده پلی یورتانی بعنوان کف پوش نیز بکار برده شده‌اند. از جمله خواص مهم در این ترکیب می توان به کم بودن گاز دی اکسید کربن به وجود آمده مسطح شدن خوب و زمان کاری حدود ۳۰ دقیقه آن اشاره کرد. در این نوع سامانه های پلی یورتانی از واکنش اجزای سازنده با آب، اوره و گاز دی اکسید کربن به وجود می آید که علت آن وجود MDI در فرمول است. نتیجه گیری استفاده از پلی یورتانها، پلی اوره ها و رزین های پراکنشی پلی یورتانی و مواد شرکت کننده در واکنش های آنها به طور پیوسته در حال رشد و توسعه است. این مواد بیشترین کاربرد را در پوشش دهی سطوح گوناگونی دارند. مسائل زیست محیطی و مقررات جدید، فناوری نوین ساخت پوشش را به سوی سامان های بدون حلال، پر جامد و سامانه های بر پایه آب هدایت می کنند. در آینده سامانه های پوشش دهی عاری از ایزوسیانات کاربری بیشتری پیدا خواهند کرد.
خواص یورتانها از مواد ترموست بسیار سخت تا الاستومرهای نرم تغییر می كند. از پلی یورتانهای ترموپلاستیك، در ساخت وسایل قابل كاشت بسیار مهمی استفاده می شود، چرا كه دارای خواص مكانیكی خوب نظیر استحكام كششی، چقرمگی، مقاومت به سایش و مقاومت به تخریب شدن، به علاوه زیست سازگاری خوب می باشند كه آنها را در گروه مواد مناسب جهت كاربردهای پزشكی قرار می دهد.
مبحث نانوکامپوزیت‌ها نیز میتواند باعث بهبود پایداری حرارتی در پلی یورتان شود. خاک رس یکی از این افزودنی‌های معدنی است که در اندازه‌های مختلف از جمله نانو مورد کاربرد قرار می‌گیرد.
به دلیل نقش برهم افزایی میان مواد آلی و معدنی؛ مقاومت حرارتی ، خواص حفاظتی ، خواص الکتریکی و مکانیکی بطور معمول افزایش خواهد یافت.[33]
روش‌های مختلفی برای پراکنش ذرات خاک رس وجود دارند:
پلیمریزاسیون درجا97 ؛ منومرهایی که در میان لایه‌های سیلیکات جاداده شده‌اند.
ترکیب با محلول پلیمری
پراکنش پرکننده در حالت مذاب پلیمرهای گرما نرم
در پروژه حاضر از پلیمریزاسیون درجا برای پراکنش ذرات استفاده شده است.
در مقیاس نانو با مشاهده فاصله بین لایه‌ها به علت زیادتر بودن انرژی سطحی پلی اُل نسبت به انرژی سطحی خاک رس اصلاح شده، زنجیرهای پلی ال در راستای افزایش بین لایه‌های خاک‌ رس اصلاح شده زنجیره‌های پلی ال در راستای افزایش فاصله بین لایه‌های خاک رس جا داده می‌شوند. باز شدن لایه‌ها نشان‌دهنده پراکنش مناسب خاک رس اصلاح شده در پلی ال است. در مورد نانو خاک رس و انتخاب نوع آن نیز میتوان گفت که با توجه به مقالات موجود و کارهای انجام شده این نوع نانو خاک رس سازگاری بیشتری با پلی یورتان داشته است. نانو کاپوزیت حاوی خاک رس پراکنش خاک رس در ماتریس پلیمری تاثیر بسزایی در ایجاد و بهبود خواص مکانیکی و حرارتی ایفا میکند. هرچه ساختار خاک رس و صفحات خاک رس از هم بیشتر باز شود و به حالت اکسفولییت یا اینترکلیت برسیم؛خواص مطلوبتری را در نانو کامپوزیت دیده شده است. در میان خاک رس‌های اصلاح شده A10،A93 و B30 بیشترین میزان افزایش فاصله لایه‌ها را پس از افزودن پلی اُل، برای نوع B30 شاهد هستیم. همچنین نتایج آزمون‌های رئومتری نشان می‌دهد که کلوزیت B 30 ساختار محکمتری در پلی اُل ایجاد می‌کند و سوسپانسیون کلوزیت B30 در پلی اُل پایدارتر است.[34]
یکی دیگر از روش‌های افزایش پایداری حرارتی در پلی یورتان استفاده از افزودنی‌های تأخیردهنده اشتعال است. استفاده از اوره کندانس‌ها به عنوان تاخیردهنده اشتعال، در حدود 70 سال پیش برای منسوجات سلولزی مورد استفاده قرار گرفت منتهی این ترکیبات نتوانستند جایگاه مناسبی در این صنعت پیدا کنند تا اینکه در دهه اخیر مجدداً جهت استفاده در صنعت نساجی و پلاستیک‌ها معرفی شدند. اختراعات متنوعی در دهه اخیر در این زمینه به ثبت رسیده است. بخصوص کاربرد آنها در فوم های پلی یورتان و دیگر مصارف مطرح می‌باشد. اوره کندانس‌ها با توجه به ویژگی شیمیایی اوره به راحتی قابل تولید می‌باشند. در مطالعه تجزیه حرارتی اوره بعد از نقطه ذوب (دمای 138 درجه سانتیگراد) تولید ایزوسیانیک اسید و آمونیاک مورد تایید می‌باشد.
(‏24)
H2N-CO-NH2(m)+heat→NH4+NCO-(m)→NH3(g) + NHCO(g)
این مخلوط با گرم کردن در دمای 140 درجه سانتیگراد و تجزیه اوره در دمای ذوب 138 درجه سانتیگراد و واکنش محصولات تجزیه اوره با فسفریک اسید و سولفامیک اسید تشکیل یک شبکه نامنظم را خواهد داد.
ترکیب بوجود آمده سازگاری زیادی با مواد اولیه پلی یورتان دارد و به راحتی می‌تواند در مواد اولیه تولید کننده پلی یورتان ممزوج شود.
همچنین ترکیب بوجود آمده در دمای 140 درجه سانتیگراد قابل حل در آب بوده ولی افزایش دما بالای 170 درجه سانتیگراد به تولید اوره کندانس نامحلول در آب منجر می‌شود. همانطور که گفته شد پلي يورتانها به شکلهاي مختلف از جمله فومهاي نرم، فومهاي سخت؛ الاستومرها، ترموپلاستيک الاستومرها، رزين، رنگ، پوشش و… در دنيا کاربرد دارند.
خواص يورتانها از مواد ترموست بسيار سخت تا الاستومرهاي نرم تغيير مي‌كند. بطور کلی پلی یورتان‌ها با توجه به گستردگی انواع آن و داشتن خواصی مطلوب می‌تواند در عایق‌سازی سازه‌ها، یخچال و فریزر، مبلمان و سرویس خواب، کفش و پاپوش، صنایع خودرو، پوشش‌ها و چسب‌ها و غیره مورد استفاده و کاربرد قرار بگیرد.
الاستومر پلي‌يورتان پليمر ويژه‌اي است كه توانسته در مدت كوتاهي جايگزين

پایان نامه
Previous Entries منبع مقاله درمورد اصل موضوع Next Entries منبع پایان نامه با موضوع اکسیداسیون، مصرف مواد