კვლევის პროგრესი არაიზოციანატური პოლიურეთანის შესახებ
1937 წელს დანერგვის შემდეგ, პოლიურეთანის (PU) მასალებმა იპოვეს ფართო გამოყენება სხვადასხვა სექტორში, მათ შორის ტრანსპორტირება, მშენებლობა, ნავთობქიმიკატები, ტექსტილი, მექანიკა და ელექტროინჟინერია, აერონავტიკა, ჯანდაცვა და სოფლის მეურნეობა. ეს მასალები გამოიყენება ისეთ ფორმებში, როგორიცაა ქაფის პლასტმასი, ბოჭკოები, ელასტომერები, ჰიდროსაიზოლაციო საშუალებები, სინთეტიკური ტყავი, საიზოლაციო მასალები, ადჰეზივები, მოსაპირკეთებელი მასალები და სამედიცინო საშუალებები. ტრადიციული PU ძირითადად სინთეზირებულია ორი ან მეტი იზოციანატისგან მაკრომოლეკულურ პოლიოლებთან და მცირე მოლეკულური ჯაჭვის გამაფართოებელებთან ერთად. თუმცა, იზოციანატების თანდაყოლილი ტოქსიკურობა მნიშვნელოვან რისკებს უქმნის ადამიანის ჯანმრთელობას და გარემოს; უფრო მეტიც, ისინი, როგორც წესი, მიიღება ფოსგენისგან - უაღრესად ტოქსიკური წინამორბედი - და შესაბამისი ამინის ნედლეულისგან.
თანამედროვე ქიმიური მრეწველობის მწვანე და მდგრადი განვითარების პრაქტიკის ძიების ფონზე, მკვლევარები სულ უფრო მეტად არიან ორიენტირებულნი იზოციანატების ეკოლოგიურად სუფთა რესურსებით ჩანაცვლებაზე, არაიზოციანატური პოლიურეთანის (NIPU) სინთეზის ახალი გზების შესწავლისას. ეს ნაშრომი წარმოგიდგენთ NIPU-ს მომზადების გზებს სხვადასხვა ტიპის NIPU-ების მიღწევების მიმოხილვისას და მათი სამომავლო პერსპექტივების განხილვისას შემდგომი კვლევისთვის მითითების უზრუნველსაყოფად.
1 არაიზოციანატური პოლიურეთანის სინთეზი
დაბალი მოლეკულური წონის კარბამატული ნაერთების პირველი სინთეზი მონოციკლური კარბონატების გამოყენებით ალიფატურ დიამინებთან ერთად მოხდა საზღვარგარეთ 1950-იან წლებში, რაც გადამწყვეტი მომენტია არაიზოციანატური პოლიურეთანის სინთეზისკენ. ამჟამად არსებობს NIPU-ს წარმოების ორი ძირითადი მეთოდოლოგია: პირველი მოიცავს ეტაპობრივად დამატების რეაქციებს ბინარულ ციკლურ კარბონატებსა და ბინარულ ამინებს შორის; მეორე იწვევს პოლიკონდენსაციის რეაქციებს, რომლებიც მოიცავს დიურეთანის შუალედებს დიოლებთან ერთად, რომლებიც ხელს უწყობენ კარბამატებში სტრუქტურულ გაცვლას. დიამარბოქსილატის შუალედური ნივთიერებების მიღება შესაძლებელია ციკლური კარბონატის ან დიმეთილკარბონატის (DMC) გზებით; ფუნდამენტურად ყველა მეთოდი რეაგირებს ნახშირმჟავას ჯგუფების მეშვეობით, რაც იძლევა კარბამატის ფუნქციებს.
შემდეგი სექციები განიხილავს პოლიურეთანის სინთეზის სამ განსხვავებულ მიდგომას იზოციანატის გამოყენების გარეშე.
1.1 ორობითი ციკლური კარბონატული მარშრუტი
NIPU შეიძლება სინთეზირებული იყოს ეტაპობრივი დამატებების მეშვეობით, რომლებიც მოიცავს ბინარულ ციკლურ კარბონატს ორობით ამინთან ერთად, როგორც ეს ილუსტრირებულია სურათზე 1.
მრავალი ჰიდროქსილის ჯგუფის გამო, რომელიც იმყოფება განმეორებით ერთეულებში მისი ძირითადი ჯაჭვის სტრუქტურის გასწვრივ, ეს მეთოდი ზოგადად იძლევა იმას, რასაც უწოდებენ პოლიβ-ჰიდროქსილ პოლიურეთანს (PHU). ლეიჩმა და სხვებმა შეიმუშავეს პოლიეთერული PHU-ების სერია, რომლებიც იყენებდნენ ციკლურ კარბონატულ პოლიეთერებს ბინარულ ამინებთან ერთად, პლუს მცირე მოლეკულებს, რომლებიც წარმოიქმნება ორობითი ციკლური კარბონატებიდან - ადარებენ მათ ტრადიციულ მეთოდებს, რომლებიც გამოიყენება პოლიეთერის PU-ს მოსამზადებლად. მათმა დასკვნებმა აჩვენა, რომ ჰიდროქსილის ჯგუფები PHU-ებში ადვილად ქმნიან წყალბადურ კავშირებს აზოტის/ჟანგბადის ატომებთან, რომლებიც განლაგებულია რბილ/მყარ სეგმენტებში; რბილ სეგმენტებს შორის ვარიაციები ასევე გავლენას ახდენს წყალბადის შემაკავშირებელ ქცევაზე, ისევე როგორც მიკროფაზის განცალკევების ხარისხზე, რაც შემდგომში გავლენას ახდენს მთლიან შესრულების მახასიათებლებზე.
როგორც წესი, 100 °C-ზე დაბალ ტემპერატურაზე ტარდება, ეს მარშრუტი არ წარმოქმნის გვერდით პროდუქტებს რეაქციის პროცესების დროს, რაც მას შედარებით უგრძნობს ტენიანობის მიმართ, ხოლო იძლევა სტაბილურ პროდუქტებს, რომლებიც არ შეიცავს ცვალებადობას, თუმცა საჭიროებს ორგანულ გამხსნელებს, რომლებიც ხასიათდება ძლიერი პოლარობით, როგორიცაა დიმეთილ სულფოქსიდი (DMSO), N,N-DMF-ის დამატება. ერთი დღიდან ხუთ დღემდე, ხშირად იძლევა უფრო დაბალ მოლეკულურ წონას, ხშირად მცირდება ზღურბლებთან დაახლოებით 30 კგ/მოლი, რაც იწვევს ფართომასშტაბიან წარმოებას, რაც დიდწილად გამოწვეულია მასთან დაკავშირებული მაღალი ხარჯებით და არასაკმარისი სიძლიერით გამოვლენილი PHU-ებით, მიუხედავად პერსპექტიული აპლიკაციებისა, რომლებიც მოიცავს დამამშვიდებელ მასალას. და ა.შ..
1.2 მონოცილური კარბონატის მარშრუტი
მონოცილური კარბონატი უშუალოდ რეაგირებს დიამინის შედეგად წარმოქმნილ დიკარბამატთან, რომელიც ფლობს ჰიდროქსილის ბოლო ჯგუფებს, რომელიც შემდეგ გადის სპეციალიზებულ ტრანსესტერიფიკაციას/პოლიკონდენსაციის ურთიერთქმედებებს დიოლებთან ერთად, რაც საბოლოოდ წარმოქმნის NIPU-ს სტრუქტურულად მსგავს ტრადიციულ ანალოგებს, რომლებიც ვიზუალურად არის გამოსახული ნახაზი 2-ზე.
ჩვეულებრივ გამოყენებული მონოცილური ვარიანტები მოიცავს ეთილენისა და პროპილენის გაზიან სუბსტრატებს, სადაც ჟაო ჯინბოს გუნდმა პეკინის ქიმიური ტექნოლოგიის უნივერსიტეტში გამოიყენა სხვადასხვა დიამინები, რომლებიც რეაგირებენ მათ ზემოთ მოცემულ ციკლურ ერთეულებთან, რომლებიც თავდაპირველად ღებულობდნენ სხვადასხვა სტრუქტურულ დიკარბამატ შუამავლებს, სანამ გააგრძელებდნენ კონდენსაციის ფაზებს. შესაბამისი პროდუქციის ხაზების ფორმირება, რომელიც ავლენს შთამბეჭდავ თერმულ/მექანიკურ თვისებებს, აღწევს დნობის წერტილებს ზემოთ, მოძრაობს დიაპაზონის გარშემო და ვრცელდება დაახლოებით 125 ~ 161 ° C დაჭიმვის სიძლიერეზე და აღწევს 24 MPa დრეკადობის სიჩქარეს 1476%. Wang et al., ანალოგიურად გამოიყენეს კომბინაციები, რომლებიც შეიცავს DMC დაწყვილებულ, შესაბამისად, ჰექსამეთილენდიამინის/ციკლოკარბონატირებულ წინამორბედებს, რომლებიც ასინთეზირებენ ჰიდროქსით დამთავრებულ წარმოებულებს, მოგვიანებით დაექვემდებარათ ბიოლოგიურად დაფუძნებულ ორბაზის მჟავებს, როგორიცაა ოქსიალური/სებაციური/მჟავები ადიპიურ-მჟავა-ტერეფის საბოლოო დიაპაზონში. მოიცავს 13k~28k გ/მოლ ელასტიურობის მერყეობას 9~17 MPa ცვალებად 35%~235%.
ციკლოკარბონული ეთერები ეფექტურად მოქმედებენ კატალიზატორების საჭიროების გარეშე ტიპიურ პირობებში ტემპერატურის დიაპაზონის შენარჩუნებით დაახლოებით 80°-დან 120°C-მდე. შემდგომი ტრანსესტერიფიკაციები ჩვეულებრივ იყენებენ ორგანოტინზე დაფუძნებულ კატალიზურ სისტემებს, რომლებიც უზრუნველყოფენ ოპტიმალურ დამუშავებას, რომელიც არ აღემატება 200°-ს. უბრალო კონდენსაციის ძალისხმევის მიღმა, რომელიც მიზნად ისახავს დიოლის ნაერთებს, რომლებსაც შეუძლიათ თვითპოლიმერიზაციის/დეგლიკოლიზის ფენომენები, რომლებიც ხელს უწყობენ სასურველი შედეგების გამომუშავებას, მეთოდოლოგიას აქცევს არსებითად ეკოლოგიურად სუფთა, ძირითადად გამოყოფს მეთანოლს/მცირე მოლეკულა-დიოლის ნარჩენებს, რითაც წარმოაჩენს სიცოცხლისუნარიან სამრეწველო ალტერნატივებს.
1.3 დიმეთილ კარბონატის მარშრუტი
DMC წარმოადგენს ეკოლოგიურად ჯანსაღ/არატოქსიკურ ალტერნატივას, რომელიც შეიცავს მრავალ აქტიურ ფუნქციურ ნაწილს, მათ შორის მეთილის/მეთოქსი/კარბონილის კონფიგურაციების ჩათვლით, რომლებიც აძლიერებენ რეაქტიულობის პროფილებს, რაც მნიშვნელოვნად იძლევა საწყის ჩართულობას, რომლის დროსაც DMC ურთიერთქმედებს უშუალოდ/დიამინებთან, ქმნიან მცირე მეთილ-კარბამატს, რომელიც მთავრდება შუამავლებით, რასაც მოჰყვება დამატებითი ქმედებები. მცირე ჯაჭვის-გამაგრძელებელი-დიოლის/დიდი პოლიოლის შემადგენელი კომპონენტები, რომლებიც მიმავალი პოლიმერული სტრუქტურების საბოლოო გაჩენას ახდენენ, შესაბამისად ვიზუალურად ვიზუალურად სურათზე 3.
Deepa-მ და სხვებმა გამოიყენეს ზემოხსენებული დინამიკა, ნატრიუმის მეთოქსიდის კატალიზის გამოყენებით, სხვადასხვა შუალედური წარმონაქმნების ორკესტრირებით, შემდგომში ჩართვით მიზანმიმართული გაფართოებებით, რომლებიც კულმინირებენ სერიის ეკვივალენტურ მძიმე სეგმენტურ კომპოზიციებს, რომლებიც აღწევენ მოლეკულურ წონას მიახლოებით (3 ~ 20) x 10 შუშის გადაცემის ტემპერატურაზე 3 გ/მ. ~120°C). Pan Dongdong-მა შეარჩია სტრატეგიული წყვილები, რომლებიც შედგებოდა DMC ჰექსამეთილენ-დიამინოპოლიკარბონატი-პოლიალალკოჰოლური სასმელებისგან, რომლებიც აცნობიერებენ საყურადღებო შედეგებს, რომლებიც ავლენენ დაჭიმვის სიძლიერის მეტრიკას რხევაში 10-15MPa დრეკადობის კოეფიციენტებს უახლოვდება 1000%-1400%. ჯაჭვის გაფართოების სხვადასხვა ზემოქმედების ირგვლივ საგამოძიებო ძიებებმა გამოავლინა უპირატესობები ბუტანდიოლის/ჰექსანდიოლის შერჩევის დადებითად გასწორებისას, როდესაც ატომური რიცხვის პარიტეტი ინარჩუნებდა თანასწორობას, რაც ხელს უწყობს მოწესრიგებულ კრისტალურობის გაუმჯობესებას, რომელიც შეინიშნებოდა მთელ ჯაჭვებში. სარაზინის ჯგუფმა მოამზადა კომპოზიტები, რომლებიც აერთიანებს ლიგნინის/DMC-მინის ატრიბუტს ჰექსაჰიდროქსიის შემდგომი ქანთან ერთად. 230℃ .დამატებითი კვლევები, რომლებიც მიზნად ისახავს არაიზოციანტულ-პოლიურეასების გამომუშავებას დიაზომონომერული ჩართულობის გამოყენებით, მოსალოდნელია საღებავების პოტენციური აპლიკაციები, რომლებიც წარმოქმნიან შედარებით უპირატესობებს ვინილ-ნახშირბადოვან კოლეგებთან შედარებით, რაც ხაზს უსვამს ხარჯების ეფექტურობას/მიღებების უფრო ფართო გზებს. ამაღლებული ტემპერატურის/ვაკუუმური გარემო, რომელიც უარყოფს გამხსნელების მოთხოვნებს, რითაც ამცირებს ნარჩენების ნაკადებს, ძირითადად შეზღუდულია მხოლოდ მეთანოლის/მცირე მოლეკულა-დიოლური ჩამდინარე წყლებისგან, რაც მთლიანობაში აყალიბებს უფრო მწვანე სინთეზების პარადიგმებს.
2 არაიზოციანატური პოლიურეთანის სხვადასხვა რბილი სეგმენტები
2.1 პოლიეთერი პოლიურეთანი
პოლიეთერ პოლიურეთანი (PEU) ფართოდ გამოიყენება ეთერული ობლიგაციების დაბალი თანმიმდევრული ენერგიის გამო რბილი სეგმენტის განმეორებით ერთეულებში, მარტივი ბრუნვის, დაბალი ტემპერატურის შესანიშნავი მოქნილობისა და ჰიდროლიზის წინააღმდეგობის გამო.
კებირი და სხვ. სინთეზირებული პოლიეთერი პოლიურეთანი DMC, პოლიეთილენ გლიკოლი და ბუტანდიოლი ნედლეულის სახით, მაგრამ მოლეკულური წონა იყო დაბალი (7 500 ~ 14 800 გ/მოლი), Tg იყო 0℃-ზე დაბალი და დნობის წერტილი ასევე დაბალი (38 ~ 48 ℃) და ძნელი იყო სიძლიერის და სხვა ინდიკატორების გამოყენება. ჟაო ჯინგბოს კვლევითმა ჯგუფმა გამოიყენა ეთილენ კარბონატი, 1, 6-ჰექსანდიამინი და პოლიეთილენ გლიკოლი PEU-ს სინთეზისთვის, რომელსაც აქვს მოლეკულური წონა 31 000 გ/მოლი, ჭიმვის სიმტკიცე 5 ~ 24 მპა და დრეკადობა შესვენებისას 0,938 ~ 1%. არომატული პოლიურეთანის სინთეზირებული სერიის მოლეკულური წონაა 17 300 ~ 21 000 გ/მოლი, Tg არის -19 ~ 10 ℃, დნობის წერტილი 102 ~ 110 ℃, დაჭიმვის სიძლიერე 12 ~ 38 MPa სიგრძის აღდგენის სიჩქარე არის 00% ელასტიური. 69% ~ 89%.
ჟენგ ლიუჩუნისა და ლი ჩუჩენგენის კვლევითმა ჯგუფმა მოამზადა შუალედური 1, 6-ჰექსამეთილენდიამინი (BHC) დიმეთილ კარბონატით და 1, 6-ჰექსამეთილენდიამინი და პოლიკონდენსაცია სხვადასხვა მცირე მოლეკულების სწორი ჯაჭვის დიოლებით და პოლიტეტრაჰიდროფურანდიოლებით (Mn=200). მომზადდა პოლიეთერ პოლიურეთანის სერია (NIPEU) არაიზოციანატური მარშრუტით და მოგვარდა რეაქციის დროს შუალედური ნივთიერებების ჯვარედინი დაკავშირების პრობლემა. NIPEU-ს და 1,6-ჰექსამეთილენ დიიზოციანატის მიერ მომზადებული ტრადიციული პოლიეთერ პოლიურეთანის (HDIPU) სტრუქტურა და თვისებები შედარებულია, როგორც ნაჩვენებია ცხრილში 1.
| ნიმუში | მყარი სეგმენტის მასის წილი/% | მოლეკულური წონა / (გ·მოლი ^ (-1)) | მოლეკულური წონის განაწილების ინდექსი | დაჭიმვის სიმტკიცე/მპა | დრეკადობა შესვენებისას/% |
| NIPEU30 | 30 | 74000 | 1.9 | 12.5 | 1250 წ |
| NIPEU40 | 40 | 66000 | 2.2 | 8.0 | 550 |
| HDIPU30 | 30 | 46000 | 1.9 | 31.3 | 1440 წ |
| HDIPU40 | 40 | 54000 | 2.0 | 25.8 | 1360 წ |
ცხრილი 1
შედეგები ცხრილში 1 აჩვენებს, რომ სტრუქტურული განსხვავებები NIPEU-სა და HDIPU-ს შორის ძირითადად განპირობებულია მყარი სეგმენტით. NIPEU-ს გვერდითი რეაქციის შედეგად წარმოქმნილი შარდოვანა ჯგუფი შემთხვევით ჩასმულია მძიმე სეგმენტის მოლეკულურ ჯაჭვში, არღვევს მყარ სეგმენტს მოწესრიგებული წყალბადის ბმების წარმოქმნით, რის შედეგადაც წარმოიქმნება სუსტი წყალბადური ბმები მძიმე სეგმენტის მოლეკულურ ჯაჭვებს შორის და მძიმე სეგმენტის დაბალი კრისტალურობა, რაც იწვევს NIPEU-ის დაბალ ფაზურ გამოყოფას. შედეგად, მისი მექანიკური თვისებები გაცილებით უარესია, ვიდრე HDIPU.
2.2 პოლიესტერი პოლიურეთანი
პოლიესტერი პოლიურეთანი (PETU) პოლიესტერი დიოლებით, როგორც რბილი სეგმენტები, აქვს კარგი ბიოდეგრადირება, ბიოთავსებადობა და მექანიკური თვისებები და შეიძლება გამოყენებულ იქნას ქსოვილის საინჟინრო ხარაჩოების მოსამზადებლად, რაც არის ბიოსამედიცინო მასალა დიდი გამოყენების პერსპექტივით. პოლიესტერი დიოლები, რომლებიც ჩვეულებრივ გამოიყენება რბილ სეგმენტებში, არის პოლიბუტილენ ადიპატ დიოლი, პოლიგლიკოლ ადიპატ დიოლი და პოლიკაპროლაქტონ დიოლი.
მანამდე როკიცკი და სხვ. რეაგირება მოახდინა ეთილენის კარბონატს დიამინთან და სხვადასხვა დიოლებთან (1, 6-ჰექსანდიოლი, 1, 10-n-დოდეკანოლი) სხვადასხვა NIPU-ს მისაღებად, მაგრამ სინთეზირებულ NIPU-ს ჰქონდა უფრო დაბალი მოლეკულური წონა და დაბალი Tg. ფარჰადიანი და სხვ. მოამზადეს პოლიციკლური კარბონატი ნედლეულად მზესუმზირის ზეთის გამოყენებით, შემდეგ შეურიეს ბიოლოგიურად დაფუძნებულ პოლიამინებს, დააფარეს თეფშზე და გააცივეს 90 ℃-ზე 24 საათის განმავლობაში, რათა მიიღოთ თერმომყარი პოლიესტერი პოლიურეთანის ფილმი, რომელიც აჩვენებდა კარგ თერმულ სტაბილურობას. სამხრეთ ჩინეთის ტექნოლოგიური უნივერსიტეტის ჟანგ ლიკუნის კვლევითმა ჯგუფმა მოახდინა დიამინებისა და ციკლური კარბონატების სერია, შემდეგ კი კონდენსირება მოახდინა ბიოლოგიურად დაფუძნებულ ორფუძიან მჟავასთან ბიოლოგიურად დაფუძნებული პოლიესტერი პოლიურეთანის მისაღებად. ჩინეთის მეცნიერებათა აკადემიის ნინგბოს მასალების კვლევის ინსტიტუტში ჟუ ჯინის კვლევითმა ჯგუფმა მოამზადა დიამინოდიოლის მყარი სეგმენტი ჰექსადიამინის და ვინილის კარბონატის გამოყენებით, შემდეგ კი პოლიკონდენსაცია ბიოლოგიურად დაფუძნებული უჯერი ორბაზური მჟავით პოლიესტერის პოლიურეთანის სერიის მისაღებად, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც საღებავი ულტრაიისფერი დამუშავების შემდეგ [23]. ჟენგ ლიუჩუნისა და ლი ჩუჩენჩენის კვლევითმა ჯგუფმა გამოიყენა ადიპინის მჟავა და ოთხი ალიფატური დიოლი (ბუტანედიოლი, ჰექსადიოლი, ოქტანედიოლი და დეკანედიოლი) სხვადასხვა ნახშირბადის ატომური ნომრებით შესაბამისი პოლიესტერის დიოლების რბილი სეგმენტების მოსამზადებლად; არაიზოციანატური პოლიესტერი პოლიურეთანის (PETU) ჯგუფი, რომელსაც დაარქვეს ალიფატური დიოლების ნახშირბადის ატომების რაოდენობის მიხედვით, მიიღეს პოლიკონდენსაციის დნობით ჰიდროქსით დალუქული მყარი სეგმენტის პრეპოლიმერით, რომელიც მომზადებულია BHC და დიოლებით. PETU-ს მექანიკური თვისებები ნაჩვენებია ცხრილში 2.
| ნიმუში | დაჭიმვის სიმტკიცე/მპა | ელასტიური მოდული/ მპა | დრეკადობა შესვენებისას/% |
| PETU4 | 6.9±1.0 | 36±8 | 673±35 |
| PETU6 | 10.1±1.0 | 55±4 | 568±32 |
| PETU8 | 9.0±0.8 | 47±4 | 551±25 |
| PETU10 | 8.8±0.1 | 52±5 | 137±23 |
ცხრილი 2
შედეგები აჩვენებს, რომ PETU4-ის რბილ სეგმენტს აქვს ყველაზე მაღალი კარბონილის სიმკვრივე, უძლიერესი წყალბადის ბმა მყარ სეგმენტთან და ყველაზე დაბალი ფაზის გამოყოფის ხარისხი. როგორც რბილი, ისე მყარი სეგმენტების კრისტალიზაცია შეზღუდულია, აჩვენებს დაბალ დნობის წერტილს და დაჭიმვის სიმტკიცეს, მაგრამ ყველაზე მაღალ დრეკადობას შესვენებისას.
2.3 პოლიკარბონატის პოლიურეთანი
პოლიკარბონატის პოლიურეთანი (PCU), განსაკუთრებით ალიფატური PCU, აქვს შესანიშნავი ჰიდროლიზის წინააღმდეგობა, ჟანგვის წინააღმდეგობა, კარგი ბიოლოგიური სტაბილურობა და ბიოთავსებადობა და აქვს კარგი გამოყენების პერსპექტივები ბიომედიცინის სფეროში. ამჟამად, მომზადებული NIPU-ის უმეტესობა იყენებს პოლიეთერ პოლიოლებს და პოლიესტერის პოლიოლებს, როგორც რბილ სეგმენტებს, და არსებობს რამდენიმე კვლევის ანგარიში პოლიკარბონატის პოლიურეთანის შესახებ.
სამხრეთ ჩინეთის ტექნოლოგიური უნივერსიტეტის ტიან ჰენგშუის კვლევითი ჯგუფის მიერ მომზადებულ არაიზოციანატულ პოლიკარბონატ პოლიურეთანს აქვს მოლეკულური წონა 50 000 გ/მოლზე მეტი. შესწავლილია რეაქციის პირობების გავლენა პოლიმერის მოლეკულურ წონაზე, მაგრამ მისი მექანიკური თვისებები არ არის მოხსენებული. ჟენგ ლიუჩუნმა და ლი ჩუნჩენგის კვლევითმა ჯგუფმა მოამზადა PCU DMC, ჰექსანდიამინის, ჰექსადიოლისა და პოლიკარბონატის დიოლების გამოყენებით და დაასახელა PCU მყარი სეგმენტის განმეორებადი ერთეულის მასობრივი წილის მიხედვით. მექანიკური თვისებები ნაჩვენებია ცხრილში 3.
| ნიმუში | დაჭიმვის სიმტკიცე/მპა | ელასტიური მოდული/ მპა | დრეკადობა შესვენებისას/% |
| 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 |
ცხრილი 3
შედეგები აჩვენებს, რომ PCU-ს აქვს მაღალი მოლეკულური წონა, 6×104 ~ 9×104 გ/მოლ-მდე, დნობის წერტილი 137 ℃-მდე და დაჭიმვის სიმტკიცე 29 მპა-მდე. ამ ტიპის PCU შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ხისტი პლასტმასის ან ელასტომერის სახით, რომელსაც აქვს კარგი გამოყენების პერსპექტივა ბიოსამედიცინო სფეროში (როგორიცაა ადამიანის ქსოვილის საინჟინრო ხარაჩოები ან გულ-სისხლძარღვთა იმპლანტაციის მასალები).
2.4 ჰიბრიდული არაიზოციანატური პოლიურეთანი
ჰიბრიდული არაიზოციანატური პოლიურეთანი (ჰიბრიდული NIPU) არის ეპოქსიდური ფისოვანი, აკრილატის, სილიციუმის დიოქსიდის ან სილოქსანის ჯგუფების შეყვანა პოლიურეთანის მოლეკულურ ჩარჩოში ურთიერთშეღწევადობის ქსელის შესაქმნელად, პოლიურეთანის მუშაობის გასაუმჯობესებლად ან პოლიურეთანის სხვადასხვა ფუნქციების მისაცემად.
ფენ იუელანი და სხვ. მოახდინა რეაგირება ბიო-დაფუძნებული ეპოქსიდური სოიოს ზეთთან CO2-ით პენტამონური ციკლური კარბონატის (CSBO) სინთეზისთვის და შემოიტანა ბისფენოლ A დიგლიციდილ ეთერი (ეპოქსიდური ფისოვანი E51) უფრო ხისტი ჯაჭვის სეგმენტებით შემდგომი გასაუმჯობესებლად ამინთან გამყარებული CSBO-ს მიერ წარმოქმნილი NIPU. მოლეკულური ჯაჭვი შეიცავს ოლეინის მჟავას/ლინოლეინის მჟავას გრძელ მოქნილ ჯაჭვის სეგმენტს. იგი ასევე შეიცავს უფრო ხისტი ჯაჭვის სეგმენტებს, ასე რომ მას აქვს მაღალი მექანიკური სიმტკიცე და მაღალი სიმტკიცე. ზოგიერთმა მკვლევარმა ასევე მოახდინა NIPU პრეპოლიმერების სამი სახის სინთეზი ფურანის ბოლო ჯგუფებთან დიეთილენ გლიკოლის ბიციკლური კარბონატის და დიამინის გახსნის სიჩქარის რეაქციის მეშვეობით, შემდეგ კი რეაგირება მოახდინა უჯერი პოლიესტერთან რბილი პოლიურეთანის მოსამზადებლად თვითშემხორცებელი ფუნქციით და წარმატებით გააცნობიერა NIPU-ს მაღალი თვითშეხორცების ეფექტურობა. ჰიბრიდულ NIPU-ს არა მხოლოდ აქვს ზოგადი NIPU-ს მახასიათებლები, არამედ შეიძლება ჰქონდეს უკეთესი ადჰეზია, მჟავა და ტუტე კოროზიის წინააღმდეგობა, გამხსნელების წინააღმდეგობა და მექანიკური სიმტკიცე.
3 Outlook
NIPU მზადდება ტოქსიკური იზოციანატის გამოყენების გარეშე და ამჟამად შესწავლილია ქაფის, საფარის, წებოვანი, ელასტომერის და სხვა პროდუქტების სახით და აქვს გამოყენების ფართო სპექტრი. თუმცა, მათი უმეტესობა კვლავ შემოიფარგლება მხოლოდ ლაბორატორიული კვლევებით და არ არის ფართომასშტაბიანი წარმოება. გარდა ამისა, ხალხის ცხოვრების დონის გაუმჯობესებით და მოთხოვნის უწყვეტი ზრდით, NIPU ერთი ფუნქციით ან მრავალფუნქციური ფუნქციით გახდა მნიშვნელოვანი კვლევის მიმართულება, როგორიცაა ანტიბაქტერიული, თვითშეკეთება, ფორმის მეხსიერება, ცეცხლგამძლე, მაღალი სითბოს წინააღმდეგობა და ა.შ. ამიტომ, სამომავლო კვლევამ უნდა გაითავისოს, თუ როგორ უნდა გადალახოს ინდუსტრიალიზაციის ძირითადი პრობლემები და გააგრძელოს ფუნქციური NIPU-ს მომზადების მიმართულების შესწავლა.
გამოქვეყნების დრო: აგვისტო-29-2024