ஐசோசயனேட் அல்லாத பாலியூரித்தேன்கள் மீதான ஆராய்ச்சி முன்னேற்றம்
1937-ல் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டதிலிருந்து, பாலியூரிதேன் (PU) பொருட்கள் போக்குவரத்து, கட்டுமானம், பெட்ரோலிய வேதிப்பொருட்கள், ஜவுளி, இயந்திர மற்றும் மின் பொறியியல், விண்வெளி, சுகாதாரம் மற்றும் விவசாயம் உள்ளிட்ட பல்வேறு துறைகளில் பரவலான பயன்பாடுகளைக் கண்டறிந்துள்ளன. இந்தப் பொருட்கள் நுரை நெகிழிகள், இழைகள், எலாஸ்டோமர்கள், நீர்ப்புகாப்பு முகவர்கள், செயற்கைத் தோல், பூச்சுகள், பசைகள், சாலைப் பொருட்கள் மற்றும் மருத்துவப் பொருட்கள் போன்ற வடிவங்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. பாரம்பரிய PU முதன்மையாக இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட ஐசோசயனேட்டுகள், பெருமூலக்கூறு பாலியோல்கள் மற்றும் சிறிய மூலக்கூறு சங்கிலி நீட்டிப்பான்களுடன் சேர்த்துத் தொகுக்கப்படுகிறது. இருப்பினும், ஐசோசயனேட்டுகளின் உள்ளார்ந்த நச்சுத்தன்மை மனித ஆரோக்கியத்திற்கும் சுற்றுச்சூழலுக்கும் குறிப்பிடத்தக்க அபாயங்களை ஏற்படுத்துகிறது; மேலும், அவை பொதுவாக அதிக நச்சுத்தன்மை கொண்ட முன்னோடியான பாஸ்ஜீன் மற்றும் அதனுடன் தொடர்புடைய அமீன் மூலப்பொருட்களிலிருந்து பெறப்படுகின்றன.
தற்கால இரசாயனத் தொழில், பசுமை மற்றும் நீடித்த வளர்ச்சி நடைமுறைகளைப் பின்பற்றுவதைக் கருத்தில் கொண்டு, ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஐசோசயனேட்டுகளுக்குப் பதிலாக சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த வளங்களைப் பயன்படுத்துவதிலும், ஐசோசயனேட் அல்லாத பாலியூரித்தேன்களுக்கான (NIPU) புதிய தொகுப்பு வழிகளை ஆராய்வதிலும் அதிக கவனம் செலுத்தி வருகின்றனர். இந்தக் கட்டுரை, NIPU-க்களைத் தயாரிப்பதற்கான வழிமுறைகளை அறிமுகப்படுத்துவதோடு, பல்வேறு வகையான NIPU-க்களில் ஏற்பட்டுள்ள முன்னேற்றங்களை மதிப்பாய்வு செய்து, அவற்றின் எதிர்கால வாய்ப்புகளைப் பற்றி விவாதித்து, மேலதிக ஆய்வுகளுக்கு ஒரு வழிகாட்டியாக அமைகிறது.
1 ஐசோசயனேட் அல்லாத பாலியூரித்தேன்களின் தொகுப்பு
ஒற்றைவளைய கார்பனேட்டுகளை அலிபாடிக் டயமைன்களுடன் இணைத்து, குறைந்த மூலக்கூறு எடை கொண்ட கார்பமேட் சேர்மங்களின் முதல் தொகுப்பு 1950களில் வெளிநாட்டில் நிகழ்ந்தது—இது ஐசோசயனேட் அல்லாத பாலியூரித்தேன் தொகுப்பை நோக்கிய ஒரு திருப்புமுனையாக அமைந்தது. தற்போது, ஐசோசயனேட் அல்லாத பாலியூரித்தேனை (NIPU) உற்பத்தி செய்ய இரண்டு முதன்மை வழிமுறைகள் உள்ளன: முதலாவது, இரும வளைய கார்பனேட்டுகள் மற்றும் இரும அமீன்களுக்கு இடையேயான படிப்படியான சேர்க்கை வினைகளை உள்ளடக்கியது; இரண்டாவது, கார்பமேட்டுகளுக்குள் கட்டமைப்புப் பரிமாற்றங்களை எளிதாக்கும் டையோல்களுடன், டையூரித்தேன் இடைநிலைகளையும் உள்ளடக்கிய பாலிமராக்க வினைகளை உள்ளடக்கியது. டயமார்பாக்சிலேட் இடைநிலைகளை வளைய கார்பனேட் அல்லது டைமெத்தில் கார்பனேட் (DMC) வழிகள் மூலம் பெறலாம்; அடிப்படையில், அனைத்து முறைகளும் கார்பானிக் அமிலக் குழுக்கள் வழியாக வினைபுரிந்து கார்பமேட் செயல்பாடுகளை உருவாக்குகின்றன.
பின்வரும் பிரிவுகள், ஐசோசயனேட்டைப் பயன்படுத்தாமல் பாலியூரிதேன் தயாரிப்பதற்கான மூன்று தனித்துவமான அணுகுமுறைகளை விரிவாக விளக்குகின்றன.
1.1 இரும சுழற்சி கார்பனேட் பாதை
படம் 1-இல் விளக்கப்பட்டுள்ளபடி, இரும வளைய கார்பனேட்டுடன் இரும அமீனை இணைத்து, படிப்படியான சேர்க்கைகள் மூலம் NIPU-ஐத் தொகுக்கலாம்.
அதன் பிரதான சங்கிலி அமைப்பில் உள்ள மீண்டும் மீண்டும் வரும் அலகுகளில் பல ஹைட்ராக்சில் குழுக்கள் இருப்பதால், இந்த முறை பொதுவாக பாலிβ-ஹைட்ராக்சில் பாலியூரிதேன் (PHU) எனப்படும் பொருளை உருவாக்குகிறது. லீட்ச் மற்றும் அவரது குழுவினர், வளைய கார்பனேட்-முனையுடைய பாலிஈதர்களை, இரும அமீன்கள் மற்றும் இரும வளைய கார்பனேட்டுகளிலிருந்து பெறப்பட்ட சிறிய மூலக்கூறுகளுடன் சேர்த்துப் பயன்படுத்தி, பாலிஈதர் PHU-க்களின் ஒரு தொடரை உருவாக்கினர்—இவற்றை பாலிஈதர் PU-க்களைத் தயாரிக்கப் பயன்படுத்தப்படும் பாரம்பரிய முறைகளுடன் ஒப்பிட்டனர். PHU-க்களுக்குள் உள்ள ஹைட்ராக்சில் குழுக்கள், மென்மையான/கடினமான பிரிவுகளுக்குள் அமைந்துள்ள நைட்ரஜன்/ஆக்ஸிஜன் அணுக்களுடன் எளிதில் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளை உருவாக்குகின்றன என்பதை அவர்களின் கண்டுபிடிப்புகள் சுட்டிக்காட்டின; மென்மையான பிரிவுகளுக்கு இடையிலான வேறுபாடுகள் ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு நடத்தை மற்றும் நுண்பிரிவுப் பிரிப்பு அளவுகளையும் பாதிக்கின்றன, இது பின்னர் ஒட்டுமொத்த செயல்திறன் பண்புகளையும் பாதிக்கிறது.
பொதுவாக 100 °C-க்கு மேற்பட்ட வெப்பநிலைக்குக் கீழே நடத்தப்படும் இந்த வழிமுறையானது, வினை செயல்முறைகளின் போது எந்தவொரு துணை விளைபொருட்களையும் உருவாக்குவதில்லை. இதனால் இது ஈரப்பதத்திற்கு ஒப்பீட்டளவில் பாதிப்பில்லாததாக இருப்பதுடன், எளிதில் ஆவியாகக்கூடிய தன்மையற்ற நிலையான விளைபொருட்களையும் தருகிறது. இருப்பினும், டைமெத்தில் சல்ஃபாக்சைடு (DMSO), N,N-டைமெத்தில்ஃபார்மமைடு (DMF) போன்ற வலுவான முனைவுத்தன்மை கொண்ட கரிமக் கரைப்பான்கள் இதற்குத் தேவைப்படுகின்றன. மேலும், ஒரு நாள் முதல் ஐந்து நாட்கள் வரை நீடிக்கும் நீண்ட வினை நேரங்கள், பெரும்பாலும் குறைந்த மூலக்கூறு எடைகளையே தருகின்றன. இவை அடிக்கடி 30k g/mol என்ற வரம்பிற்குக் கீழே குறைந்துவிடுகின்றன. அதிர்வு தணிக்கும் பொருட்கள், வடிவ நினைவுக் கட்டமைப்புகள், பிசின் கலவைகள், பூச்சுக் கரைசல்கள், நுரைகள் போன்ற பல துறைகளில் நம்பிக்கைக்குரிய பயன்பாடுகள் இருந்தபோதிலும், இதனுடன் தொடர்புடைய அதிக செலவுகள் மற்றும் இதன் விளைவாக உருவாகும் PHU-க்கள் வெளிப்படுத்தும் போதுமான வலிமையின்மை ஆகிய இரண்டின் காரணமாகவும், இது பெரிய அளவிலான உற்பத்தியைச் சவாலானதாக ஆக்குகிறது.
1.2 மோனோசைக்ளிக் கார்பனேட் வழிமுறை
மோனோசைக்ளிக் கார்பனேட், டயமைனுடன் நேரடியாக வினைபுரிந்து ஹைட்ராக்சில் இறுதித் தொகுதிகளைக் கொண்ட டைகார்பமேட்டை உருவாக்குகிறது. இது பின்னர் டையோல்களுடன் இணைந்து சிறப்பு வாய்ந்த டிரான்ஸ்எஸ்டரிஃபிகேஷன்/பாலிகண்டன்சேஷன் இடைவினைகளுக்கு உட்பட்டு, இறுதியில் படம் 2-இல் காட்சிப்படுத்தப்பட்டுள்ள பாரம்பரிய சேர்மங்களைப் போன்ற கட்டமைப்புடைய ஒரு NIPU-வை உருவாக்குகிறது.
பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் ஒற்றைவளைய வகைகளில் எத்திலீன் மற்றும் புரோப்பிலீன் கார்பனேற்றப்பட்ட அடிமூலக்கூறுகள் அடங்கும். இதில், பெய்ஜிங் இரசாயன தொழில்நுட்பப் பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த ஜாவோ ஜிங்போவின் குழு, பல்வேறு டயமைன்களைப் பயன்படுத்தி, அவற்றை அந்த வளையக் கூறுகளுடன் வினைபுரியச் செய்து, ஆரம்பத்தில் பலதரப்பட்ட கட்டமைப்புடைய டைகார்பமேட் இடைநிலைகளைப் பெற்றது. பின்னர், பாலிடெட்ராஹைட்ரோஃபியூரான்டையால்/பாலிஈதர்-டையால்களைப் பயன்படுத்தி ஒடுக்க நிலைகளுக்குச் சென்று, அந்தந்த விளைபொருள் வரிசைகளை வெற்றிகரமாக உருவாக்கியது. இந்த விளைபொருள்கள், ஏறத்தாழ 125 முதல் 161°C வரையிலான உருகுநிலைகளையும், 24MPa-க்கு அருகில் உச்சத்தை அடையும் இழுவிசை வலிமையையும், 1476%-ஐ நெருங்கும் நீட்சி விகிதங்களையும் கொண்ட ஈர்க்கக்கூடிய வெப்ப/இயந்திரப் பண்புகளை வெளிப்படுத்தின. வாங் மற்றும் அவரது குழுவினர், இதேபோல், DMC-ஐ முறையே ஹெக்ஸாமெத்திலீன்டையமீன்/சைக்ளோகார்பனேற்றப்பட்ட முன்னோடிகளுடன் இணைத்து, ஹைட்ராக்ஸி-முனைய வழிப்பொருட்களைத் தொகுத்து உருவாக்கினர். பின்னர், ஆக்சாலிக்/செபாசிக் அமிலங்கள், அடிபிக்-அமில-டெரெப்தாலிக் அமிலங்கள் போன்ற உயிரிசார் இருகார அமிலங்களை இந்தச் செயல்முறைக்கு உட்படுத்தி, 13k~28k g/mol வரையிலான இழுவிசை வலிமைகளையும், 9~17 MPa வரை மாறுபடும் நீட்சிகளையும், 35%~235% வரை வேறுபடும் நீட்சிகளையும் வெளிப்படுத்தும் இறுதி விளைபொருட்களை அடைந்தனர்.
சுமார் 80° முதல் 120°C வரையிலான வெப்பநிலை வரம்புகளைப் பராமரிக்கும் வழக்கமான சூழ்நிலைகளில், வினையூக்கிகள் தேவையின்றி சைக்ளோகார்போனிக் எஸ்டர்கள் திறம்படச் செயல்படுகின்றன. இதைத் தொடர்ந்து செய்யப்படும் டிரான்ஸ்எஸ்டரிஃபிகேஷன்கள், 200°C-ஐத் தாண்டாத உகந்த செயலாக்கத்தை உறுதிசெய்யும் வகையில், பொதுவாக ஆர்கனோடின் அடிப்படையிலான வினையூக்கி அமைப்புகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. டையோலிக் உள்ளீடுகளை இலக்காகக் கொண்ட வெறும் ஒடுக்க முயற்சிகளுக்கு அப்பால், விரும்பிய விளைவுகளை உருவாக்க உதவும் திறன் கொண்ட சுய-பாலிமரைசேஷன்/டீகிளைகோலிசிஸ் நிகழ்வுகள், இந்த வழிமுறையை இயல்பாகவே சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்ததாக ஆக்குகின்றன. இது பெரும்பாலும் மெத்தனால்/சிறிய-மூலக்கூறு-டையோலிக் எச்சங்களை விளைவிப்பதால், எதிர்காலத்தில் சாத்தியமான தொழில்துறை மாற்றுகளை வழங்குகிறது.
1.3 டைமெத்தில் கார்பனேட் வழிமுறை
DMC என்பது ஒரு சூழலியல் ரீதியாக உகந்த/நச்சுத்தன்மையற்ற மாற்றாகும். இது மெத்தில்/மெத்தாக்ஸி/கார்பனைல் உள்ளமைவுகள் உள்ளிட்ட பல செயல்திறன் மிக்க வினைக்கூறுகளைக் கொண்டுள்ளது. இவை வினைத்திறன் பண்புகளை கணிசமாக மேம்படுத்துவதோடு, ஆரம்பகட்ட ஈடுபாடுகளையும் சாத்தியமாக்குகின்றன. இதன்மூலம், DMC ஆனது டயமைன்களுடன் நேரடியாக வினைபுரிந்து, சிறிய மெத்தில்-கார்பமேட் முனைய இடைநிலைகளை உருவாக்குகிறது. அதனைத் தொடர்ந்து, உருகி-ஒடுங்கும் வினைகள் மூலம் கூடுதல் சிறிய-சங்கிலி-நீட்டிப்பு-டையாலிக்குகள்/பெரிய-பாலியால் கூறுகள் இணைக்கப்பட்டு, இறுதியில் விரும்பப்படும் பாலிமர் கட்டமைப்புகள் வெளிப்படுகின்றன. அவை படம் 3-இல் அதற்கேற்ப காட்சிப்படுத்தப்பட்டுள்ளன.
தீபா மற்றும் அவரது குழுவினர், சோடியம் மெத்தாக்சைடு வினையூக்கத்தைப் பயன்படுத்தி, மேற்கூறிய இயக்கவியலை மூலதனமாக்கி, பல்வேறு இடைநிலை உருவாக்கங்களை ஒருங்கிணைத்து, பின்னர் இலக்கு வைக்கப்பட்ட நீட்டிப்புகளில் ஈடுபட்டு, அதன் விளைவாகத் தொடர் சமமான கடின-பகுதி கலவைகளை அடைந்தனர். இக்கலவைகள் (3 ~20)x10^3 g/mol என்ற மூலக்கூறு எடையையும், (-30 ~120°C) வரையிலான கண்ணாடி நிலைமாற்ற வெப்பநிலையையும் கொண்டிருந்தன. பான் டோங்டாங், DMC ஹெக்ஸாமெத்திலீன்-டயமினோபாலிகார்பனேட்-பாலிஆல்கஹால்கள் அடங்கிய உத்திசார்ந்த இணைகளைத் தேர்ந்தெடுத்து, 10-15MPa வரை ஊசலாடும் இழுவிசை-வலிமை அளவீடுகளையும், 1000%-1400% வரை நெருங்கும் நீட்சி விகிதங்களையும் வெளிப்படுத்தும் குறிப்பிடத்தக்க முடிவுகளை அடைந்தார். வெவ்வேறு சங்கிலி நீட்டிப்புத் தாக்கங்கள் தொடர்பான ஆய்வு முயற்சிகள், அணு எண் சமநிலை சீராகப் பராமரிக்கப்பட்டு, சங்கிலிகள் முழுவதும் ஒழுங்குபடுத்தப்பட்ட படிகத்தன்மை மேம்பாடுகள் காணப்பட்டபோது, பியூட்டேன்டையால்/ஹெக்ஸேன்டையால் தேர்வுகள் சாதகமாக இணையும் விருப்பங்களை வெளிப்படுத்தின. சரசினின் குழு, லிக்னின்/டிஎம்சி-ஐ ஹெக்ஸாஹைட்ராக்ஸிஅமீனுடன் ஒருங்கிணைத்து கலவைகளைத் தயாரித்தது; அவை 230℃ வெப்பநிலையில் செயலாக்கத்திற்குப் பிறகு திருப்திகரமான இயந்திரவியல் பண்புகளை வெளிப்படுத்தின. டயசோமோனோமர் ஈடுபாட்டைப் பயன்படுத்தி ஐசோசயனேட்-பாலியூரியாக்கள் அல்லாதவற்றைப் பெறுவதை நோக்கமாகக் கொண்ட கூடுதல் ஆய்வுகள், வினைல்-கார்பனேசிய வகைகளை விட ஒப்பீட்டு நன்மைகளை வெளிப்படுத்தும் சாத்தியமான வண்ணப்பூச்சுப் பயன்பாடுகளை முன்னறிவித்தன; இது செலவுத் திறன்/கிடைக்கக்கூடிய பரந்த மூலவள வழிகளை எடுத்துக்காட்டுகிறது. மொத்தமாகத் தொகுக்கப்படும் வழிமுறைகள் தொடர்பான உரிய கவனம் பொதுவாக உயர்-வெப்பநிலை/வெற்றிடச் சூழல்களை அவசியமாக்குகிறது; இது கரைப்பான் தேவைகளை நீக்கி, கழிவுப் பாய்வுகளைக் குறைக்கிறது. பெரும்பாலும் மெத்தனால்/சிறிய-மூலக்கூறு-டையோலிக் கழிவுநீரை மட்டுமே கட்டுப்படுத்தி, ஒட்டுமொத்தமாக பசுமையான தொகுப்பு முன்னுதாரணங்களை நிறுவுகிறது.
ஐசோசயனேட் அல்லாத பாலியூரித்தேனின் 2 வெவ்வேறு மென்மையான பிரிவுகள்
2.1 பாலிஈதர் பாலியூரிதேன்
பாலிஈதர் பாலியூரிதேன் (PEU) அதன் மென்மையான பகுதி தொடர் அலகுகளில் உள்ள ஈதர் பிணைப்புகளின் குறைந்த ஒத்திணைவு ஆற்றல், எளிதான சுழற்சி, சிறந்த குறைந்த வெப்பநிலை நெகிழ்வுத்தன்மை மற்றும் நீராற்பகுப்பு எதிர்ப்புத்தன்மை ஆகியவற்றின் காரணமாக பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
கெபிர் மற்றும் குழுவினர், DMC, பாலிஎத்திலீன் கிளைக்கால் மற்றும் பியூட்டேன்டையால் ஆகியவற்றை மூலப்பொருட்களாகக் கொண்டு பாலிஈதர் பாலியூரித்தேனைத் தொகுத்தளித்தனர். ஆனால், அதன் மூலக்கூறு எடை குறைவாகவும் (7,500 ~ 14,800 கி/மோல்), Tg மதிப்பு 0℃-ஐ விடக் குறைவாகவும், உருகுநிலையும் குறைவாகவும் (38 ~ 48℃) இருந்ததால், அதன் வலிமை மற்றும் பிற குறிகாட்டிகள் பயன்பாட்டுத் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்வது கடினமாக இருந்தது. ஜாவோ ஜிங்போவின் ஆய்வுக் குழு, எத்திலீன் கார்பனேட், 1,6-ஹெக்ஸேன்டையமீன் மற்றும் பாலிஎத்திலீன் கிளைக்கால் ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி PEU-ஐத் தொகுத்தளித்தது. இது 31,000 கி/மோல் மூலக்கூறு எடை, 5 ~ 24 MPa இழுவிசை வலிமை மற்றும் 0.9% ~ 1,388% முறிவு நீட்சி ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது. தொகுக்கப்பட்ட அரோமேட்டிக் பாலியூரித்தேன் தொடரின் மூலக்கூறு எடை 17,300 ~ 21,000g/mol, Tg -19 ~ 10℃, உருகுநிலை 102 ~ 110℃, இழுவிசை வலிமை 12 ~ 38MPa, மற்றும் 200% நிலையான நீட்சியின் மீள் மீட்பு விகிதம் 69% ~ 89% ஆகும்.
ஜெங் லியுசுன் மற்றும் லி சுன்செங் ஆகியோரின் ஆய்வுக் குழு, டைமெத்தில் கார்பனேட் மற்றும் 1,6-ஹெக்ஸாமெத்திலீன்டையமைன் ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி இடைநிலை 1,6-ஹெக்ஸாமெத்திலீன்டையமைனை (BHC) தயாரித்ததுடன், வெவ்வேறு சிறிய மூலக்கூறுகளான நேரான சங்கிலி டையோல்கள் மற்றும் பாலிடெட்ராஹைட்ரோஃபியூரான்டையோல்கள் (Mn=2000) உடன் பாலிமராக்கம் செய்தது. ஐசோசயனேட் அல்லாத வழிமுறையில் தொடர்ச்சியான பாலிஈதர் பாலியூரித்தேன்கள் (NIPEU) தயாரிக்கப்பட்டன, மேலும் வினையின் போது இடைநிலைகளில் ஏற்படும் குறுக்குப்பிணைப்புப் பிரச்சனையும் தீர்க்கப்பட்டது. NIPEU மற்றும் 1,6-ஹெக்ஸாமெத்திலீன் டைஐசோசயனேட் ஆகியவற்றால் தயாரிக்கப்பட்ட பாரம்பரிய பாலிஈதர் பாலியூரித்தேனின் (HDIPU) அமைப்பு மற்றும் பண்புகள் அட்டவணை 1-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி ஒப்பிடப்பட்டன.
| மாதிரி | கடினப் பகுதி நிறை பின்னம்/% | மூலக்கூறு எடை/(கி)·மோல்^(-1)) | மூலக்கூறு எடை விநியோகக் குறியீடு | இழுவிசை வலிமை/MPa | முறிவு நேரத்தில் நீட்சி / % |
| NIPEU30 | 30 | 74000 | 1.9 | 12.5 | 1250 |
| NIPEU40 | 40 | 66000 | 2.2 | 8.0 | 550 |
| HDIPU30 | 30 | 46000 | 1.9 | 31.3 | 1440 |
| HDIPU40 | 40 | 54000 | 2.0 | 25.8 | 1360 |
அட்டவணை 1
அட்டவணை 1-இல் உள்ள முடிவுகள், NIPEU மற்றும் HDIPU-க்கு இடையேயான கட்டமைப்பு வேறுபாடுகள் முக்கியமாக கடினப் பகுதியால் ஏற்படுகின்றன என்பதைக் காட்டுகின்றன. NIPEU-வின் பக்கவினையால் உருவாகும் யூரியா தொகுதியானது, கடினப் பகுதியின் மூலக்கூறு சங்கிலியில் ஒழுங்கற்ற முறையில் பதிக்கப்பட்டு, கடினப் பகுதியை உடைத்து ஒழுங்கான ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளை உருவாக்குகிறது. இதன் விளைவாக, கடினப் பகுதியின் மூலக்கூறு சங்கிலிகளுக்கு இடையில் பலவீனமான ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளும், கடினப் பகுதியின் குறைந்த படிகத்தன்மையும் ஏற்படுகின்றன. இது NIPEU-வின் குறைந்த கட்டப் பிரிதலுக்கு வழிவகுக்கிறது. இதன் காரணமாக, அதன் இயந்திரவியல் பண்புகள் HDIPU-வை விட மிகவும் மோசமாக உள்ளன.
2.2 பாலியெஸ்டர் பாலியூரிதேன்
பாலியெஸ்டர் டையோல்களை மென் கூறுகளாகக் கொண்ட பாலியெஸ்டர் பாலியூரிதேன் (PETU), நல்ல உயிரிச்சிதைவுத்தன்மை, உயிரிணக்கத்தன்மை மற்றும் இயந்திரவியல் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது. மேலும், இது சிறந்த பயன்பாட்டு வாய்ப்புகளைக் கொண்ட ஒரு உயிரிமருத்துவப் பொருளான திசுப் பொறியியல் சாரக்கட்டுகளைத் தயாரிக்கப் பயன்படுத்தப்படலாம். மென் கூறுகளில் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் பாலியெஸ்டர் டையோல்கள் பாலிபியூட்டிலீன் அடிபேட் டையோல், பாலிகிளைக்கால் அடிபேட் டையோல் மற்றும் பாலிகேப்ரோலாக்டோன் டையோல் ஆகும்.
முன்னதாக, ரோகிக்கி மற்றும் குழுவினர், எத்திலீன் கார்பனேட்டை டயமைன் மற்றும் வெவ்வேறு டையோல்களுடன் (1,6-ஹெக்ஸேன்டையோல், 1,10-என்-டோடெகனால்) வினைபுரியச் செய்து பல்வேறு NIPU-க்களைப் பெற்றனர், ஆனால் தொகுக்கப்பட்ட NIPU குறைந்த மூலக்கூறு எடை மற்றும் குறைந்த Tg-ஐக் கொண்டிருந்தது. ஃபர்ஹாடியன் மற்றும் குழுவினர், சூரியகாந்தி விதை எண்ணெயை மூலப்பொருளாகப் பயன்படுத்தி பலவளைய கார்பனேட்டைத் தயாரித்து, பின்னர் அதை உயிரி-அடிப்படையிலான பாலிஅமைன்களுடன் கலந்து, ஒரு தகட்டின் மீது பூசி, 90℃ வெப்பநிலையில் 24 மணி நேரம் பதப்படுத்தி, நல்ல வெப்ப நிலைத்தன்மையைக் காட்டிய வெப்பத்தால் இறுகும் பாலியெஸ்டர் பாலியூரித்தேன் படலத்தைப் பெற்றனர். தென் சீன தொழில்நுட்பப் பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த ஜாங் லிகுனின் ஆய்வுக் குழு, தொடர்ச்சியான டயமைன்கள் மற்றும் வளைய கார்பனேட்டுகளைத் தொகுத்து, பின்னர் அவற்றை உயிரி-அடிப்படையிலான டைபேசிக் அமிலத்துடன் ஒடுக்கி, உயிரி-அடிப்படையிலான பாலியெஸ்டர் பாலியூரித்தேனைப் பெற்றது. சீன அறிவியல் அகாடமியின் நிங்போ இன்ஸ்டிடியூட் ஆஃப் மெட்டீரியல்ஸ் ரிசர்ச்சில் உள்ள ஜு ஜினின் ஆய்வுக் குழு, ஹெக்ஸாடியாமின் மற்றும் வினைல் கார்பனேட்டைப் பயன்படுத்தி டயமினோடியோல் கடினப் பகுதியைத் தயாரித்தது, பின்னர் உயிரி சார்ந்த நிறைவுறா இருகார அமிலத்துடன் பாலிமராக்கம் செய்து பாலியஸ்டர் பாலியூரிதேன் தொடரைப் பெற்றது, இது புற ஊதா குணப்படுத்தலுக்குப் பிறகு வண்ணப்பூச்சாகப் பயன்படுத்தப்படலாம் [23]. ஜெங் லியுசுன் மற்றும் லி சுன்செங் ஆகியோரின் ஆய்வுக் குழு, அடிபிக் அமிலம் மற்றும் வெவ்வேறு கார்பன் அணு எண்களைக் கொண்ட நான்கு அலிபாடிக் டையோல்களை (பியூட்டேன்டையோல், ஹெக்ஸாடியால், ஆக்டேன்டையோல் மற்றும் டெகேன்டையோல்) பயன்படுத்தி, அதற்கேற்ற பாலியஸ்டர் டையோல்களை மென் பகுதிகளாகத் தயாரித்தது; BHC மற்றும் டையோல்களால் தயாரிக்கப்பட்ட ஹைட்ராக்ஸி-சீல் செய்யப்பட்ட கடினப் பகுதி ப்ரீபாலிமருடன் உருகுதல் பாலிமராக்கம் மூலம், அலிபாடிக் டையோல்களின் கார்பன் அணுக்களின் எண்ணிக்கையின் அடிப்படையில் பெயரிடப்பட்ட ஐசோசயனேட் அல்லாத பாலியஸ்டர் பாலியூரிதேன் (PETU) குழு பெறப்பட்டது. PETU-வின் இயந்திர பண்புகள் அட்டவணை 2-ல் காட்டப்பட்டுள்ளன.
| மாதிரி | இழுவிசை வலிமை/MPa | மீள் குணகம்/எம்பா | முறிவு நேரத்தில் நீட்சி / % |
| 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 |
அட்டவணை 2
PETU4-இன் மென்மையான பகுதி மிக உயர்ந்த கார்பனைல் அடர்த்தியையும், கடினமான பகுதியுடன் மிக வலிமையான ஹைட்ரஜன் பிணைப்பையும், மற்றும் மிகக் குறைந்த கட்டப் பிரிப்பு அளவையும் கொண்டிருப்பதாக முடிவுகள் காட்டுகின்றன. மென்மையான மற்றும் கடினமான பகுதிகள் இரண்டின் படிகமாதலும் குறைவாகவே உள்ளது; இது குறைந்த உருகுநிலை மற்றும் இழுவிசை வலிமையைக் காட்டுகிறது, ஆனால் முறிவு நேரத்தில் மிக உயர்ந்த நீட்சியைக் கொண்டுள்ளது.
2.3 பாலிகார்பனேட் பாலியூரிதேன்
பாலிகார்பனேட் பாலியூரிதேன் (PCU), குறிப்பாக அலிஃபாட்டிக் PCU, சிறந்த நீராற்பகுப்பு எதிர்ப்பு, ஆக்சிஜனேற்ற எதிர்ப்பு, நல்ல உயிரியல் நிலைத்தன்மை மற்றும் உயிரிணக்கத்தன்மை ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளதுடன், உயிரிமருத்துவத் துறையில் நல்ல பயன்பாட்டு வாய்ப்புகளையும் கொண்டுள்ளது. தற்பொழுது, தயாரிக்கப்படும் பெரும்பாலான NIPU-க்கள், பாலிஈதர் பாலியோல்கள் மற்றும் பாலியெஸ்டர் பாலியோல்களை மென் கூறுகளாகப் பயன்படுத்துகின்றன, மேலும் பாலிகார்பனேட் பாலியூரிதேன் குறித்த ஆய்வு அறிக்கைகள் குறைவாகவே உள்ளன.
தென் சீன தொழில்நுட்பப் பல்கலைக்கழகத்தில் தியான் ஹெங்ஷுய் ஆராய்ச்சிக் குழுவால் தயாரிக்கப்பட்ட ஐசோசயனேட் அல்லாத பாலிகார்பனேட் பாலியூரிதேன், 50,000 g/mol-க்கும் அதிகமான மூலக்கூறு எடையைக் கொண்டுள்ளது. பாலிமரின் மூலக்கூறு எடையில் வினை நிலைமைகளின் தாக்கம் ஆய்வு செய்யப்பட்டுள்ளது, ஆனால் அதன் இயந்திரவியல் பண்புகள் குறித்து இதுவரை அறிக்கை வெளியிடப்படவில்லை. ஜெங் லியுசுன் மற்றும் லி சுன்செங் ஆராய்ச்சிக் குழு, DMC, ஹெக்ஸானெடியமைன், ஹெக்ஸாடையோல் மற்றும் பாலிகார்பனேட் டையோல்களைப் பயன்படுத்தி PCU-ஐத் தயாரித்தது. மேலும், கடினப் பகுதி மீண்டும் வரும் அலகின் நிறை பின்னத்தின்படி அதற்கு PCU எனப் பெயரிட்டது. அதன் இயந்திரவியல் பண்புகள் அட்டவணை 3-இல் காட்டப்பட்டுள்ளன.
| மாதிரி | இழுவிசை வலிமை/MPa | மீள் குணகம்/எம்பா | முறிவு நேரத்தில் நீட்சி / % |
| பிசியு18 | 17±1 | 36±8 | 665±24 |
| பிசியு33 | 19±1 | 107±9 | 656±33 |
| PCU46 | 21±1 | 150±16 | 407±23 |
| பிசியு57 | 22±2 | 210±17 | 262±27 |
| பிசியு67 | 27±2 | 400±13 | 63±5 |
| PCU82 | 29±1 | 518±34 | 26±5 |
அட்டவணை 3
முடிவுகளின்படி, PCU ஆனது 6×10⁴ முதல் 9×10⁴ கிராம்/மோல் வரையிலான உயர் மூலக்கூறு எடையையும், 137℃ வரையிலான உருகுநிலையையும், 29 MPa வரையிலான இழுவிசை வலிமையையும் கொண்டுள்ளது. இந்த வகையான PCU-ஐ ஒரு திடமான பிளாஸ்டிக்காகவோ அல்லது ஒரு எலாஸ்டோமராகவோ பயன்படுத்தலாம். இது உயிர்மருத்துவத் துறையில் (மனித திசுப் பொறியியல் சாரக்கட்டுகள் அல்லது இதய-இரத்தக்குழாய் உள்வைப்புப் பொருட்கள் போன்றவை) ஒரு நல்ல பயன்பாட்டு வாய்ப்பைக் கொண்டுள்ளது.
2.4 கலப்பின ஐசோசயனேட் அல்லாத பாலியூரிதேன்
கலப்பின ஐசோசயனேட் அல்லாத பாலியூரிதேன் (கலப்பின NIPU) என்பது, பாலியூரிதேன் மூலக்கூறு கட்டமைப்பிற்குள் எப்பாக்சி பிசின், அக்ரிலேட், சிலிக்கா அல்லது சிலாக்சேன் குழுக்களைச் சேர்த்து, ஒன்றோடொன்று ஊடுருவும் வலையமைப்பை உருவாக்குவது, பாலியூரிதேனின் செயல்திறனை மேம்படுத்துவது அல்லது அதற்கு வெவ்வேறு செயல்பாடுகளை வழங்குவது ஆகும்.
ஃபெங் யுலான் மற்றும் அவரது குழுவினர், உயிரி அடிப்படையிலான எப்பாக்சி சோயாபீன் எண்ணெயை CO2 உடன் வினைபுரியச் செய்து பென்டாமோனிக் சைக்ளிக் கார்பனேட்டை (CSBO) உருவாக்கினர். மேலும், அமீனுடன் திடப்படுத்தப்பட்ட CSBO-வால் உருவாக்கப்பட்ட NIPU-வை மேலும் மேம்படுத்துவதற்காக, அதிக விறைப்புத்தன்மை கொண்ட சங்கிலிப் பகுதிகளைக் கொண்ட பிஸ்பெனால் ஏ டைகிளைசிடைல் ஈதரை (எப்பாக்சி ரெசின் E51) அறிமுகப்படுத்தினர். இந்த மூலக்கூறு சங்கிலி, ஓலிக் அமிலம்/லினோலிக் அமிலத்தின் நீண்ட நெகிழ்வான சங்கிலிப் பகுதியைக் கொண்டுள்ளது. இது அதிக விறைப்புத்தன்மை கொண்ட சங்கிலிப் பகுதிகளையும் கொண்டிருப்பதால், இது அதிக இயந்திர வலிமையையும் அதிக கடினத்தன்மையையும் கொண்டுள்ளது. சில ஆராய்ச்சியாளர்கள், டைஎத்திலீன் கிளைக்கால் பைசைக்ளிக் கார்பனேட் மற்றும் டைஅமீன் ஆகியவற்றின் வினைவேகத் திறப்பு வினை மூலம் ஃபியூரான் முனைக் குழுக்களைக் கொண்ட மூன்று வகையான NIPU ப்ரீபாலிமர்களை உருவாக்கினர். பின்னர், அவற்றை பூரிதமாகாத பாலியெஸ்டருடன் வினைபுரியச் செய்து, சுய-குணப்படுத்தும் செயல்பாடு கொண்ட ஒரு மென்மையான பாலியூரித்தேனைத் தயாரித்தனர். இதன் மூலம், மென்மையான NIPU-வின் அதிக சுய-குணப்படுத்தும் திறனை வெற்றிகரமாக அடைந்தனர். கலப்பின NIPU, பொதுவான NIPU-வின் பண்புகளைக் கொண்டிருப்பது மட்டுமல்லாமல், சிறந்த ஒட்டுதல், அமிலம் மற்றும் கார அரிப்பு எதிர்ப்பு, கரைப்பான் எதிர்ப்பு மற்றும் இயந்திர வலிமை ஆகியவற்றையும் கொண்டிருக்கக்கூடும்.
3 கண்ணோட்டம்
நச்சுத்தன்மையுள்ள ஐசோசயனேட் பயன்படுத்தப்படாமல் NIPU தயாரிக்கப்படுகிறது. இது தற்போது நுரை, பூச்சு, பசை, எலாஸ்டோமர் மற்றும் பிற தயாரிப்புகளின் வடிவங்களில் ஆய்வு செய்யப்பட்டு வருகிறது, மேலும் பரந்த அளவிலான பயன்பாட்டு வாய்ப்புகளையும் கொண்டுள்ளது. இருப்பினும், அவற்றில் பெரும்பாலானவை இன்னும் ஆய்வக ஆராய்ச்சிக்கே மட்டுப்படுத்தப்பட்டுள்ளன, மேலும் பெரிய அளவிலான உற்பத்தி இல்லை. கூடுதலாக, மக்களின் வாழ்க்கைத்தரம் மேம்படுவதாலும், தேவை தொடர்ந்து அதிகரித்து வருவதாலும், பாக்டீரியா எதிர்ப்பு, சுய-பழுதுபார்ப்பு, வடிவ நினைவகம், தீத்தடுப்பு, அதிக வெப்ப எதிர்ப்பு போன்ற ஒற்றை அல்லது பல செயல்பாடுகளைக் கொண்ட NIPU ஒரு முக்கியமான ஆராய்ச்சித் திசையாக மாறியுள்ளது. எனவே, எதிர்கால ஆராய்ச்சியானது, தொழில்மயமாக்கலின் முக்கிய சிக்கல்களை எவ்வாறு உடைப்பது என்பதைப் புரிந்துகொண்டு, செயல்பாட்டு NIPU-ஐத் தயாரிக்கும் திசையைத் தொடர்ந்து ஆராய வேண்டும்.
பதிவிட்ட நேரம்: ஆகஸ்ட் 29, 2024