Πρόοδος Έρευνας για Μη Ισοκυανικές Πολυουρεθάνες
Από την εισαγωγή τους το 1937, τα υλικά πολυουρεθάνης (PU) έχουν βρει εκτεταμένες εφαρμογές σε διάφορους τομείς, όπως οι μεταφορές, οι κατασκευές, τα πετροχημικά, τα κλωστοϋφαντουργικά προϊόντα, η μηχανολογία και η ηλεκτρική μηχανική, η αεροδιαστημική, η υγειονομική περίθαλψη και η γεωργία. Αυτά τα υλικά χρησιμοποιούνται σε μορφές όπως αφρώδες πλαστικό, ίνες, ελαστομερή, στεγανοποιητικά μέσα, συνθετικό δέρμα, επιστρώσεις, κόλλες, υλικά επίστρωσης και ιατρικές προμήθειες. Το παραδοσιακό PU συντίθεται κυρίως από δύο ή περισσότερα ισοκυανικά άλατα μαζί με μακρομοριακές πολυόλες και μικρές μοριακές αλυσίδες επέκτασης. Ωστόσο, η εγγενής τοξικότητα των ισοκυανικών ενέχει σημαντικούς κινδύνους για την ανθρώπινη υγεία και το περιβάλλον. Επιπλέον, τυπικά προέρχονται από φωσγένιο - έναν εξαιρετικά τοξικό πρόδρομο - και αντίστοιχες πρώτες ύλες αμίνης.
Υπό το πρίσμα της επιδίωξης της σύγχρονης χημικής βιομηχανίας για πράσινες και βιώσιμες πρακτικές ανάπτυξης, οι ερευνητές επικεντρώνονται όλο και περισσότερο στην υποκατάσταση των ισοκυανικών με φιλικούς προς το περιβάλλον πόρους, ενώ εξερευνούν νέες οδούς σύνθεσης για μη ισοκυανικές πολυουρεθάνες (NIPU). Αυτό το έγγραφο εισάγει τις οδούς προετοιμασίας για τις NIPU ενώ εξετάζει τις εξελίξεις σε διάφορους τύπους NIPU και συζητά τις μελλοντικές προοπτικές τους για να παρέχει μια αναφορά για περαιτέρω έρευνα.
1 Σύνθεση Μη Ισοκυανικών Πολυουρεθανών
Η πρώτη σύνθεση καρβαμιδικών ενώσεων χαμηλού μοριακού βάρους χρησιμοποιώντας μονοκυκλικά ανθρακικά άλατα σε συνδυασμό με αλειφατικές διαμίνες έλαβε χώρα στο εξωτερικό τη δεκαετία του 1950 - σηματοδοτώντας μια κομβική στιγμή για τη σύνθεση μη ισοκυανικής πολυουρεθάνης. Επί του παρόντος υπάρχουν δύο κύριες μεθοδολογίες για την παραγωγή NIPU: Η πρώτη περιλαμβάνει αντιδράσεις σταδιακής προσθήκης μεταξύ δυαδικών κυκλικών ανθρακικών και δυαδικών αμινών. Το δεύτερο συνεπάγεται αντιδράσεις πολυσυμπύκνωσης που περιλαμβάνουν ενδιάμεσα διουρεθάνης μαζί με διόλες που διευκολύνουν τις δομικές ανταλλαγές εντός των καρβαμιδικών. Τα ενδιάμεσα διαμαρβοξυλικά μπορούν να ληφθούν μέσω είτε κυκλικού ανθρακικού είτε ανθρακικού διμεθυλεστέρα (DMC). Βασικά όλες οι μέθοδοι αντιδρούν μέσω ομάδων ανθρακικού οξέος δίνοντας καρβαμιδικές λειτουργίες.
Οι ακόλουθες ενότητες επεξεργάζονται τρεις διαφορετικές προσεγγίσεις για τη σύνθεση πολυουρεθάνης χωρίς τη χρήση ισοκυανικού.
1.1Δυαδική κυκλική διαδρομή ανθρακικού
Το NIPU μπορεί να συντεθεί μέσω σταδιακών προσθηκών που περιλαμβάνουν δυαδικό κυκλικό ανθρακικό άλας συζευγμένο με δυαδική αμίνη όπως απεικονίζεται στο Σχήμα 1.
Λόγω των πολλαπλών ομάδων υδροξυλίου που υπάρχουν σε επαναλαμβανόμενες μονάδες κατά μήκος της δομής της κύριας αλυσίδας, αυτή η μέθοδος γενικά αποδίδει αυτό που ονομάζεται πολυβ-υδροξυλοπολυουρεθάνη (PHU). Οι Leitsch et al., ανέπτυξαν μια σειρά πολυαιθερικών PHU που χρησιμοποιούν κυκλικούς πολυαιθέρες με τερματικά ανθρακικά μαζί με δυαδικές αμίνες συν μικρά μόρια που προέρχονται από δυαδικά κυκλικά ανθρακικά - συγκρίνοντάς τα με παραδοσιακές μεθόδους που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή πολυαιθερικών PU. Τα ευρήματά τους έδειξαν ότι οι ομάδες υδροξυλίου εντός των PHUs σχηματίζουν εύκολα δεσμούς υδρογόνου με άτομα αζώτου/οξυγόνου που βρίσκονται εντός μαλακών/σκληρών τμημάτων. Οι διακυμάνσεις μεταξύ των μαλακών τμημάτων επηρεάζουν επίσης τη συμπεριφορά των δεσμών υδρογόνου καθώς και τους βαθμούς διαχωρισμού μικροφάσης που στη συνέχεια επηρεάζουν τα συνολικά χαρακτηριστικά απόδοσης.
Συνήθως διεξάγεται κάτω από θερμοκρασίες άνω των 100 °C, αυτή η οδός δεν δημιουργεί παραπροϊόντα κατά τη διάρκεια των διεργασιών αντίδρασης, καθιστώντας την σχετικά μη ευαίσθητη στην υγρασία, ενώ παράγει σταθερά προϊόντα χωρίς ανησυχίες πτητικότητας, ωστόσο απαιτούν οργανικούς διαλύτες που χαρακτηρίζονται από ισχυρή πολικότητα, όπως διμεθυλοσουλφοξείδιο (DMSO), N. Ν-διμεθυλοφορμαμίδιο (DMF), κ.λπ.. Επιπλέον εκτεταμένοι χρόνοι αντίδρασης που κυμαίνονται οπουδήποτε από μία ημέρα έως και πέντε ημέρες συχνά αποδίδουν χαμηλότερα μοριακά βάρη που συχνά πέφτουν κάτω από τα κατώφλια περίπου 30k g/mol, καθιστώντας την παραγωγή μεγάλης κλίμακας δύσκολη λόγω σε μεγάλο βαθμό που αποδίδεται και στα δύο υψηλά κόστη συσχετίζεται με αυτό συζευγμένη ανεπαρκής αντοχή που επιδεικνύεται από τα προκύπτοντα PHU παρά τις πολλά υποσχόμενες εφαρμογές που καλύπτουν τομείς απόσβεσης υλικών σχήματος μνήμης κατασκευές συγκολλητικές συνθέσεις διαλύματα επίστρωσης αφρούς κ.λπ..
1.2 Μονοκυκλική διαδρομή ανθρακικού
Το μονοκυκλικό ανθρακικό αντιδρά απευθείας με το δικαρβαμικό που προκύπτει από τη διαμίνη που έχει ακραίες ομάδες υδροξυλίου, οι οποίες στη συνέχεια υφίστανται εξειδικευμένες αλληλεπιδράσεις μετεστεροποίησης/πολυσυμπύκνωσης παράλληλα με τις διόλες, δημιουργώντας τελικά ένα NIPU δομικά παρόμοιο με παραδοσιακά αντίστοιχα που απεικονίζονται οπτικά μέσω του Σχήματος 2.
Οι κοινώς χρησιμοποιούμενες μονοκυκλικές παραλλαγές περιλαμβάνουν ανθρακούχα υποστρώματα αιθυλενίου και προπυλενίου, όπου η ομάδα του Zhao Jingbo στο Πανεπιστήμιο Χημικής Τεχνολογίας του Πεκίνου χρησιμοποίησε διάφορες διαμίνες αντιδρώντας τες με τις εν λόγω κυκλικές οντότητες που αρχικά έλαβαν ποικίλους δομικούς δικαρβαμιδικούς ενδιάμεσους προτού προχωρήσουν σε φάσεις συμπύκνωσης χρησιμοποιώντας επιτυχή μορφή πολυυδρόλησης/διαμίνεσης. αντίστοιχες σειρές προϊόντων που παρουσιάζουν εντυπωσιακές θερμικές/μηχανικές ιδιότητες φθάνοντας προς τα πάνω σημεία τήξης που αιωρούνται γύρω από το εύρος που εκτείνεται περίπου στους 125~161°C σε εφελκυστικές αντοχές που κορυφώνονται κοντά σε ρυθμούς επιμήκυνσης 24 MPa κοντά στο 1476%. Ο Wang et al., με παρόμοιο τρόπο αξιοποίησαν συνδυασμούς που περιλαμβάνουν DMC ζευγοποιημένο με πρόδρομες ουσίες εξαμεθυλενοδιαμίνης/κυκλοανθρακικού που συνθέτουν παράγωγα με τερματισμό υδροξυλίου αργότερα υπέβαλαν βιοβασικά διβασικά οξέα, όπως οξαλικό/σεβακικό/οξέα που εμφανίζουν τελική ακτινοβολία38 /mol αντοχές εφελκυσμού κυμαινόμενες 9~17 MPa επιμηκύνσεις που κυμαίνονται 35%~235%.
Οι κυκλοανθρακικοί εστέρες εμπλέκονται αποτελεσματικά χωρίς να απαιτούνται καταλύτες υπό τυπικές συνθήκες διατηρώντας θερμοκρασιακά πεδία περίπου 80° έως 120°C. Οι επακόλουθες μετεστεροποιήσεις συνήθως χρησιμοποιούν καταλυτικά συστήματα με βάση οργανοκασσίτερο που εξασφαλίζουν τη βέλτιστη επεξεργασία που δεν ξεπερνά τους 200°. Πέρα από τις απλές προσπάθειες συμπύκνωσης που στοχεύουν διολικές εισροές ικανές για φαινόμενα αυτο-πολυμερισμού/απογλυκόλυσης που διευκολύνουν τη δημιουργία επιθυμητών αποτελεσμάτων, καθιστά τη μεθοδολογία εγγενώς φιλική προς το περιβάλλον με κατά κύριο λόγο απόδοση μεθανόλης/μικρών μορίων-διολικών υπολειμμάτων, παρουσιάζοντας έτσι βιώσιμες βιομηχανικές εναλλακτικές λύσεις.
1.3 Διαδρομή ανθρακικού διμεθυλίου
Το DMC αντιπροσωπεύει μια οικολογικά υγιή/μη τοξική εναλλακτική που διαθέτει πολυάριθμα ενεργά λειτουργικά τμήματα, συμπεριλαμβανομένων μεθυλικών/μεθοξυ/καρβονυλικών διαμορφώσεων που ενισχύουν σημαντικά τα προφίλ αντιδραστικότητας, επιτρέποντας σημαντικά τις αρχικές εμπλοκές, όπου το DMC αλληλεπιδρά άμεσα με τις διαμίνες σχηματίζοντας μικρότερα ενδιάμεσα τερματισμένα με μεθυλ-καρβαμικό άλας και στη συνέχεια ενσωματώνοντας δράση πρόσθετα συστατικά μικρής αλυσίδας-επέκτασης-διολικές/μεγαλύτερης πολυόλης που οδηγούν σε ενδεχόμενη εμφάνιση περιζήτητων πολυμερών δομών που απεικονίζονται αναλόγως μέσω του Σχήματος 3.
Οι Deepa et.al αξιοποίησαν την προαναφερθείσα δυναμική αξιοποιώντας την κατάλυση μεθοξειδίου του νατρίου ενορχηστρώνοντας διαφορετικούς ενδιάμεσους σχηματισμούς και στη συνέχεια εμπλέκοντας στοχευμένες επεκτάσεις με αποκορύφωμα ισοδύναμες συνθέσεις σκληρών τμημάτων σειρών που επιτυγχάνουν μοριακά βάρη που προσεγγίζουν (3 ~ 20) x 10 ~ 10 ^ 3-30 g/m °C). Ο Pan Dongdong επέλεξε στρατηγικά ζεύγη που αποτελούνται από εξαμεθυλένιο-διαμινοπολυανθρακικό-πολυαλκοόλες DMC, επιτυγχάνοντας αξιοσημείωτα αποτελέσματα που εκδηλώνουν μετρήσεις αντοχής σε εφελκυσμό με αναλογίες επιμήκυνσης 10-15 MPa που πλησιάζουν το 1000%-1400%. Οι ερευνητικές επιδιώξεις γύρω από διαφορετικές επιρροές επέκτασης της αλυσίδας αποκάλυψαν προτιμήσεις ευθυγραμμίζοντας ευνοϊκά τις επιλογές βουτανοδιόλης/εξανοδιόλης όταν η ισοτιμία ατομικού αριθμού διατηρούσε ομοιόμορφη προαγωγή διατεταγμένων βελτιώσεων κρυσταλλικότητας που παρατηρήθηκαν σε όλες τις αλυσίδες. Η ομάδα του Sarazin ετοίμασε σύνθετα υλικά ενσωματώνοντας το χαρακτηριστικό λιγνίνης/DMCmine σε σχέση με το hexahydroxya. ℃ .Πρόσθετες εξερευνήσεις με στόχο την εξαγωγή μη ισοκυανικών-πολυουριών με μόχλευση εμπλοκής διαζωμονομερών αναμένονται πιθανές εφαρμογές βαφής που αναδεικνύουν συγκριτικά πλεονεκτήματα έναντι των αντίστοιχων βινυλοανθρακικών, τονίζοντας τη σχέση κόστους/αποτελεσματικότητας/ευρύτερες διαθέσιμες οδούς προμήθειας. ακυρώνοντας τις απαιτήσεις διαλυτών, ελαχιστοποιώντας έτσι τις ροές αποβλήτων που περιορίζονται κυρίως αποκλειστικά μεθανόλη/μικρά μόρια-διολικά λύματα, καθιερώνοντας συνολικά πιο πράσινες συνθέσεις.
2 Διαφορετικά μαλακά τμήματα μη ισοκυανικής πολυουρεθάνης
2.1 Πολυαιθερική πολυουρεθάνη
Η πολυαιθερική πολυουρεθάνη (PEU) χρησιμοποιείται ευρέως λόγω της χαμηλής ενέργειας συνοχής των αιθερικών δεσμών της σε επαναλαμβανόμενες μονάδες μαλακού τμήματος, της εύκολης περιστροφής, της εξαιρετικής ευελιξίας σε χαμηλές θερμοκρασίες και της αντοχής στην υδρόλυση.
Οι Kebir et al. συντέθηκε πολυαιθερική πολυουρεθάνη με DMC, πολυαιθυλενογλυκόλη και βουτανοδιόλη ως πρώτες ύλες, αλλά το μοριακό βάρος ήταν χαμηλό (7 500 ~ 14 800 g/mol), το Tg ήταν χαμηλότερο από 0℃ και το σημείο τήξης ήταν επίσης χαμηλό (38 ~ 48 ℃) , και η αντοχή και οι άλλοι δείκτες ήταν δύσκολο να καλύψουν τις ανάγκες χρήσης. Η ερευνητική ομάδα του Zhao Jingbo χρησιμοποίησε ανθρακικό αιθυλένιο, 1, 6-εξανοδιαμίνη και πολυαιθυλενογλυκόλη για να συνθέσει το PEU, το οποίο έχει μοριακό βάρος 31 000 g/mol, αντοχή εφελκυσμού 5 ~ 24 MPa και επιμήκυνση στη θραύση 0,9% 8 ~ 1%. Το μοριακό βάρος της συντιθέμενης σειράς αρωματικών πολυουρεθανών είναι 17 300 ~ 21 000 g/mol, το Tg είναι -19 ~ 10 ℃, το σημείο τήξης είναι 102 ~ 110 ℃, η αντοχή σε εφελκυσμό είναι 12 ~ 38 MPa, ο ρυθμός ανάκτησης ελαστικότητας σταθερής επιμήκυνσης 200% είναι 69% ~ 89%.
Η ερευνητική ομάδα των Zheng Liuchun και Li Chuncheng παρασκεύασε το ενδιάμεσο 1, 6-εξαμεθυλενοδιαμίνη (BHC) με ανθρακικό διμεθυλεστέρα και 1, 6-εξαμεθυλενοδιαμίνη και πολυσυμπύκνωση με διαφορετικά μικρά μόρια ευθείας αλυσίδας διόλες και πολυτετραϋδροφουρανοδιόλες (Mn=200). Παρασκευάστηκε μια σειρά πολυαιθερικών πολυουρεθανών (NIPEU) με μη ισοκυανική οδό και λύθηκε το πρόβλημα της διασύνδεσης των ενδιαμέσων κατά την αντίδραση. Η δομή και οι ιδιότητες της παραδοσιακής πολυαιθερικής πολυουρεθάνης (HDIPU) που παρασκευάστηκε από το NIPEU και το διισοκυανικό 1,6-εξαμεθυλένιο συγκρίθηκαν, όπως φαίνεται στον Πίνακα 1.
| Δείγμα | Κλάσμα μάζας σκληρού τμήματος/% | Μοριακό βάρος/(g·mol^(-1)) | Δείκτης κατανομής μοριακού βάρους | Αντοχή σε εφελκυσμό/MPa | Επιμήκυνση στο σπάσιμο/% |
| 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 |
Πίνακας 1
Τα αποτελέσματα στον Πίνακα 1 δείχνουν ότι οι δομικές διαφορές μεταξύ NIPEU και HDIPU οφείλονται κυρίως στο σκληρό τμήμα. Η ομάδα ουρίας που παράγεται από την πλευρική αντίδραση του NIPEU ενσωματώνεται τυχαία στη μοριακή αλυσίδα του σκληρού τμήματος, σπάζοντας το σκληρό τμήμα για να σχηματίσει διατεταγμένους δεσμούς υδρογόνου, με αποτέλεσμα ασθενείς δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των μοριακών αλυσίδων του σκληρού τμήματος και χαμηλή κρυσταλλικότητα του σκληρού τμήματος , με αποτέλεσμα χαμηλό διαχωρισμό φάσης του NIPEU. Ως αποτέλεσμα, οι μηχανικές του ιδιότητες είναι πολύ χειρότερες από το HDIPU.
2.2 Πολυεστέρας Πολυουρεθάνης
Η πολυεστερική πολυουρεθάνη (PETU) με πολυεστερικές διόλες ως μαλακά τμήματα έχει καλή βιοδιασπασιμότητα, βιοσυμβατότητα και μηχανικές ιδιότητες και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρασκευή ικριωμάτων μηχανικής ιστών, που είναι ένα βιοϊατρικό υλικό με μεγάλες προοπτικές εφαρμογής. Οι πολυεστερικές διόλες που χρησιμοποιούνται συνήθως σε μαλακά τμήματα είναι η αδιπική διόλη πολυβουτυλενίου, η αδιπική διόλη πολυγλυκόλης και η διόλη πολυκαπρολακτόνης.
Νωρίτερα, οι Rokicki et al. αντέδρασε ανθρακικό αιθυλένιο με διαμίνη και διαφορετικές διόλες (1, 6-εξανοδιόλη, 1, 10-η-δωδεκανόλη) για να ληφθούν διαφορετικές NIPU, αλλά η συντιθέμενη NIPU είχε χαμηλότερο μοριακό βάρος και χαμηλότερη Tg. Οι Farhadian et al. παρασκεύασε πολυκυκλικό ανθρακικό χρησιμοποιώντας ηλιέλαιο ως πρώτη ύλη, στη συνέχεια αναμίχθηκε με πολυαμίνες βιολογικής βάσης, επιστρώθηκε σε ένα πιάτο και σκληρύνθηκε στους 90 ℃ για 24 ώρες για να ληφθεί θερμοσκληρυνόμενη μεμβράνη πολυεστέρα πολυουρεθάνης, η οποία έδειξε καλή θερμική σταθερότητα. Η ερευνητική ομάδα του Zhang Liqun από το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο της Νότιας Κίνας συνέθεσε μια σειρά από διαμίνες και κυκλικά ανθρακικά και στη συνέχεια συμπύκνωσε με βιοβασικό διβασικό οξύ για να αποκτήσει πολυεστερική πολυουρεθάνη βιοβασικής. Η ερευνητική ομάδα του Zhu Jin στο Ινστιτούτο Έρευνας Υλικών Ningbo, Κινεζική Ακαδημία Επιστημών ετοίμασε σκληρό τμήμα διαμινοδιόλης χρησιμοποιώντας εξαδιαμίνη και ανθρακικό βινύλιο και στη συνέχεια πολυσυμπύκνωση με ακόρεστο διβασικό οξύ βιολογικής βάσης για να ληφθεί μια σειρά πολυεστερικής πολυουρεθάνης, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως βαφή μετά σκλήρυνση με υπεριώδη ακτινοβολία [23]. Η ερευνητική ομάδα των Zheng Liuchun και Li Chuncheng χρησιμοποίησε αδιπικό οξύ και τέσσερις αλειφατικές διόλες (βουτανοδιόλη, εξαδιόλη, οκτανοδιόλη και δεκανοδιόλη) με διαφορετικούς ατομικούς αριθμούς άνθρακα για να παρασκευάσει τις αντίστοιχες πολυεστερικές διόλες ως μαλακά τμήματα. Μια ομάδα μη-ισοκυανικού πολυεστέρα πολυουρεθάνης (PETU), που ονομάστηκε από τον αριθμό των ατόμων άνθρακα των αλειφατικών διολών, λήφθηκε με τήξη πολυσυμπύκνωσης με το υδροξυ-σφραγισμένο προπολυμερές σκληρού τμήματος που παρασκευάστηκε από BHC και διόλες. Οι μηχανικές ιδιότητες του PETU φαίνονται στον Πίνακα 2.
| Δείγμα | Αντοχή σε εφελκυσμό/MPa | Συντελεστής ελαστικότητας/MPa | Επιμήκυνση στο σπάσιμο/% |
| 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 |
Πίνακας 2
Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι το μαλακό τμήμα του PETU4 έχει την υψηλότερη πυκνότητα καρβονυλίου, τον ισχυρότερο δεσμό υδρογόνου με το σκληρό τμήμα και τον χαμηλότερο βαθμό διαχωρισμού φάσης. Η κρυστάλλωση τόσο του μαλακού όσο και του σκληρού τμήματος είναι περιορισμένη, παρουσιάζοντας χαμηλό σημείο τήξης και αντοχή σε εφελκυσμό, αλλά τη μεγαλύτερη επιμήκυνση κατά τη θραύση.
2.3 Πολυκαρβονική πολυουρεθάνη
Η πολυανθρακική πολυουρεθάνη (PCU), ιδιαίτερα η αλειφατική PCU, έχει εξαιρετική αντοχή στην υδρόλυση, αντοχή στην οξείδωση, καλή βιολογική σταθερότητα και βιοσυμβατότητα και έχει καλές προοπτικές εφαρμογής στον τομέα της βιοϊατρικής. Προς το παρόν, το μεγαλύτερο μέρος του παρασκευασμένου NIPU χρησιμοποιεί πολυαιθερικές πολυόλες και πολυεστερικές πολυόλες ως μαλακά τμήματα και υπάρχουν λίγες ερευνητικές αναφορές για την πολυανθρακική πολυουρεθάνη.
Η μη ισοκυανική πολυανθρακική πολυουρεθάνη που παρασκευάστηκε από την ερευνητική ομάδα του Tian Hengshui στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο της Νότιας Κίνας έχει μοριακό βάρος μεγαλύτερο από 50.000 g/mol. Η επίδραση των συνθηκών αντίδρασης στο μοριακό βάρος του πολυμερούς έχει μελετηθεί, αλλά οι μηχανικές του ιδιότητες δεν έχουν αναφερθεί. Η ερευνητική ομάδα των Zheng Liuchun και Li Chuncheng ετοίμασε PCU χρησιμοποιώντας DMC, εξανοδιαμίνη, εξαδιόλη και πολυανθρακικές διόλες και ονόμασε PCU σύμφωνα με το κλάσμα μάζας της μονάδας επαναλαμβανόμενης σκληρού τμήματος. Οι μηχανικές ιδιότητες φαίνονται στον Πίνακα 3.
| Δείγμα | Αντοχή σε εφελκυσμό/MPa | Συντελεστής ελαστικότητας/MPa | Επιμήκυνση στο σπάσιμο/% |
| 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 |
Πίνακας 3
Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η PCU έχει υψηλό μοριακό βάρος, έως 6×104 ~ 9×104 g/mol, σημείο τήξης έως 137 ℃ και αντοχή σε εφελκυσμό έως 29 MPa. Αυτό το είδος PCU μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε ως άκαμπτο πλαστικό είτε ως ελαστομερές, το οποίο έχει καλή προοπτική εφαρμογής στον βιοϊατρικό τομέα (όπως σκαλωσιές μηχανικής ανθρώπινου ιστού ή υλικά καρδιαγγειακών εμφυτευμάτων).
2.4 Υβριδική μη ισοκυανική πολυουρεθάνη
Η υβριδική μη ισοκυανική πολυουρεθάνη (υβριδική NIPU) είναι η εισαγωγή ομάδων εποξειδικής ρητίνης, ακρυλικού, πυριτίου ή σιλοξάνης στο μοριακό πλαίσιο πολυουρεθάνης για να σχηματιστεί ένα δίκτυο αλληλοδιείσδυσης, να βελτιώσει την απόδοση της πολυουρεθάνης ή να δώσει στην πολυουρεθάνη διαφορετικές λειτουργίες.
Feng Yuelan et al. αντέδρασε βιοβασισμένο εποξειδικό σογιέλαιο με CO2 για να συνθέσει πενταμονικό κυκλικό ανθρακικό άλας (CSBO) και εισήγαγε διγλυκιδυλαιθέρα δισφαινόλης Α (εποξική ρητίνη E51) με πιο άκαμπτα τμήματα αλυσίδας για περαιτέρω βελτίωση του NIPU που σχηματίζεται από CSBO στερεοποιημένο με αμίνη. Η μοριακή αλυσίδα περιέχει ένα μακρύ εύκαμπτο τμήμα αλυσίδας ελαϊκού οξέος/λινελαϊκού οξέος. Περιέχει επίσης πιο άκαμπτα τμήματα αλυσίδας, έτσι ώστε να έχει υψηλή μηχανική αντοχή και υψηλή σκληρότητα. Μερικοί ερευνητές συνέθεσαν επίσης τρία είδη προπολυμερών NIPU με ακραίες ομάδες φουρανίου μέσω της αντίδρασης ρυθμού ανοίγματος δικυκλικού ανθρακικού άλατος διαιθυλενογλυκόλης και διαμίνης, και στη συνέχεια αντέδρασαν με ακόρεστο πολυεστέρα για να παρασκευάσουν μια μαλακή πολυουρεθάνη με λειτουργία αυτο-θεραπείας και συνειδητοποίησαν με επιτυχία την υψηλή αυτοθεραπεία - αποτελεσματικότητα επούλωσης του μαλακού NIPU. Το υβριδικό NIPU όχι μόνο έχει τα χαρακτηριστικά του γενικού NIPU, αλλά μπορεί επίσης να έχει καλύτερη πρόσφυση, αντίσταση διάβρωσης σε οξέα και αλκάλια, αντοχή σε διαλύτες και μηχανική αντοχή.
3 Outlook
Το NIPU παρασκευάζεται χωρίς τη χρήση τοξικού ισοκυανικού και μελετάται επί του παρόντος με τη μορφή αφρού, επικάλυψης, κόλλας, ελαστομερούς και άλλων προϊόντων και έχει ένα ευρύ φάσμα προοπτικών εφαρμογής. Ωστόσο, τα περισσότερα από αυτά εξακολουθούν να περιορίζονται στην εργαστηριακή έρευνα και δεν υπάρχει παραγωγή μεγάλης κλίμακας. Επιπλέον, με τη βελτίωση του βιοτικού επιπέδου των ανθρώπων και τη συνεχή αύξηση της ζήτησης, το NIPU με μία μόνο λειτουργία ή πολλαπλές λειτουργίες έχει γίνει μια σημαντική ερευνητική κατεύθυνση, όπως αντιβακτηριακή, αυτοεπισκευαστική, μνήμη σχήματος, επιβραδυντικό φλόγας, υψηλή αντοχή στη θερμότητα και ούτω καθεξής. Επομένως, η μελλοντική έρευνα θα πρέπει να κατανοήσει πώς να ξεπεράσει τα βασικά προβλήματα της εκβιομηχάνισης και να συνεχίσει να διερευνά την κατεύθυνση προετοιμασίας λειτουργικών NIPU.
Ώρα ανάρτησης: 29 Αυγούστου 2024