چسب پلی اورتان

برای درک ساختار چسب پلی اورتان، به بررسی خود ماده پلی اورتان می‌پردازیم. پلی اورتان ها از جمله محصولاتی هستند که دارای ساختار کاربامات می باشند. این محصول در اثر واکنش پذیری 2 ماده حاصل می‌گردد. به عبارت دیگر پلی اورتان در اثر واکنش "پلی ال" و "ایزوسیانات" حاصل می شود. محصول ساخته شده بنا به نوع کاربرد و قابلیت های مورد انتظار، به صورت های متفاوتی عرضه می گردد. نمونه ای از انواع پلی اورتان ها را می توان در تولید انواع چسب های پلی اورتان برای ساختمان و صنعت استفاده کرد. همچنین از پلی اورتان در ساخت فوم های پلی اورتان (با قابلیت افزایش حجم) و نیز در ساخت چسب هایی با نام صنعتی "مارین" و انواع "پوشش های آب بند" استفاده می‌شود. پس به طور کلی

محصولات پلی اورتان عبارتند از:

• چسب پلی اورتان ساختمانی
• چسب پلی اورتان صنعتی
• فوم پلی اورتان
• مارین
• پوشش های آب بند

تاریخچه پلی اورتان

همان طور که اشاره شد پلی اورتان به عنوان یک چسب با کیفیت و با قدرت چسبندگی بالا مطرح است. در واقع این محصول یک نوع پلیمر حرارتی به شمار می‌آید. پلی اورتان در ابتدا توسط یک شرکت آلمانی با نام IG Farben در سال 1930 به دنیا معرفی شد. در حقیقت خواستگاه پلی اورتان را می‌توان کشور آلمان معرفی کرد. این محصول ابتدا به ساکن به عنوان یک جایگزین در صنعت خودروسازی مورد استفاده قرار گرفت. در واقع پلی اورتان جایگزین چوب در صنعت خودرو سازی بود. این محصول در کنار قدرت چسبندگی میزان انعطاف پذبری بالایی داشت که در مقایسه با ساختار چوب قابل ملاحظه بود. همین قابلیت موجب شد که یک دانشمند برجسته به نام "بایر" فرمول شیمیایی از پلی اورتان ارایه دهد. به این ترتیب چسب پلی اورتان با مشخصه امروزی تولید گشت. امروزه این محصول به عنوان یک پوشش و نیز یک حجم با قابلیت انعطاف پذیری در بازار عرضه می‌گردد.

دلایل استفاده از چسب پلی اورتان

1- دلیل عمده استفاده از چسب پلی اورتان قدرت چسبندگی بالای آن در اتصال انواع قطعات صنعتی/ ساختمانی/ خودرویی/ چوب/ شیشه و غیره است. این طیف وسیع از مواد موجب گردیده که عمده مصرف کنندگان از چسب پلی اورتان به عنوان یک چسب با کارایی بالا یاد نمایند. 2- چسب پلی اورتان از جمله محصولاتی است که قابلیت تحمل حرارت را دارد. از این رو در بسیاری از صنایع می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. البته توجه داشته باشید که حرارت و شعله مستقیم ملاک کارایی این چسب به شمار نمی‌رود. 3- مقاومت در برابر نفوذ آب یکی دیگر از ویژگی های چسب پلی اورتان به شمار می آید. در واقع چسب پلی اورتان علاوه بر قدرت بالای چسبندگی قابلیت مقاومت در برابر آب بسیار بالایی دارد . به طوری که در داخل بسیاری از سازه های در تماس با آب همچون استخرها و یا درزگیری پنجره های ساختمانی به خصوص در مناطق شمالی کشور و نیز اتصال شیشه خودرو می توان از چسب پلی اورتان استفاده کرد. 4- انعطاف پذیری چسب پلی اورتان به حدی است که در بسیاری از محصولات که دارای ضریب انبساط یکسانی نیستند نیز می‌توان از آن ها استفاده کرد. به طور مثال اتصال شیشه به فلز که در صنعت خودروسازی به طور گسترده انجام می‌گیرد نمونه ای  از آن به شمار می‌آید .این قابلیت در چسب پلی اورتان به حدی است که نه تنها قدرت چسبندگی بالایی در حالت فوق رخ خواهد داد. بلکه تحمل بار دینامیکی بالایی نیز توسط همین قابلیت انعطاف پذیری پلی اورتان امکان پذیر خواهد بود .

کاربرد پلی اورتان :

پلی اورتان ها انواع مختلفی دارند. هر کدام از این انواع کاربردهای متفاوتی نیز دارند. در ادامه به بررسی انواع کاربردهای پلی اورتان می پردازیم.

1- ورزشی

ماده پلی اورتان به عنوان یک زیره قوی و با انعطاف پذیری بالا می تواند در ساخت انواع کفش های ورزشی مورد استفاده قرار گیرد . بسیاری از ابزار های ورزشی امروزه به کمک پلی ارتان ها ساخته می شود . بسیاری از توپ ها / تشک های مسابقات / لوازم اسکی / کفپوش بسیاری از استادیوم های دومیدانی و ... از جمله موارد مصرف پلی اورتان در محصولات ورزشی به شمار می ایند .

2- زیستی و بهداشتی

برخی از محصولات دارویی و نیز مصارف بیماری های قلبی وعروقی Biomer که نوعی الاستومر به شمار می ایند به کمک پلی اورتان انجام می پذیرد . در واقع این طیف از پلی اورتان ها را به نام (biostabe) یا زیست پایا نام گذاری می کنند . که به دو شکل کلی الاستومر وترموپلاستیک در مدل های متنوع نرم وسخت مورد استفاده قرار میگیرند . کاشتنی های ارتوپدی به عنوان یک جایگزین مناسب برای استخوان / انواع کامپوزیت ها / مش های پلی پرو پیلن که در فتق ناحیه شکمی / نخ بخیه / لنز های چشمی / مواد مورد استفاده در دندانسازی ودندانپزشکی از چمله محصولاتی هستند که به کمک پلی اورتان ها تولید می شوند .

3- ساختمان :

پلی اورتان ها در قالب انواع چسب وپوشش های اب بندی در صنعت در صنعت ساخت ساز مورد استفاده قرار می گیرد . از پلی اورتان در صنعت ساخت وساز می توان برای اتصال انواع قطعات دکوراسیون داخلی / اب بندی دور درب پنجره / درزبندی های ساختمان / اتصال قرنیز ومحصولات مشابه / همچنین به عنوان یک عایق اببندی در نمای ساختمان استفاده نمود .از پلیس اوتان در صنعت ساخت وساز می توان به جای محصولات قیری نیز در اب بندی در انواع سقف های از جنس حلب ویا ایرانیت استفاده نمود.

4-دام پزشکی :

از جمله بیماری های دامی که به واسطه ی ساختار چسب پلی اورتان قابل درمان است ضایعات انگشتی است که در ناحیه بافت شاخی در سم دام رخ می دهد . این بیماری موجب درد و ناراحتی دام و کاهش بازدهی ان می گردد .از جمله راهکارهای حل این مشکل استفاده از تخته های سم برای محافظت از این ناحیه از بافت شاخی می باشد . این کار عموما به کمک چسب های پیل اورتان دو جزیی رخ می دهد . البته توجه به وجود ایزوسیانات به عنوان یک ماده مضر در چسب پلی اورتان که سلامتی دام را تحت شعاع خود قرار می دهد نیز حایز اهمیت خواهد بود.{5}

دسته بند انواع پلی ورتان :

پلی اورتان ها به طور کلی به 5 دسته کلی تقسیم بندی می گردد. که از ان جمله می توان به 1- پلی اورتان ترموپلاستیک 2- پلی اورتان انعطاف پذیر 3- پلیاورتان سخت 4- یونومر پلی اورتان 5- پلی اورتان پخش شده در اب اشاره نمود .

1- پلی اورتان ترموپلاستیک :

پلی اورتان ترموپلاستیک نوعی پلیمر ترموپلاستیک به شمار می اید که در اثر یک واکنش شیمیایی مابین پلی امین و پلی ادیپیک ایزوسیانات تولید می گردد. از جمله قابلیت های بارز موجود در پلی اوتان ترموپلاستیک ویژگی مکانیکی انهاست که می تواند جایگزین مناسب برای پلاستیک های با قابلیت سختی بالا و نیز قابلیت کشسانی باشد . این مدل از پلی اورتان ها می توانند به عنوان یک محصول مقاوم در صنعت الکترونیک / پزشکی / ورزشی / وخیلی از موارد دیگر گردد. TPU مقاومت خوبی در برابر روغن و خیلی از حلال های موجود در صنعت را دارد . از این رو در تولید کفی کفش به عنوان یک گزینه مناسب به شمار می اید . پلی اورتان ترموپلاستیک در برابر تابش نور (UV) مقاوم بوده و قابلیت ضربه پذیری بالایی نیز دارد . سرعت تزریق بالای پلی اورتان ترموپلاستیک در دمای پایین و نیز دمای بالا یکی دیگراز ویژگی های بارز این محصول به شمار می اید . پلی اورتان ترموپلاستیک یک نوع پلیمر با قابلیت الاستومری است که در دمای محیط دارای قابلیت متوسط می باشد. ساختار شیمیایی پلی اورتان های ترموپلاستیک را می توان با تغییر در میزان وزن مولکولی انها ایجاد نمود . این تغییر موجب می گردد تا پلی اورتان ترموپلاستیک با قابلیت های متاوتی تولید گردد . در واقع به کمک وزن مولکولی ساختار پلی اورتان ترموپلاستیک را می توان برای کاربرد های مختلف طراحی نمود . از انجا که پلی اورتان ترموپلاستیک با قابلیت کشسانی و نرمی بالا حایز اهمیت است می توان برای تفهیم کاربردی به این نکته اشاره کرد که TPU  را به کمک پلی استر و پلی اتر به نرمی مورد نظر رساند .

2-پلی اورتان انعطاف پذیر :

پلی اورتان ها ی الاستومری از جمله پلی اورتان هایی هستند که قابلیت انعطاف پذیری بالایی دارند . این محصول در صنعت کاربرد های مختلفی دارند . قابلیت پلی اورتان های انعطاف پذیر در اثر تنش های ایجاد شده بر روی ان که در حالت کشش و چه در حالت فشار وحتی ضربه بسیار بالاست این میزان از انعطاف پذیری در پلی اورتان های الاستومری در حالت کشش می تواند 60MPA  و در حالت افزایش طول  در اثر نیروی کششی تا 900 در صد افزایش یابد. پلی اورتان الاستومری قابلیت چسبندگی به سطوح فلزی را دارد . و عموما به صورت دوجزیی در بازار عرضه می گردد. بسیاری لز قالب ها وقطعات صنعتی را می توان به وسیله این مدل از رزین های پلی اورتانی تولید نمود . در ادامه می توان نمونه های بارز از این گونه رزین ها را در تولید محصولات خاص صنعتی اشاره کرد . یکی از محصولاتی که به کمک رزین پلی اورتانی با قابلیت الاستومری می توان تولید نمود . مفاصل انعطاف پذیری است که در پیشران موشک ها مورد استفاده قرار می گیرد. {منبع 1} در واقع رزین پلی اورتان الاستومری را می توان به عنوان یک جایگزین مانسب به جای انواع لاستیک های طبیعی همچون NBR و SBR  استفاده کرد . در واقع این محصول مورد نظر که از جنس پلی اورتان است به دلیل داستن ویژگی های خاص نسبت به لاستیک ها حایز اهمیت می باشد. به عبارت دیگر لاستیک ها ی اشاره شده در دمای زیر 283 درجه کلوین قابلیت انعطاف پذیری خود را از دست می دهند. این در حالی است که رزین پلی اورتان امکان انعطاف پذیری بهتری را از خود نشان می دهد . توجه کنید در مقاله {منبع 1} به جهت افزایش کیفیت پلی اورتان الاستومری که مابین قطعات فلزی کار گذاشته شده به نکاتی اشاره شده که به طور کلی به ان اشاره می کنیم .

1. استفاده از پرایمر زیر کار پیش از استفاده از رزین پلی اورتان په تاثیری دارد؟ توجه کنید این کار در بازه زمانی پیش از 30 دقیقه از اجرای کار باید انجام گیرد. در غیر این صورت چسبندگی پرایمر زیر کار کاهش می یابد . تدر واقع بازه زمانی اشاره شده را افزایش ندهید.
2. در صورت استفاده از رزین پلی اورتان دو جزیی جهت رسیدن به یک محصول با استحکام وکیفیت یک دست نیاز به ایجاد یک شرایط خلع هستیم . این میزان از خلع باید به حدی باشد که محصول عاری از هر گونه گاز وهوا باشد. همچنین بازه زمانی خلع در حدود 5 دقیقه می باشد. عمل اوری در خلع موجب می گردد که قابلیت استحکامی و مکانیکی رزین پلی اورتان افزایش یابد.
3. جهت عمل اوری نهایی پخت محصول باید به مدت 40 الی 50 درجه سانتی گراد به مدت 48 ساعت انجام گیرد.

3-پلی اورتان سخت :

پلی اورتان های سخت از جمله محصولات پلی اورتان به شمار می اید که در صنایع خودروسازی و مسکن می تواند به عنوان یک عایق صوت وحرارت مورد استفاده قرار گیرد. این گونه از پلی اورتان ها دارای دانسیته پایینی هستند . و فاصله بین مولکولی بیشتری دارند. از این رو میزان وزن انها کاهش یافته و به واسطه خلل وفرج موجود در ان می تواند به عنوان یک عایق مناسب به شمار آید . عمده پلی اورتان های سخت را می توان با ترکیب هوا به صورت تک جزیی وارد بازار نمود . از سوی دیگر نوع صنعتی ان که کارایی بالاتری را نیز دارد می تواند به صورت دو حجم جدا مورد استفاده قرار گیرد . به عبارت دیگر این گروه از پلی اورتان ها می تواند در یک مخزن ایزوسیانات ودر مخزن دیگر پلی ال قرار گیرد . که می تواند حاوی موادی چون مواد مقاوم به اتش و کاتالیزور باشد . نکته ای که در مورد این نوع کاتالیزور ها حایز اهمیت است این است که این گونه محصولات باید در دمای محجیطی عادی ایجاد گردد. با این حال امکان عمل اوری در دمای 4+ تا 48+ درجه سانتی گراد را دارد . از جمله کاربرد های پلی اورتان های سخت استفاده از ان در ساخت ساندویج پنل ها می باشد که در مقاله {منبع 2} در مورد نحوه اجرای پلی اورتان در ترکیب با الیاف ها نکات قابل توجهی اشاره شده است . پلی اورتان ها را می توان با کمک نانو ذرات تقویت کرد . این قابلیت می تواند از حیث فیزیکی و نیز مکانیکی رخ دهد . در ادامه به روش های افزایش کیفیت پلی اورتان ها اشاره خواهیم کرد .

الف ) افزایش کیفیت نهایی پلی اورتان های سخت به کمک نانو ذرات تیتانیا :

در تحقیقی که توسط محققین صورت گرفته اضافه کردن نانو ذرات حاوی تیتانیا به پلی اورتان می تواند میزان مقاومت ان را تا حد قابل قبولی افزایش دهد. به عبارت دیگر در بسیاری از موارد ، مقاومت در برابر اشعه UV وکاهش میزان نفوذپذیری ونیزافزایش بیشتر میزان استحکام پلی اورتان حایز اهمیت است .که این امر به کمک نانو ذرات تیتانیا امکان پذیر خواهد بود . طبق برسی های به عمل امده اضافه کردن میزان 0.1 در صد وزنی نانو ذرات تیتانیا به پلی اورتان می تواند این مهم را براورده نماید . در واقع محصول فوق پس از اگلومره شدن به صورت یک ساختار منسجم تبدیل می گردد. از جمله مزایای این فرایند کاهش هزینه های نگهداری وتعمیرات و نیز کاهش آسیب به محیط زیست خواهد بود . {منبع 3} تاثیر گذاری نانو ذرات اکسید روی درپلی اورتان :  در ساختار چوب عمدتا به واسطه قدرت جذب سطح ان بستر مناسبی جهت رشد عوامل بیولوژیک می باشد . در واقع سطح مرطوب ونمدار چوب می تواند ساختار سازه های چوبی را دچار تخریب کند .محافظت سطح رویه سازه های چوبی از عوامل محیطی همچون نور خورشید اب وحرارت و ساییدگی همواره جز معزلات این گونه از سازه ها به شمار می اید . طبق برسی های انجام شده {منبع 4} استفاده از نانو ذرات می تواند بسیاری از شرایط ذکر شده را بهبود بخشد .

4-یونومر پلی اورتان :

ساختار پلی مر ها می تواند . دارای یون های منفی یا مثبت باشد . بنابراین می توانیم پلی مر حاوی یونومر را به نوعی یک پلی الکترولیت بنامیم که در صورت قرار گیری در داخل اب به یون های مثبت ویون منفی شکسته می شود . یونومرهای پلی اورتان به واسطه قابلیت پلی الکترولیت قابلیت ویسکوزتری دارند و دلیل ان نیز به واسطه زنجیر های پلیمری است که دارای بار منفی هستند . قابلیت یونومر موجب می گردد که در بسیاری از صنایع همچون پزشکی وسیستم های تصویه اب مورد استفاده قرار می گیرد .{منبع 6}

5-پلی اورتان پخش شده در اب ( پلی اورتان پایه اب) :

        ............................ منبع 1: ساخت و آزمایش مفصل انعطاف پذیر با الاستومر پلی اورتان برای نازل موتور سوخت جامد منبع 2: ارزیابی عیوب حاصل از ضربه سرعت پایین بر روی پانل های ساندویچی شیشه/پلی استر-فوم با بهره گیری از روش آکوستیک امیشن منبع 3: مطالعه خواص فیزیکی و مکانیکی پلی اورتان تقویت شده با نانوذرات تیتانیا منبع 4: تاثیر نانو ذرات اکسید روی بر تغییر رنگ و مقاومت چسبندگی پوشش پلی اورتان به سطح چوب منبع 5: به کارگیری تخته های سم در گاوهای شیری، اصول و روش‌ها

منبع 6: Specifications of Polyurethanes as Prosthetic Heart Valves