سنتز پلی یورتان

پلی‌یورتان از دو منومر تهیه می‌شود، یک دی‌ال و یک دی‌ایزوسیانات:

اگر دوست دارید، می‌توانید با کلیک کردن در اینجا ساختار آنها را به صورت سه بعدی ببینید.

با کمک یک مولکول کوچک که دی آزوبی سیکلو [۲.۲.۲] ‌اکتان یا به اختصار DABCO نامیده می شود، می توان این دو را پلیمریزه نمود. وقتی دو منومر را به همراه DABCO مخلوط می کنیم، اتفاق جالبی می افتد.

DABCO یک هسته دوست بسیار خوب است. یک جفت الکترون آزاد دارد که دوست دارند خودشان را به یک هسته ی آسیب پذیر بچسبانند. به یاد دارید که الکترون ها بار منفی و هسته ی اتم ‌ها بار مثبت دارند. و همه ی ما می دانیم که بارهای مثبت و منفی همدیگر را جذب می کنند. بنابراین الکترون های DABCO به اطراف نگاه می کنند و یک هسته روی هیدروژن های الکلی دی ال پیدا می کنند. این هیدروژن ها آسیب پذیر و قابل حمله هستند، چون به اتم ‌های اکسیژن متصل شده اند. اکسیژن الکترونگاتیو است، این یعنی الکترون ها را از اتم ‌های دیگر به سمت خود می کشد؛ بنابراین الکترون ها را از همسایه اش، اتم هیدروژن، دور می کند. این کار بار مثبت هسته را به صورت موازنه نشده باقی می گذارد. چرا که الکترون هایی که با بار منفی شان، این بار مثبت را خنثی می کردند، توسط اکسیژن جذب شده اند. این کار یک بار مثبت جزئی روی هیدروژن باقی می گذارد.

اینجا کلیک کنید تا فیلمی از این واکنش ببنید.

بنابراین الکترون های DABCO این را می بینند و نمی توانند جلوی خود را بگیرند. آنها حمله می کنند و یک پیوند هیدروژنی بین هیدروژن و نیتروژن DABCO تشکیل می دهند. تشکیل این پیوند هیدروژنی یک بار مثبت جزئی روی نیتروژن ایجاد می کند، اما مهم تر از آن، یک بار منفی جزئی روی اکسیژن ایجاد می شود.

اکسیژن الکترون اضافی دارد، بنابراین با چیزی واکنش خواهد داد که دچار کمبود الکترون باشد. اگر نگاهی به ایزوسیانات بیاندازیم، خواهیم دید که کربن در گروه ایزوسیانات بین دو عنصر الکترونگاتیو گرفتار شده، اکسیژن و نیتروژن. این بدان معنی است که کربن به شدت دچار فقر الکترون خواهد شد. بنابراین اکسیژن کوچک‌ترین فرصتی را برای واکنش با آن از دست نخواهد داد. اکسیژن یک جفت الکترون به کربن می‌دهد و یک پیوند تشکیل می‌دهد.

اینجا کلیک کنید تا فیلم این واکنش را ببیند.

البته این کار باعث می‌شود که یک جفت الکترون از پیوند دوگانه کربن-نیتروژن به بیرون هل داده شود. این جفت الکترون روی نیتروژن قرار می‌گیرد و یک بار منفی روی آن ایجاد می‌کند. ضمناً اکسیژن هم که یک جفت الکترون بخشیده است، دارای یک بار مثبت می‌شود.

نیتروژن زیاد دوست ندارد که بار منفی داشته باشد. بنابراین تلاش می‌کند هرچه زودتر از دست آن خلاص شود. راحت‌ترین راه بخشیدن این جفت الکترون به اتم هیدروژن الکل است. با این کار یک پیوند بین هیدروژن و نیتروژن ایجاد می‌شود.

برای دیدن فیلمی از این واکنش، اینجا کلیک کنید.

الکترون‌هایی که هیدروژن به اشتراک گذاشته بود، حالا تنها متعلق به اکسیژن است و بدین ترتیب بار مثبتی را که سابقاً اکسیژن حمل می‌کرد، از بین می‌برد. وقتی همه چیز تمام شد، یک دیمر جدید شاخه‌ای یورتان ایجاد شده است.

اگر می‌خواهید فیلمی از کل فرآیند تشکیل یورتان ببینید، اینجا کلیک کنید.

این دیمر یورتان یک گروه الکلی در یک انتها دارد و یک گروه دی‌ایزوسیانات در انتهای دیگر. بنابراین می‌تواند با یک دی ال یا ایزوسیانات واکنش داده و یک تریمر درست کند، یا می‌تواند با یک دیمر دیگر یا تریمر و حتی یک الیگومر بزرگ‌تر واکنش دهد.

به این صورت مونومرها و الیگومرها تا هنگامی که ما یک پلی‌یورتان با جرم مولکولی بالا داشته باشیم، به هم متصل می‌شوند.

این پلیمریزاسیون یک پلیمریزاسیون مرحله‌ای است. همچنین به این خاطر که هیچ کوچک مولکولی به صورت محصول فرعی ایجاد نشده، یک پلیمریزاسیون افزایشی هم می‌باشد.

پلیمرها داخل پلیمرها

بعضی وقت‌ها به جای استفاده از یک دی ال کوچک مثل اتیلن گلیکول از یک پلی‌گلیکول با وزن مولکولی حدود ۲۰۰۰ استفاده می‌کنیم.


این کار به ما یک پلیمر داخل یک پلیمر می‌دهد و ما یک پلی‌یورتان که چیزی شبیه این است داریم:


اگر دوست دارید می‌توانید یاد بگیرید که چگونه فوم‌های پی یورتان تهیه کنید.

11 دیدگاه

  1. سلام می خواستم بدونم تو پلی اورتان چی میشه اضافه کرد که سخت بشه در مقابل سایش یا تراش ممنون میشم اگه میدونید کمک کنید.

      1. حسن ذوالفقارزاده

        سلام
        برای مقاوم تر شدن ایزوسیانات و پلی ال چه موادی بهتر است به آنها اضافه شود؟
        تشکر