Poliüretan

Poliüretan karbamat bağlantıları ile birleştirilen organik üniteler zincirinden oluşan bir polimerdir. Esnek ve esnemeyen köpükler, dayanıklı elastomerler ve yüksek performanslı yapıştırıcılar, sentetik lifler, contalar, prezervatifler, halıların alt kısmı ve sert plastik yapımında kullanılırlar.

−NH−(C=O)−O− üretan grupların moleküler birimlere bağlandığı poliüretan sentezi
Poliüretan köpükten sünger

Esnek poliüretan köpükler, poliüretan süngerler olarak da bilinirler ve yataklarda, mobilyalarda konfor malzemesi olarak vazgeçilmezdir.

Esnemeyen köpükler ise daha çok ısı ve ses izolasyonunda kullanılırlar.

Poliüretan ürünlere çoğu zaman üretanlar da denir. Ancak etil karbamat olarak da bilinen özel üretan maddesi ile karıştırılmamalıdır. Poliüretanlar etil karbamattan yapılmaz ve onu içermezler.

Poliüretanlar ilk kez Alman bilim insanı Otto Bayer tarafından 1937 yılında sentezlenmiş ve diizosiyanatın diol ile reaksiyonuyla elde edilmiştir. Eğer ortamda su da varsa diizosiyanatın bir kısmı diol ile polimerleşirken küçük bir kısmı da su ile gaz (karbondioksit) çıkışı reaksiyonu vererek gözenekli poliüretan yapıyı (köpük veya sünger yapısı) meydana getirir. Olgunlaşma süresi (24-72 saat) sonunda oldukça sağlam bir polimer yapı elde edilir. Daha sonraları diollerin yerini daha büyük molekül ağırlıklı, polieter veya poliester yapısındaki polioller almıştır. Bu şekilde oluşan poliüretan daha sağlam ve daha esnek bir elastomer oluşturur.

Diizosiyanatın bir poliolle reaksiyonu ile oluşturulan bir poliüretan
polyurethane polymer

Günümüzde poliüretanların esnek köpükler (süngerler), esnek ve şişmeyen yapıdaki elastomerler, yapıştırıcılar, kaplamalar, hem elastomer hem köpük yapısını içinde barındıran integral ürünler, sert köpükler (yalıtım malzemeleri), sert ve şişmeyen yapıdaki tahta taklidi ürünler gibi uygulamaları mevcuttur. Bunların köpük yapısındaki poliüretanlarda genellikle polieter polioller kullanılır. Esnek köpüklerde ise şişirme ajanı olarak su, sert köpüklerde ise suyun yanında ısı yalıtımı sağlayan gazlar da kullanılır.

Esnek köpükler genellikle konfor sağlama amacıyla üretildiği için açık hücre yapısında olmak zorundadır, sert köpükler ise kapalı hücre yapısında olmalı ve içerdiği gazı dışarıya salmamalıdır.

Şişmeyen poliüretanlarda ise bileşenlerdeki nem tamamen uzaklaştırılmalıdır. Bunların dışında poliester polioller kullanılarak üretilen terlik ve ayakkabı tabanları da poliüretan uygulamaları arasındadır. Ayrıca koltuk döşemelerinde, çanta ve ayakkabılarda kullanılan suni deri de poliüretandır.

Giydiğimiz ayakkabının tabanı olarak, oturduğumuz koltuklarda ve yattığımız yataklarda sünger ve suni deri olarak, ayna ve koltuk süslemelerinde tahta taklidi olarak, buzdolabı, termosifon vb. de yalıtım malzemesi olarak, araba konsolu ve direksiyonu olarak, fabrikaların ve soğuk odaların duvarlarını ve çatılarını kaplayan paneller olarak poliüretan hayatımızın her yerdedir.

HammaddelerDüzenle

Poliüretan yapmak için ana bileşenler di- ve tri - izosiyanat’lar ve poliol’lerdir. Polimerin işlenmesine yardımcı olmak veya polimerin özelliklerini değiştirmek için başka malzemeler de eklenir.

İzosiyanatlarDüzenle

Poliüretan yapımında kullanılan izosiyanatın her molekülünde iki veya daha çok izosiyanat grubu vardır. En çok kullanılan izosiyanatlar, aromatik diizosiyanatlar, toluen diizosiyanat (TDI) ve metilen difenil diizosiyanat (MDI)'dır.

TDI ve MDI genellikle diğer izosiyanatlardan daha ucuz ve daha reaktiftir. Endüstriyel tip TDI ve MDI izomerlerin karışımlarıdır ve MDI genellikle polimerik malzemeler içerir.

Köpüklerin, esnek köpük (örn. kalın döşemelik yatak köpüğü veya kalıplanmış araba koltuk köpüğü),[1] sert köpük (örn. buzdolabı ısı yalıtım köpüğü) ve elastomerler (örneğin ayakkabı tabanları) vb. gibi kullanım alanları vardır.

Kısmen poliollerle reaksiyona sokularak veya izosiyanatların uçuculuğu (ve böylece zehirliliğini) azaltmak için başka malzemeler katarak, işlemeyi kolaylaştırmak veya nihai polimerlerlerin özelliklerini geliştirmek için donma sıcaklık noktaları düşürerek izosiyanatların yapısı değiştirilebilir.

Alifatik ve sikloalifatik izosiyanatlar daha az miktarlarda, çoğunlukla renk ve şeffaflığın önemli olduğu kaplamalarda ve diğer uygulamalarda kullanılır çünkü aromatik izosiyanatlarla yapılan poliüretanlar ışığa maruz kaldıklarında koyulaşır.[2]

En önemli alifatik ve sikloalifatik izosiyanatlar, 1,6-heksametilen diizosiyanat (HDI), 1-izosiyanato-3-izosiyanatometil-3,5,5-trimetil-sikloheksan (izoforon diizosiyanat, IPDI) ve 4,4'-diizosiyanato disikloheksilmetan (H12MDI ya da hidrojene MDI)’dır.

PoliollerDüzenle

Polioller, epoksitlerin reaksiyonu ile aktif hidrojen içeren bileşikler kullanılarak yapılan polieter polioller olabilir. Polyester polioller çok fonksiyonlu karboksilik asitleri ve polihidroksil bileşiklerinin polikondensasyonu ile yapılır. Son kullanımlarına göre ayrıca sınıflandırılabilirler.

Daha fazla molekül ağırlıklı polioller (2000 ila 10000 arasındaki molekül ağırlıkları olanlar) daha esnek poliüretanlar yapmak için kullanılırken daha az molekül ağırlıklı polioller (300 ila 700 arasındaki molekül ağırlıkları olanlar) daha sert ürünler yapar.

en.m.wikipedia.org/wiki/Polyurethane

Kaynak kitapDüzenle

1) Szycher's Handbook of Polyurethanes, İkinci Baskı.

KaynakçaDüzenle

  1. ^ "Technical data sheet from Dow Chemical". 13 Ekim 2007 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 15 Eylül 2007. 
  2. ^ Randall, David; Lee, Steve (2002). The Polyurethanes Book. New York: Wiley. ISBN 978-0-470-85041-1.