નોન-આઇસોસાયનેટ પોલીયુરેથેન્સ પર સંશોધન પ્રગતિ
૧૯૩૭માં તેમની રજૂઆત પછી, પોલીયુરેથીન (PU) સામગ્રીનો પરિવહન, બાંધકામ, પેટ્રોકેમિકલ્સ, કાપડ, મિકેનિકલ અને ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગ, એરોસ્પેસ, આરોગ્યસંભાળ અને કૃષિ સહિત વિવિધ ક્ષેત્રોમાં વ્યાપક ઉપયોગ થયો છે. આ સામગ્રીનો ઉપયોગ ફોમ પ્લાસ્ટિક, ફાઇબર, ઇલાસ્ટોમર્સ, વોટરપ્રૂફિંગ એજન્ટ્સ, કૃત્રિમ ચામડું, કોટિંગ્સ, એડહેસિવ્સ, પેવિંગ સામગ્રી અને તબીબી પુરવઠા જેવા સ્વરૂપોમાં થાય છે. પરંપરાગત PU મુખ્યત્વે બે અથવા વધુ આઇસોસાયનેટ્સમાંથી મેક્રોમોલેક્યુલર પોલિઓલ્સ અને નાના મોલેક્યુલર ચેઇન એક્સટેન્ડર્સ સાથે સંશ્લેષણ કરવામાં આવે છે. જો કે, આઇસોસાયનેટ્સની સહજ ઝેરીતા માનવ સ્વાસ્થ્ય અને પર્યાવરણ માટે નોંધપાત્ર જોખમો ઉભા કરે છે; વધુમાં, તે સામાન્ય રીતે ફોસજીન - એક અત્યંત ઝેરી પુરોગામી - અને અનુરૂપ એમાઇન કાચા માલમાંથી મેળવવામાં આવે છે.
સમકાલીન રાસાયણિક ઉદ્યોગ દ્વારા ગ્રીન અને ટકાઉ વિકાસ પ્રથાઓના અનુસરણને ધ્યાનમાં રાખીને, સંશોધકો નોન-આઇસોસાયનેટ પોલીયુરેથીન્સ (NIPU) માટે નવા સંશ્લેષણ માર્ગોની શોધ કરતી વખતે પર્યાવરણને અનુકૂળ સંસાધનો સાથે આઇસોસાયનેટને બદલવા પર વધુને વધુ ધ્યાન કેન્દ્રિત કરી રહ્યા છે. આ પેપર NIPU માટે તૈયારીના માર્ગોનો પરિચય કરાવે છે, સાથે સાથે વિવિધ પ્રકારના NIPU માં પ્રગતિની સમીક્ષા કરે છે અને વધુ સંશોધન માટે સંદર્ભ પૂરો પાડવા માટે તેમની ભવિષ્યની સંભાવનાઓની ચર્ચા કરે છે.
૧ નોન-આઇસોસાયનેટ પોલીયુરેથેન્સનું સંશ્લેષણ
એલિફેટિક ડાયમાઇન્સ સાથે જોડાયેલા મોનોસાયક્લિક કાર્બોનેટનો ઉપયોગ કરીને ઓછા પરમાણુ વજનવાળા કાર્બામેટ સંયોજનોનું પ્રથમ સંશ્લેષણ 1950 ના દાયકામાં વિદેશમાં થયું હતું - જે નોન-આઇસોસાયનેટ પોલીયુરેથીન સંશ્લેષણ તરફ એક મહત્વપૂર્ણ ક્ષણ દર્શાવે છે. હાલમાં NIPU ઉત્પન્ન કરવા માટે બે પ્રાથમિક પદ્ધતિઓ અસ્તિત્વમાં છે: પ્રથમમાં દ્વિસંગી ચક્રીય કાર્બોનેટ અને દ્વિસંગી એમાઇન્સ વચ્ચે તબક્કાવાર ઉમેરણ પ્રતિક્રિયાઓનો સમાવેશ થાય છે; બીજામાં ડાયોલ્સ સાથે ડાયુરેથેન મધ્યવર્તીઓનો સમાવેશ કરતી પોલિકન્ડેન્સેશન પ્રતિક્રિયાઓનો સમાવેશ થાય છે જે કાર્બામેટ્સમાં માળખાકીય વિનિમયને સરળ બનાવે છે. ડાયમરબોક્સિલેટ મધ્યવર્તીઓ ચક્રીય કાર્બોનેટ અથવા ડાયમિથાઇલ કાર્બોનેટ (DMC) માર્ગો દ્વારા મેળવી શકાય છે; મૂળભૂત રીતે બધી પદ્ધતિઓ કાર્બોનિક એસિડ જૂથો દ્વારા પ્રતિક્રિયા આપે છે જે કાર્બામેટ કાર્યક્ષમતા ઉત્પન્ન કરે છે.
નીચેના વિભાગો આઇસોસાયનેટનો ઉપયોગ કર્યા વિના પોલીયુરેથીનનું સંશ્લેષણ કરવાના ત્રણ અલગ અલગ અભિગમો પર વિગતવાર વર્ણન કરે છે.
૧.૧ દ્વિસંગી ચક્રીય કાર્બોનેટ માર્ગ
આકૃતિ 1 માં દર્શાવ્યા મુજબ, NIPU ને દ્વિસંગી ચક્રીય કાર્બોનેટ સાથે દ્વિસંગી એમાઇન સાથે જોડીને તબક્કાવાર ઉમેરાઓ દ્વારા સંશ્લેષણ કરી શકાય છે.
મુખ્ય સાંકળ માળખામાં પુનરાવર્તિત એકમોમાં હાજર બહુવિધ હાઇડ્રોક્સિલ જૂથોને કારણે, આ પદ્ધતિ સામાન્ય રીતે પોલીβ-હાઇડ્રોક્સિલ પોલીયુરેથીન (PHU) તરીકે ઓળખાતી વસ્તુ ઉત્પન્ન કરે છે. લેઇટ્સ અને અન્ય લોકોએ, પોલિથર PHU ની શ્રેણી વિકસાવી જેમાં ચક્રીય કાર્બોનેટ-ટર્મિનેટેડ પોલિએથર્સનો ઉપયોગ બાઈનરી એમાઇન્સ અને બાઈનરી ચક્રીય કાર્બોનેટમાંથી મેળવેલા નાના અણુઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો - આની તુલના પોલિએથર PU તૈયાર કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતી પરંપરાગત પદ્ધતિઓ સાથે કરવામાં આવી હતી. તેમના તારણો દર્શાવે છે કે PHU માં હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો નરમ/કઠણ ભાગોમાં સ્થિત નાઇટ્રોજન/ઓક્સિજન પરમાણુઓ સાથે સરળતાથી હાઇડ્રોજન બોન્ડ બનાવે છે; નરમ ભાગોમાં ભિન્નતા હાઇડ્રોજન બંધન વર્તન તેમજ માઇક્રોફેસ અલગતા ડિગ્રીને પણ પ્રભાવિત કરે છે જે પછીથી એકંદર કામગીરી લાક્ષણિકતાઓને અસર કરે છે.
સામાન્ય રીતે 100 °C થી વધુ તાપમાન નીચે હાથ ધરવામાં આવે છે, આ માર્ગ પ્રતિક્રિયા પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન કોઈ ઉપ-ઉત્પાદનો ઉત્પન્ન કરતું નથી, જે તેને ભેજ પ્રત્યે પ્રમાણમાં અસંવેદનશીલ બનાવે છે, જ્યારે અસ્થિરતાની ચિંતાઓ વિના સ્થિર ઉત્પાદનો ઉત્પન્ન કરે છે, જોકે ડાયમિથાઈલ સલ્ફોક્સાઇડ (DMSO), N,N-ડાયમિથાઈલફોર્મામાઇડ (DMF), વગેરે જેવા મજબૂત ધ્રુવીયતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ કાર્બનિક દ્રાવકોની જરૂર પડે છે. વધુમાં, એક દિવસથી પાંચ દિવસ સુધીનો વિસ્તૃત પ્રતિક્રિયા સમય ઘણીવાર ઓછા પરમાણુ વજન ઉત્પન્ન કરે છે, વારંવાર 30kg/mol ની આસપાસ થ્રેશોલ્ડથી નીચે પડે છે, જે મોટા પાયે ઉત્પાદનને પડકારજનક બનાવે છે, જે મુખ્યત્વે બંનેને આભારી છે. તેમાં સંકળાયેલા ઊંચા ખર્ચ અને પરિણામી PHU દ્વારા પ્રદર્શિત અપૂરતી શક્તિ, ભીનાશક સામગ્રીને ફેલાવતા, ડોમેન્સ, આકાર, મેમરી, રચનાઓ, એડહેસિવ ફોર્મ્યુલેશન, કોટિંગ સોલ્યુશન્સ, ફોમ વગેરે.
૧.૨ મોનોસાયલિક કાર્બોનેટ માર્ગ
મોનોસાયક્લિક કાર્બોનેટ ડાયમાઇન સાથે સીધી પ્રતિક્રિયા આપે છે જેના પરિણામે ડાયકાર્બામેટ હાઇડ્રોક્સિલ એન્ડ-ગ્રુપ ધરાવે છે જે પછી ડાયોલ સાથે વિશિષ્ટ ટ્રાન્સએસ્ટેરિફિકેશન/પોલીકન્ડેન્સેશન ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાંથી પસાર થાય છે અને આખરે આકૃતિ 2 માં દૃશ્યમાન રીતે દર્શાવવામાં આવેલ NIPU માળખાકીય રીતે સમાન પરંપરાગત સમકક્ષો ઉત્પન્ન કરે છે.
સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા મોનોસાયક્લિક વેરિઅન્ટ્સમાં ઇથિલિન અને પ્રોપીલીન કાર્બોનેટેડ સબસ્ટ્રેટ્સનો સમાવેશ થાય છે જેમાં બેઇજિંગ યુનિવર્સિટી ઓફ કેમિકલ ટેકનોલોજી ખાતે ઝાઓ જિંગબોની ટીમે વિવિધ ડાયમિનનો ઉપયોગ કરીને ઉક્ત ચક્રીય એન્ટિટીઓ સામે પ્રતિક્રિયા આપી હતી, શરૂઆતમાં વિવિધ માળખાકીય ડાયકાર્બામેટ મધ્યસ્થીઓ મેળવ્યા હતા અને પછી પોલિટેટ્રાહાઇડ્રોફ્યુરેનેડિઓલ/પોલિથર-ડાયોલ્સનો ઉપયોગ કરીને ઘનીકરણ તબક્કાઓ પર આગળ વધ્યા હતા, જેના પરિણામે સંબંધિત ઉત્પાદન રેખાઓ સફળ રચના પામી હતી જે પ્રભાવશાળી થર્મલ/મિકેનિકલ ગુણધર્મો દર્શાવે છે જે ઉપરના ગલનબિંદુઓ સુધી પહોંચે છે અને લગભગ 125~161°C સુધી વિસ્તરે છે. તાણ શક્તિઓ 24MPa ની નજીક ટોચ પર છે, જે 1476% ની નજીક છે. વાંગ અને અન્ય, એ જ રીતે લીવરેજ્ડ સંયોજનો જેમાં DMC ને અનુક્રમે હેક્સામેથિલેનેડીમાઇન/સાયક્લોકાર્બોનેટેડ પુરોગામી સાથે જોડી બનાવવામાં આવી હતી જે હાઇડ્રોક્સિ-ટર્મિનેટેડ ડેરિવેટિવ્ઝનું સંશ્લેષણ કરે છે અને પછીથી બાયોબેઝ્ડ ડાયબેસિક એસિડ જેમ કે ઓક્સાલિક/સેબેસિક/એસિડ, એડિપિક-એસિડ-ટેરેફ્થાલિક્સનો ઉપયોગ કરીને અંતિમ આઉટપુટ પ્રાપ્ત કરે છે જે 13k~28kg/mol તાણ શક્તિઓને વધઘટ કરતી 9~17 MPa લંબાઈને 35%~235% થી બદલાતી શ્રેણીઓ દર્શાવે છે.
સાયક્લોકાર્બનિક એસ્ટર્સ સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં ઉત્પ્રેરકની જરૂર વગર અસરકારક રીતે કાર્ય કરે છે, લગભગ 80° થી 120°C તાપમાન જાળવી રાખે છે, ત્યારબાદ ટ્રાન્સએસ્ટેરિફિકેશન સામાન્ય રીતે ઓર્ગેનોટિન-આધારિત ઉત્પ્રેરક પ્રણાલીઓનો ઉપયોગ કરે છે જે શ્રેષ્ઠ પ્રક્રિયા 200° થી વધુ ન થાય તેની ખાતરી કરે છે. ડાયોલિક ઇનપુટ્સને લક્ષ્ય બનાવવા માટે સક્ષમ સ્વ-પોલિમરાઇઝેશન/ડિગ્લાયકોલિસિસ ઘટનાને લક્ષ્ય બનાવવા ઉપરાંત, ઇચ્છિત પરિણામો ઉત્પન્ન કરવાની સુવિધા આપતી પદ્ધતિ સ્વાભાવિક રીતે પર્યાવરણને અનુકૂળ બનાવે છે જે મુખ્યત્વે મિથેનોલ/નાના-અણુ-ડાયોલિક અવશેષો ઉત્પન્ન કરે છે અને આમ આગળ વધતા વ્યવહારુ ઔદ્યોગિક વિકલ્પો રજૂ કરે છે.
૧.૩ડાયમિથાઇલ કાર્બોનેટ રૂટ
DMC એક પર્યાવરણીય રીતે યોગ્ય/બિન-ઝેરી વિકલ્પ રજૂ કરે છે જેમાં મિથાઈલ/મેથોક્સી/કાર્બોનિલ રૂપરેખાંકનો સહિત અસંખ્ય સક્રિય કાર્યાત્મક ભાગોનો સમાવેશ થાય છે જે પ્રતિક્રિયાશીલતા પ્રોફાઇલ્સને નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે જે પ્રારંભિક જોડાણોને સક્ષમ કરે છે જેમાં DMC ડાયમાઇન્સ સાથે સીધી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે જે નાના મિથાઈલ-કાર્બામેટ સમાપ્ત મધ્યસ્થીઓ બનાવે છે અને ત્યારબાદ મેલ્ટ-કન્ડેન્સિંગ ક્રિયાઓ કરે છે જેમાં વધારાના નાના-ચેન-એક્સટેન્ડર-ડાયોલિક્સ/મોટા-પોલિઓલ ઘટકોનો સમાવેશ થાય છે જે આકૃતિ 3 દ્વારા વિઝ્યુઅલાઈઝ કરેલ ઇચ્છિત પોલિમર માળખાંના ઉદભવ તરફ દોરી જાય છે.
દીપા વગેરેએ ઉપરોક્ત ગતિશીલતાનો લાભ ઉઠાવીને સોડિયમ મેથોક્સાઇડ ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ કરીને વિવિધ મધ્યવર્તી રચનાઓનું સંચાલન કર્યું, ત્યારબાદ લક્ષિત એક્સટેન્શન્સને જોડ્યા, શ્રેણી સમકક્ષ હાર્ડ-સેગમેન્ટ રચનાઓને સમાવીને પરમાણુ વજન (3 ~20)x10^3g/mol ગ્લાસ સંક્રમણ તાપમાન (-30 ~120°C) સુધી પહોંચ્યું. પાન ડોંગડોંગે DMC હેક્સામેથિલિન-ડાયમિનોપોલીકાર્બોનેટ-પોલીઆલ્કોહોલ ધરાવતી વ્યૂહાત્મક જોડી પસંદ કરી, જેમાં નોંધપાત્ર પરિણામો પ્રાપ્ત થયા જે 10-15MPa વિસ્તરણ ગુણોત્તર ઓસીલેટીંગ 1000%-1400% ની નજીક પહોંચે છે અને તાણ-શક્તિ મેટ્રિક્સ દર્શાવે છે. વિવિધ સાંકળ-વિસ્તરણ પ્રભાવોને લગતા તપાસના પ્રયાસોએ બ્યુટેનેડિઓલ/હેક્સાનેડિઓલ પસંદગીઓને અનુકૂળ રીતે સંરેખિત કરતી પસંદગીઓ જાહેર કરી જ્યારે અણુ-નંબર સમાનતા જાળવી રાખવામાં આવે છે અને સમગ્ર સાંકળોમાં ક્રમબદ્ધ સ્ફટિકીયતા ઉન્નતીકરણને પ્રોત્સાહન આપે છે. સારાઝિનના જૂથે 230℃ પર પ્રક્રિયા કર્યા પછી સંતોષકારક યાંત્રિક ગુણધર્મો દર્શાવતા હેક્સાહાઇડ્રોક્સાયમાઇન સાથે લિગ્નિન/ડીએમસીને સંકલિત કરતા સંયોજનો તૈયાર કર્યા. ડાયઝોમોનોમર જોડાણનો ઉપયોગ કરીને બિન-આઇસોસાયન્ટ-પોલ્યુરિયા મેળવવાના હેતુથી વધારાના સંશોધનો સંભવિત પેઇન્ટ એપ્લિકેશનોને વિનાઇલ-કાર્બોનેસિયસ સમકક્ષો કરતાં તુલનાત્મક ફાયદાઓ ઉભરી રહ્યા છે જે ખર્ચ-અસરકારકતા/વિશાળ સોર્સિંગ માર્ગોને પ્રકાશિત કરે છે. બલ્ક-સંશ્લેષિત પદ્ધતિઓ અંગે યોગ્ય ખંત સામાન્ય રીતે એલિવેટેડ-તાપમાન/વેક્યુમ વાતાવરણની જરૂર પડે છે જે દ્રાવક આવશ્યકતાઓને નકારી કાઢે છે જેનાથી કચરાના પ્રવાહોને ઘટાડીને મુખ્યત્વે ફક્ત મિથેનોલ/નાના-પરમાણુ-ડાયોલિક પ્રવાહોને મર્યાદિત કરવામાં આવે છે જે એકંદરે લીલા સંશ્લેષણ દાખલાઓ સ્થાપિત કરે છે.
નોન-આઇસોસાયનેટ પોલીયુરેથીનના 2 વિવિધ નરમ ભાગો
૨.૧ પોલિથર પોલીયુરેથીન
સોફ્ટ સેગમેન્ટ રિપીટ યુનિટ્સમાં ઈથર બોન્ડ્સની ઓછી સંયોજક ઊર્જા, સરળ પરિભ્રમણ, ઉત્તમ નીચા તાપમાનની સુગમતા અને હાઇડ્રોલિસિસ પ્રતિકારને કારણે પોલિથર પોલીયુરેથીન (PEU) નો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે.
કેબીર અને અન્ય લોકોએ કાચા માલ તરીકે DMC, પોલિઇથિલિન ગ્લાયકોલ અને બ્યુટેનેડિઓલ સાથે પોલિઇથર પોલીયુરેથીનનું સંશ્લેષણ કર્યું, પરંતુ પરમાણુ વજન ઓછું હતું (7 500 ~ 14 800g/mol), Tg 0℃ કરતા ઓછું હતું, અને ગલનબિંદુ પણ ઓછું હતું (38 ~ 48℃), અને શક્તિ અને અન્ય સૂચકાંકો ઉપયોગની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરવા મુશ્કેલ હતા. ઝાઓ જિંગબોના સંશોધન જૂથે PEU ને સંશ્લેષણ કરવા માટે ઇથિલિન કાર્બોનેટ, 1, 6-હેક્સાનેડિમાઇન અને પોલિઇથિલિન ગ્લાયકોલનો ઉપયોગ કર્યો, જેનું પરમાણુ વજન 31 000g/mol, તાણ શક્તિ 5 ~ 24MPa અને 0.9% ~ 1 388% ના વિરામ પર વિસ્તરણ ધરાવે છે. સુગંધિત પોલીયુરેથીનની સંશ્લેષિત શ્રેણીનું પરમાણુ વજન 17 300 ~ 21 000g/mol છે, Tg -19 ~ 10℃ છે, ગલનબિંદુ 102 ~ 110℃ છે, તાણ શક્તિ 12 ~ 38MPa છે, અને 200% સતત વિસ્તરણનો સ્થિતિસ્થાપક પુનઃપ્રાપ્તિ દર 69% ~ 89% છે.
ઝેંગ લિયુચુન અને લી ચુનચેંગના સંશોધન જૂથે ડાયમિથાઇલ કાર્બોનેટ અને 1, 6-હેક્સામેથિલેનેડિઆમાઇન સાથે મધ્યવર્તી 1, 6-હેક્સામેથિલેનેડિઆમાઇન (BHC) અને વિવિધ નાના અણુઓ સીધી સાંકળ ડાયોલ્સ અને પોલિટેટ્રાહાઇડ્રોફ્યુરેનેડિઓલ્સ (Mn=2 000) સાથે પોલીકન્ડેન્સેશન તૈયાર કર્યું. નોન-આઇસોસાયનેટ રૂટ સાથે પોલીથર પોલીયુરેથીન્સ (NIPEU) ની શ્રેણી તૈયાર કરવામાં આવી હતી, અને પ્રતિક્રિયા દરમિયાન મધ્યવર્તીઓની ક્રોસલિંકિંગ સમસ્યા હલ કરવામાં આવી હતી. કોષ્ટક 1 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, NIPEU દ્વારા તૈયાર કરાયેલ પરંપરાગત પોલિથર પોલીયુરેથીન (HDIPU) અને 1, 6-હેક્સામેથિલેનેડિઆમાઇનની રચના અને ગુણધર્મોની તુલના કરવામાં આવી હતી.
| નમૂના | કઠણ સેગમેન્ટ દળ અપૂર્ણાંક/% | પરમાણુ વજન/(ગ્રામ·મોલ^(-1)) | મોલેક્યુલર વજન વિતરણ સૂચકાંક | તાણ શક્તિ/MPa | વિરામ સમયે વિસ્તરણ/% |
| NIPEU30 | 30 | ૭૪૦૦૦ | ૧.૯ | ૧૨.૫ | ૧૨૫૦ |
| NIPEU40 વિશે | 40 | ૬૬૦૦૦ | ૨.૨ | ૮.૦ | ૫૫૦ |
| HDIPU30 | 30 | ૪૬૦૦૦ | ૧.૯ | ૩૧.૩ | ૧૪૪૦ |
| HDIPU40 | 40 | ૫૪૦૦૦ | ૨.૦ | ૨૫.૮ | ૧૩૬૦ |
કોષ્ટક 1
કોષ્ટક 1 માં દર્શાવેલ પરિણામો દર્શાવે છે કે NIPEU અને HDIPU વચ્ચેના માળખાકીય તફાવતો મુખ્યત્વે કઠણ ભાગને કારણે છે. NIPEU ની બાજુની પ્રતિક્રિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ યુરિયા જૂથ કઠણ ભાગના પરમાણુ સાંકળમાં રેન્ડમ રીતે જડિત થાય છે, જે કઠણ ભાગને તોડીને ક્રમબદ્ધ હાઇડ્રોજન બોન્ડ બનાવે છે, જેના પરિણામે કઠણ ભાગની પરમાણુ સાંકળો વચ્ચે નબળા હાઇડ્રોજન બોન્ડ અને કઠણ ભાગની ઓછી સ્ફટિકીયતા બને છે, જેના પરિણામે NIPEU નું નીચું તબક્કો અલગ થાય છે. પરિણામે, તેના યાંત્રિક ગુણધર્મો HDIPU કરતા ઘણા ખરાબ છે.
૨.૨ પોલિએસ્ટર પોલીયુરેથીન
પોલિએસ્ટર પોલીયુરેથીન (PETU) જેમાં પોલિએસ્ટર ડાયોલ્સ સોફ્ટ સેગમેન્ટ્સ તરીકે હોય છે તેમાં સારી બાયોડિગ્રેડેબિલિટી, બાયોકોમ્પેટિબિલિટી અને યાંત્રિક ગુણધર્મો હોય છે, અને તેનો ઉપયોગ ટીશ્યુ એન્જિનિયરિંગ સ્કેફોલ્ડ્સ તૈયાર કરવા માટે થઈ શકે છે, જે એક બાયોમેડિકલ સામગ્રી છે જેમાં ઉપયોગની સારી સંભાવનાઓ છે. પોલિએસ્ટર ડાયોલ્સ સામાન્ય રીતે સોફ્ટ સેગમેન્ટ્સમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે તેમાં પોલીબ્યુટીલીન એડિપેટ ડાયોલ, પોલીગ્લાયકોલ એડિપેટ ડાયોલ અને પોલીકેપ્રોલેક્ટોન ડાયોલનો સમાવેશ થાય છે.
અગાઉ, રોકિકી અને અન્ય લોકોએ વિવિધ NIPU મેળવવા માટે ઇથિલિન કાર્બોનેટને ડાયમાઇન અને વિવિધ ડાયોલ (1, 6-હેક્સેનેડિઓલ,1, 10-n-ડોડેકેનોલ) સાથે પ્રતિક્રિયા આપી હતી, પરંતુ સંશ્લેષિત NIPU માં ઓછું પરમાણુ વજન અને ઓછું Tg હતું. ફરહાદિયન અને અન્યોએ સૂર્યમુખી બીજ તેલનો કાચા માલ તરીકે ઉપયોગ કરીને પોલિસાયક્લિક કાર્બોનેટ તૈયાર કર્યું, પછી બાયો-આધારિત પોલિમાઇન સાથે મિશ્રિત કર્યું, પ્લેટ પર કોટેડ કર્યું, અને થર્મોસેટિંગ પોલિએસ્ટર પોલીયુરેથીન ફિલ્મ મેળવવા માટે 90 ℃ પર 24 કલાક માટે ક્યોર કર્યું, જેણે સારી થર્મલ સ્થિરતા દર્શાવી. સાઉથ ચાઇના યુનિવર્સિટી ઓફ ટેકનોલોજીના ઝાંગ લિકુનના સંશોધન જૂથે ડાયમાઇન અને ચક્રીય કાર્બોનેટની શ્રેણીનું સંશ્લેષણ કર્યું, અને પછી બાયોબેઝ્ડ ડાયબેસિક એસિડ સાથે ઘનીકરણ કરીને બાયોબેઝ્ડ પોલિએસ્ટર પોલીયુરેથીન મેળવ્યું. ચાઇનીઝ એકેડેમી ઓફ સાયન્સના નિંગબો ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ મટિરિયલ્સ રિસર્ચ ખાતે ઝુ જિનના સંશોધન જૂથે હેક્સાડિયામાઇન અને વિનાઇલ કાર્બોનેટનો ઉપયોગ કરીને ડાયમિનોડિયોલ હાર્ડ સેગમેન્ટ તૈયાર કર્યું, અને પછી બાયો-આધારિત અસંતૃપ્ત ડાયબેસિક એસિડ સાથે પોલિકન્ડેન્સેશન કરીને પોલિએસ્ટર પોલીયુરેથીનની શ્રેણી મેળવી, જેનો ઉપયોગ અલ્ટ્રાવાયોલેટ ક્યોરિંગ પછી પેઇન્ટ તરીકે થઈ શકે છે [23]. ઝેંગ લિયુચુન અને લી ચુનચેંગના સંશોધન જૂથે એડિપિક એસિડ અને ચાર એલિફેટિક ડાયોલ્સ (બ્યુટેનેડિઓલ, હેક્સાડિઓલ, ઓક્ટેનડિઓલ અને ડેકેનેડિઓલ) નો ઉપયોગ કરીને વિવિધ કાર્બન અણુ સંખ્યાઓ સાથે સંબંધિત પોલિએસ્ટર ડાયોલ્સને નરમ ભાગો તરીકે તૈયાર કર્યા; નોન-આઇસોસાયનેટ પોલિએસ્ટર પોલીયુરેથીન (PETU) નું જૂથ, જેનું નામ એલિફેટિક ડાયોલ્સના કાર્બન અણુઓની સંખ્યા પરથી રાખવામાં આવ્યું છે, તે BHC અને ડાયોલ્સ દ્વારા તૈયાર કરાયેલ હાઇડ્રોક્સી-સીલ્ડ હાર્ડ સેગમેન્ટ પ્રીપોલિમર સાથે પોલિકન્ડેન્સેશન પીગળીને મેળવવામાં આવ્યું હતું. PETU ના યાંત્રિક ગુણધર્મો કોષ્ટક 2 માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે.
| નમૂના | તાણ શક્તિ/MPa | સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ/એમપીએ | વિરામ સમયે વિસ્તરણ/% |
| PETU4 દ્વારા વધુ | ૬.૯±૧.૦ | 36±8 | ૬૭૩±35 |
| પેટુ૬ | ૧૦.૧±૧.૦ | 55±4 | ૫૬૮±32 |
| પેટુ8 | ૯.૦±૦.૮ | 47±4 | ૫૫૧±25 |
| પેટુ૧૦ | ૮.૮±૦.૧ | 52±5 | ૧૩૭±23 |
કોષ્ટક 2
પરિણામો દર્શાવે છે કે PETU4 ના નરમ ભાગમાં સૌથી વધુ કાર્બોનિલ ઘનતા, સખત ભાગ સાથે સૌથી મજબૂત હાઇડ્રોજન બંધન અને સૌથી નીચો તબક્કો અલગ કરવાની ડિગ્રી છે. નરમ અને સખત બંને ભાગોનું સ્ફટિકીકરણ મર્યાદિત છે, જે નીચા ગલનબિંદુ અને તાણ શક્તિ દર્શાવે છે, પરંતુ વિરામ સમયે સૌથી વધુ વિસ્તરણ દર્શાવે છે.
૨.૩ પોલીકાર્બોનેટ પોલીયુરેથીન
પોલીકાર્બોનેટ પોલીયુરેથીન (PCU), ખાસ કરીને એલિફેટિક PCU, ઉત્તમ હાઇડ્રોલિસિસ પ્રતિકાર, ઓક્સિડેશન પ્રતિકાર, સારી જૈવિક સ્થિરતા અને બાયોસુસંગતતા ધરાવે છે, અને બાયોમેડિસિનના ક્ષેત્રમાં સારી એપ્લિકેશન સંભાવનાઓ ધરાવે છે. હાલમાં, મોટાભાગના તૈયાર NIPU પોલીઇથર પોલીયોલ્સ અને પોલિએસ્ટર પોલીયોલ્સનો ઉપયોગ નરમ ભાગો તરીકે કરે છે, અને પોલીકાર્બોનેટ પોલીયુરેથીન પર થોડા સંશોધન અહેવાલો છે.
સાઉથ ચાઇના યુનિવર્સિટી ઓફ ટેકનોલોજી ખાતે ટિયાન હેંગશુઇના સંશોધન જૂથ દ્વારા તૈયાર કરાયેલ નોન-આઇસોસાયનેટ પોલીકાર્બોનેટ પોલીયુરેથીનનું પરમાણુ વજન 50,000 ગ્રામ/મોલ કરતાં વધુ છે. પોલિમરના પરમાણુ વજન પર પ્રતિક્રિયા પરિસ્થિતિઓનો પ્રભાવ અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે, પરંતુ તેના યાંત્રિક ગુણધર્મોની જાણ કરવામાં આવી નથી. ઝેંગ લિયુચુન અને લી ચુનચેંગના સંશોધન જૂથે DMC, હેક્સાનેડિમાઇન, હેક્સાડિઓલ અને પોલીકાર્બોનેટ ડાયોલ્સનો ઉપયોગ કરીને PCU તૈયાર કર્યું, અને હાર્ડ સેગમેન્ટ રિપીટીંગ યુનિટના માસ ફ્રેક્શન અનુસાર PCU નામ આપ્યું. યાંત્રિક ગુણધર્મો કોષ્ટક 3 માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે.
| નમૂના | તાણ શક્તિ/MPa | સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ/એમપીએ | વિરામ સમયે વિસ્તરણ/% |
| પીસીયુ18 | 17±૧ | 36±8 | ૬૬૫±24 |
| પીસીયુ33 | 19±૧ | ૧૦૭±9 | ૬૫૬±33 |
| પીસીયુ46 | 21±૧ | ૧૫૦±16 | 407±23 |
| પીસીયુ57 | 22±2 | ૨૧૦±17 | ૨૬૨±27 |
| પીસીયુ67 | 27±2 | ૪૦૦±13 | 63±5 |
| પીસીયુ82 | 29±૧ | ૫૧૮±34 | 26±5 |
કોષ્ટક 3
પરિણામો દર્શાવે છે કે PCU નું મોલેક્યુલર વજન ઊંચું છે, 6×104 ~ 9×104g/mol સુધી, ગલનબિંદુ 137 ℃ સુધી અને તાણ શક્તિ 29 MPa સુધી. આ પ્રકારના PCU નો ઉપયોગ કઠોર પ્લાસ્ટિક તરીકે અથવા ઇલાસ્ટોમર તરીકે થઈ શકે છે, જે બાયોમેડિકલ ક્ષેત્રમાં (જેમ કે માનવ ટીશ્યુ એન્જિનિયરિંગ સ્કેફોલ્ડ્સ અથવા કાર્ડિયોવેસ્ક્યુલર ઇમ્પ્લાન્ટ સામગ્રી) સારી એપ્લિકેશન સંભાવના ધરાવે છે.
૨.૪ હાઇબ્રિડ નોન-આઇસોસાયનેટ પોલીયુરેથીન
હાઇબ્રિડ નોન-આઇસોસાયનેટ પોલીયુરેથીન (હાઇબ્રિડ NIPU) એ ઇપોક્સી રેઝિન, એક્રેલેટ, સિલિકા અથવા સિલોક્સેન જૂથોને પોલીયુરેથીન મોલેક્યુલર ફ્રેમવર્કમાં દાખલ કરીને એક ઇન્ટરપેનિટ્રેટિંગ નેટવર્ક બનાવે છે, પોલીયુરેથીનની કામગીરીમાં સુધારો કરે છે અથવા પોલીયુરેથીનને વિવિધ કાર્યો આપે છે.
ફેંગ યુએલાન અને અન્યોએ પેન્ટામોનિક સાયક્લિક કાર્બોનેટ (CSBO) ને સંશ્લેષણ કરવા માટે બાયો-આધારિત ઇપોક્સી સોયાબીન તેલને CO2 સાથે પ્રતિક્રિયા આપી, અને એમાઇન સાથે ઘન બનેલા CSBO દ્વારા રચાયેલ NIPU ને વધુ સુધારવા માટે બિસ્ફેનોલ A ડિગ્લાયસીડીલ ઇથર (ઇપોક્સી રેઝિન E51) ને વધુ કઠોર સાંકળ વિભાગો સાથે રજૂ કર્યું. પરમાણુ સાંકળમાં ઓલિક એસિડ/લિનોલીક એસિડનો લાંબો લવચીક સાંકળ વિભાગ હોય છે. તેમાં વધુ કઠોર સાંકળ વિભાગો પણ હોય છે, જેથી તેમાં ઉચ્ચ યાંત્રિક શક્તિ અને ઉચ્ચ કઠિનતા હોય. કેટલાક સંશોધકોએ ડાયથિલિન ગ્લાયકોલ સાયકલિક કાર્બોનેટ અને ડાયમિનની રેટ-ઓપનિંગ પ્રતિક્રિયા દ્વારા ફ્યુરાન એન્ડ જૂથો સાથે ત્રણ પ્રકારના NIPU પ્રીપોલિમર્સનું સંશ્લેષણ પણ કર્યું, અને પછી સ્વ-હીલિંગ કાર્ય સાથે નરમ પોલીયુરેથીન તૈયાર કરવા માટે અસંતૃપ્ત પોલિએસ્ટર સાથે પ્રતિક્રિયા આપી, અને નરમ NIPU ની ઉચ્ચ સ્વ-હીલિંગ કાર્યક્ષમતા સફળતાપૂર્વક પ્રાપ્ત કરી. હાઇબ્રિડ NIPU માં ફક્ત સામાન્ય NIPU ની લાક્ષણિકતાઓ જ નથી, પરંતુ તેમાં વધુ સારી સંલગ્નતા, એસિડ અને આલ્કલી કાટ પ્રતિકાર, દ્રાવક પ્રતિકાર અને યાંત્રિક શક્તિ પણ હોઈ શકે છે.
૩ આઉટલુક
NIPU ઝેરી આઇસોસાયનેટના ઉપયોગ વિના તૈયાર કરવામાં આવે છે, અને હાલમાં તેનો ફોમ, કોટિંગ, એડહેસિવ, ઇલાસ્ટોમર અને અન્ય ઉત્પાદનોના સ્વરૂપમાં અભ્યાસ કરવામાં આવી રહ્યો છે, અને તેની એપ્લિકેશન સંભાવનાઓની વિશાળ શ્રેણી છે. જો કે, તેમાંના મોટાભાગના હજુ પણ પ્રયોગશાળા સંશોધન સુધી મર્યાદિત છે, અને મોટા પાયે ઉત્પાદન થતું નથી. વધુમાં, લોકોના જીવનધોરણમાં સુધારો અને માંગમાં સતત વૃદ્ધિ સાથે, એક જ કાર્ય અથવા બહુવિધ કાર્યો સાથે NIPU એક મહત્વપૂર્ણ સંશોધન દિશા બની ગઈ છે, જેમ કે એન્ટિબેક્ટેરિયલ, સ્વ-સમારકામ, આકાર મેમરી, જ્યોત પ્રતિરોધક, ઉચ્ચ ગરમી પ્રતિકાર અને તેથી વધુ. તેથી, ભવિષ્યના સંશોધનમાં ઔદ્યોગિકીકરણની મુખ્ય સમસ્યાઓમાંથી કેવી રીતે બહાર નીકળવું તે સમજવું જોઈએ અને કાર્યાત્મક NIPU તૈયાર કરવાની દિશાનું અન્વેષણ કરવાનું ચાલુ રાખવું જોઈએ.
પોસ્ટ સમય: ઓગસ્ટ-29-2024