Undersyk foarútgong op net-isocyanate polyurethanes
Sûnt har ynlieding yn 1937 hawwe Polyurethane (PU-) materialen wiidweidige sektoaren fûn, ynklusyf ferfier, konstruksje, tekstyl, tekstyl, meganyske en elektryske en technysk, sûnenssoarch, en lânbou. Dizze materialen wurde brûkt yn foarmen lykas Foam-plestik, elastomer, elastomeren, waterdoching, synthetyske lear, coatings, adhesiven, ferheffingen en medyske leveringen en medyske leveringen. Tradisjoneel Pu is primêr synthesisearre út twa of mear isocyanaten tegearre mei macromolekulêre polyols en lytse molekulêre ketting-útwreiders. De inherente toxiciteit fan isocyanaten stelt lykwols wichtige risiko's foar minsklike sûnens en it miljeu; Boppedat binne se typysk ôflaat fan fosgene - in heul giftige foarrinner - en korrespondearjende amine rau materialen.
Yn it ljocht fan 'e hjoeddeistich gemyske yndustry fan' e hjoeddeistige yndustry binne ûndersiikende praktiken hieltyd mear rjochte op it ferfangen fan 'e berjochten foar miljeuele freonlike boarnen foar net-isocyanate polyurethanes (NIPU). Dit papier yntroduseart de tariedingspaadjes foar NIPU by it beoardieljen fan Avansements yn ferskate soarten Nipus en besprekke fan har takomstige perspektiven om in referinsje te jaan foar fierdere ûndersyk.
1 synthese fan net-isocyanate polyurethanes
De earste synthese fan 'e lege molekulêre gewichtsferlieningen dy't gearkomt mei alipatyske diaminanten barde yn it bûtenlân yn' e 1950-saken fan 'e fyftiger momint nei net-isocyanate polyurethane synthese. Op it stuit besteane der twa primêre metodologyen foar it produsearjen fan NIPU: de earste giet oer ferlingjen fan reaksjes tusken binêre cyclic Carbonates en Binary Amines; De twadde befettet polycondensaasje-reaksjes wêrby't diurethane yntermaan yntervindert lâns diolen dy't strukturele útwikseling fasilitearje binnen karbamaten. Diamamboxyle Intermediates kin wurde krigen troch Cyclic Carbonate as DIMETHYL CARBARATE (DMC) ROUTES; Yn prinsipe alle metoaden reagearje fia karbonyske soere groepen dy't karbamatefunksje oplevere.
De folgjende seksjes binne útwurke op trije ûnderskate oanpakken om polyurethaan te synthesisearjen sûnder isosanaat te brûken.
1.1BINÊRE CYCLIC CARBARE ROUTE
NIPU kin synthesisearre wurde fia stapwise-adressearje mei Binêre Cyclic Carbonate-koppele mei binêre amine lykas yllustrearre yn figuer 1.
Fanwegen meardere hydroxylgroepen oanwêzich binne yn werheljende ienheden lâns syn haadketruktuer opbringt dizze metoade yn 't algemien polyβ-hydroxyl polyurethane (phu). Leitsch et al., Untwikkele in searje polyether Poly PHUS mei it wurkjen fan cyclic-beëinige polyeten neist BINAY MOLECULATES FERSKILLEN FAN TRADISJONE MODEN FAN TRADELIKE MODERS FERGESE FOLLJOCHT FAN POLYATER PUS. Harren befiningen oanjûn dat hydroxylgroepen binnen phus maklik foarmje hoofddrannen mei stikstof / soerstofatomen lizze binnen sêfte / hurde segminten; Fariaasjes ûnder sêfte segminten beynfloedzje ek hydrogen-bondinggedrach, lykas ek mikrofoan skalendearrende graden dy't letter yn 't algemiene prestaasjeskarakteristiken hawwe.
Typysk útfierd ûnder temperatueren dy't mear as 100 ° c binne, genereart dizze rûte net by it sykjen fan 'e steuring, n, n, n-ôfwiking, ensflean .. Oanfolle ferlingde reaksjedratten dy't oeral rinne tusken ien Day Oant fiif dagen ferleegden faak legere molekulêre gewichten faak ûnder drompelen dy't in grutskleurige ferlingde útstelde foar in grut part fan 'e lange fan tapassing fan materiaalmateriaal-krimpende domeinen dy't ûnthâldkommûnthâld. Montagekonstruksjes dy't ûnthâldkonstrukten oanhâldende tapassen oanhâldende tapassen
1.2Monocylyske Carbonate Route
MonoCylyske karbonaat reageart direkt mei diamine resultearjende dicarbamaat dy't hydroxyl einiget dy't spesjaliseare dy't in nipu-ynteraksjes útsint hat in nipu-struktureel akinjonele kollega's dy't fisueel genereart.
Folle ynset monokylyske farianten omfetsje Ethyleen en propylene substraaten wêrtroch't it team fan 'e kassa fan gemyske technyk besluten hat as jo op' e nijsgjirrige feartus hawwe as polytetrahrahrofuranediol / polyether-diols Suksese foarkommende produktlinen foar formaasjeprodukten tentoanstelling eksportearjende / meganyske eigenskippen dy't nei heren dy't op 'e hichte berôve om rôlingen te berikken dy't sawat de tensile sterke piktearje by fregeskaart]. Wang et al., Gelyk levere kombinaasjes besteande respektivelik respektyf / fytsookende dwervasyske soeren lykas oxalic / sebacieren adiper-acid-akid-tereftalys it berikken fan 'e definitive útfaren omfettet omfettet ~ 28k g / mol tensile sterktes fluktuearende9 ~ 17 MPA-yngong fan MPA-yngong fanwegen ôfwiking% ~ 235%.
Cyclocarbonyske espers dogge effektyf sûnder dat Katalysearren ûndertekenjen ûndertekenlike betingsten ûnderhâldt Rucht om te wurkjen dy't Catalytyske-systemen hat om optimale ferwurking te soargjen. Beyond Mere Capensation Inchts Tracking Discative Self-Polymerization / Deglycolysing Facilitearje Methan-Diolic-diolike resten, dus presintearje libbensfetbere yndustriële alternativen.
1.3Dimethyl Carbonate Route
DMC fertsjintwurdiget in ekologysk lûd / net-toxyske alternatyf dy't ferskate aktuele funskes ynklusyf is yntsjinne foarsichtich yn steat te meitsjen dy't intermc-karbamat ynstelde yntermeder dy't beëinige ynstelde intermid-karren Lytse-chain-Exten-Diolics / Libers / Larger-Polyol Kiesútgongen liede eventuele Emerge-socht Sit-nei Polymer-struktueren visualiseare fia figuer3.
Deepa ET.AL MAPALIALED OAN FERNJOCHTEN DITAMICS LEVERING HEIVERSAKE CATALYSJE DIMSJOCHTSJOCHTSJOCHTJOCHTTJOCHTTJOCHTTJOCHT FERGESJOCHT MOERMINENDE MOOLEGULENDE MOOLEVINE RJOCHTSLIKE X10 ^ 3G / MOL GLASSE OPRANGER TEMPERION TEMMEIEREN SCHEMPERSPOLEN (-30 ~ 120 ° C). Pan dongdong selekteare strategyske koppelingen besteande dmc hexametylearken-polyykoholen dy't berikbere-sterk-sterkte metriken oscillating10-15mpa elongaasjeferhâldingen1000 omgean1000% -1400%. Investigative pursuits surrounding differing chain-extending influences revealed preferences favorably aligning butanediol/ hexanediol selections when atomic-number parity maintained evenness promoting ordered crystallinity enhancements observed throughout chains.Sarazin's group prepared composites integrating lignin/DMC alongside hexahydroxyamine demonstrating satisfactory mechanical attributes post-processing at230 ℃. Discoating Explorations Aimed Deniven Polyureas Levering Polyureas Levinging Diazomonomen verwegraad Viny Toldives Over Vinyl-Tariental evales verdwijd metoallitaal verdogen verdimal gevel Easken dêrtroch minimalisearjende ôffalblaven foaral beheind allinich metanol / Lytse-molekule-diolek-diolyske effluen dy't griener syntheses paradigmen paradigmen ynstelle.
2 ferskillende sêfte segminten fan non-isocyanate polyurethane
2.1 Polytern Polyurethance
Polytern PolyurethanD (Peu) wurdt breed brûkt fanwegen har lege gearhingje fan 'e leech fan' e lege gearhingjen yn sêfte segment werhelle ienheden, poerbêste lege temperatuer en ferset mei lege temperearen en hydrolysens.
Kebir et al. Synthesized polyurehane mei dmc, polyetyleen glycol en butanediol, mar it molekulêre gewicht wie leech (7 500 ℃), en de sterkte en oare yndikatoaren wiene lestich om te foldwaan oan gebrûk fan gebrûk. Zhao Jingbo's ûndersyksgroep brûkte Ethyleen Carbonate, 1, 6-hexanediamine en polyetyleen glycol om Peuz te synkjen fan Pethesize Peu, dy't in mol, tensile sterkte fan 5 ~ 24mpa, en langwerpich by it brekken fan 0,9% ~ 1 388%. It molekulêr gewicht fan 'e synthesisearre searje fan Aromatic Polyurethanes is 17 300 ~ 21 000g / mol, de tense-punt is 12 ~ 38mpa, en it elastyske hersteltiid fan 200% konstante elongaasje is 69% ~ 89%.
De ûndersyksgroep fan Zheng Liuchun en LiNg-liuneng taret de tuskenlizzende 1, 6-hexametyNeamine (BHC) mei DIMETYL CARBATE EN 1, 6-HEXAMENSATION DIDS EN PLAYTETRAHROFURANEDIEDIEDIEDIEDIEDIED. In searje Polyure Polyurethanes (nipeu) (nipeu) mei net-isocyanate-rûte waarden taret, en it oerstekprobleem fan intermediates tidens de reaksje waard oplost. De struktuer en eigenskippen fan tradisjonele polyurehane (HDIPU) taret troch Nipeu en 1, 6-hexamethylene DiisoCyanate waarden fergelike, lykas yn Tabel 1.
| Foarbyld | HARD SEGMEN MATE FRAKS /% | Molekul gewicht / (g·Mol ^ (- 1)) | Molekulêre gewichtferdieling yndeks | Tensile sterkte / MPA | ELONGATION BY BREAK /% |
| 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 |
Tabel 1
De resultaten yn Tabel 1 toant dat de strukturele ferskillen tusken Nipeu en HDIPU fral binne fanwege it Hard Segment. De Urea-groep generearre troch de side-reaksje wurdt willekeurich ynbêde yn 'e hurde segment-molekulêre kettingen, wat yn' e hurde segment en lege kristalliteit fan it hurde segment, wat resulteart yn lege fase skieding fan Nipeu. As resultaat binne syn meganyske eigenskippen folle slimmer dan HDIPU.
2.2 Polyester Polyurethance
Polyester Polyurethane (Petu) mei Polyester Diols as sêfte segminten hat goede biodegradabiliteit en meganyske eigenskippen, en kinne wurde brûkt om neuken oan te tissingswinner, dy't in biomedysk materiaal is mei geweldig materiaal. Polyester diols brûkt yn sêfte segminten binne Polybutylene Adipate Diol, Polyglycol Adipate diol en polycaprololie diol.
Earder, rokicki et al. Reaged Ethyleen Carbonate mei diamine en ferskate blenden (1, 6-hexanediol) om ferskate NIPU te krijen, mar de synthesized Nipu hie leger molekulêr gewicht en legere Tg. Farhadian et al. tariede polycy-karbonaat mei sinneflower sied oalje as grûnstof, dan mongen mei bio-basearre polyaminten polyestering polyurethane film, dy't goede thermyske stabiliteit liet sjen. De ûndersyksgroep Zhang Liqun út South China University of Technology fan Technology Synthesized in searje diaminyske karbonaat, en konensearre mei biobaseare dibasyske soer om biobaseare polyearthane te krijen. Zhu jin's ûndersyksgroep by NINGBO-ynstitút foar materialenûndersyk, Sineeske Akademy foar it tarieden fan 'e swierrichheden fan Dio-basearre mei Bio-basearre Dibysjen foar in searje Polyurethane, dy't kin brûkt wurde as ultraviolet, nei't ultraviolet genêzen [23]. De ûndersyksgroep fan Zheng Liuchun en Li-chuncheng brûkt Adipy-soere en fjouwer alipatysk allinich (Butanediol, OCTanediol) mei ferskate koalstofobûters om it korrespondearjende polyester diolen te tarieden as sêfte segminten; In groep net-isocyanate polyester polyurethane (Petu), neamd nei it oantal koalhatyske diols, waard krigen troch it smeltende polycondeens mei it hydroxy-fersegele prepolymer taret troch bhc en diols. De meganyske eigenskippen fan Petu wurde toand yn Tabel 2.
| Foarbyld | Tensile sterkte / MPA | Elastyske modulus/ MPA | ELONGATION BY BREAK /% |
| 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 |
Tabel 2
De resultaten litte sjen dat it sêfte segmint fan Petu4 de heechste karbonyle-tichtens hat, de sterkste hydrogenbân mei it Hard Segment, en de leechste fash-skema-skieding. De kristallisaasje fan sawol de sêfte as hurde segminten is beheind, werjaan fan leech smeltpunt en tensile sterkte, mar de heechste langwerping by it skoft.
2.3 PolyCarbonaat Polyurethan
PolyCarbonaat Polyurethane (PCU), foaral Alaipatysk, hat uitstekende wjerstân, ferset, goede biologysk stabiliteit en biobeliedproses yn it fjild fan Biomedicine. Op it stuit brûkt de measte tarieding NIPU polyelpolyols en polyester polyols as sêfte segminten, en d'r binne in pear ûndersyksrapporten op polycarbonaat polyurethaan.
It net-isocyanate polycarbonaat polyurethaan taret troch ûndersyksgroep fan Hengshui by Súd-Sina University of Technology fan Technology hat in molekulêr gewicht fan mear dan 50 000 g / mol. De ynfloed fan reaksje omstannichheden op it molekulêr gewicht fan 'e polymer is studearre, mar har meganyske eigenskippen binne net rapporteare. De ûndersyksgroep fan Zheng Liungun en Li Chuncheng taret PCU mei DMC, Hexanediamine, HexadiolBoniëe Diols, en mei de namme PCU neffens de massa-fraksje fan it werheljen fan 'e massa segment. De meganyske eigenskippen wurde toand yn Tabel 3.
| Foarbyld | Tensile sterkte / MPA | Elastyske modulus/ MPA | ELONGATION BY BREAK /% |
| 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 |
Tabel 3
De resultaten litte sjen dat PCU hege molekulêr gewicht hat, oant 6 × 104 ~ 9 × 104g / mol, smelt oant 137 ℃, en tensile sterkte oant 29 MPA. Dit soarte PCU kin wurde brûkt as in rigide plestik as in Elastomer, dy't in goed applikaasjeproef hat yn it biomedysk fjild (lykas minsklike tissue-technyk of cardiovaskulêre ymplantyske materialen).
2.4 hybride non-isocyanate polyurethance
Hybride Non-Isocyanate Polyurethane (hybride NIPU) is de yntroduksje fan Epoxy-herinnering, Acrylatuere groepen om in ynterpende te foarmjen, ferbetterje de prestaasjes fan 'e polyurthane of de polyurthane ferskillende funksjes jaan.
Feng Yuelan et al. Reageare Bio-basearre Epoxy Soybean Oalje mei CO2 om Pentamonyske Carbonaat (CSBO) te synkjen (Epoxy Resin E51) mei mear rigu te ferbetterjen troch CSBolided mei Amine. De molekulêre ketting befettet in lange fleksibele kettingssegment fan oleïskoer / linoleïstich soer. It befettet ek mear rigide kettingsegmenten, sadat it hege meganyske krêft en hege taaien hat. Guon ûndersikers synthesisearre trije soarten NIPU-prepolymers mei Furan Einde groepen troch de reaksje fan Diet-iepening fan Dio's Polyester om in sêfte genêzen te tarieden, en realiseare mei súkses de hege sels genêzende effisjinsje fan sêfte nipu. Hybride NIPU hat net allinich de skaaimerken fan algemiene NIPU, mar kin ek bettere adhesion hawwe, soere en Alkali Corroson-wjerstân, ferset ferset en meganyske krêft.
3 Outlook
NIPU is taret sûnder it brûken fan giftige isocyanate, en wurdt op it stuit studearre yn 'e foarm fan skuim, coating, elastomer en oare produkten, en hat in breed oanbod fan tapassingspelingen. De measten fan har binne lykwols noch beheind ta laboratoariumûndersyk, en d'r is gjin grutskalige produksje. Derneist, mei de ferbettering fan 'e libbene libbensnivo's en de trochgeande ferfangen, NIPU is mei ien funksje as meardere ûndersiik wurden, lykas antybakters, foarm, FLAME RETARDAND, FLAME RETARDIEND, FLAME RETARDIEMEN, FLAME RETARDEN EN SO OAN. Dêrom moat it takomstûndersyk moatte begripe hoe't jo troch de wichtige problemen fan yndustrialisaasje moatte brekke en trochgean mei ferkenne de rjochting fan tarieding fan funksjonele NIPU.
Posttiid: aug-29-2024