नॉन-आयसोसायनेट पॉलीयुरेथेनवरील संशोधन प्रगती
१९३७ मध्ये सादर झाल्यापासून, पॉलीयुरेथेन (PU) सामग्रीचा वापर वाहतूक, बांधकाम, पेट्रोकेमिकल्स, वस्त्रोद्योग, यांत्रिक आणि विद्युत अभियांत्रिकी, एरोस्पेस, आरोग्यसेवा आणि कृषी यांसारख्या विविध क्षेत्रांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर केला जातो. या सामग्रीचा उपयोग फोम प्लास्टिक, तंतू, इलास्टोमर्स, वॉटरप्रूफिंग एजंट्स, कृत्रिम चामडे, कोटिंग्ज, चिकट पदार्थ, फरसबंदी साहित्य आणि वैद्यकीय पुरवठा यांसारख्या स्वरूपात केला जातो. पारंपरिक PU चे संश्लेषण प्रामुख्याने दोन किंवा अधिक आयसोसायनेट्स, मॅक्रोमॉलिक्युलर पॉलीओल्स आणि लहान आण्विक चेन एक्सटेंडर्स यांच्यापासून केले जाते. तथापि, आयसोसायनेट्सची अंगभूत विषारीता मानवी आरोग्य आणि पर्यावरणासाठी महत्त्वपूर्ण धोके निर्माण करते; शिवाय, ते सामान्यतः फॉस्जीन—एक अत्यंत विषारी पूर्वगामी घटक—आणि संबंधित अमाइन कच्च्या मालापासून मिळवले जातात.
समकालीन रासायनिक उद्योगाचा हरित आणि शाश्वत विकासाच्या पद्धतींचा पाठपुरावा लक्षात घेता, संशोधक आयसोसायनेटऐवजी पर्यावरणपूरक संसाधने वापरण्यावर आणि नॉन-आयसोसायनेट पॉलीयुरेथेन (NIPU) साठी नवीन संश्लेषण मार्गांचा शोध घेण्यावर अधिकाधिक लक्ष केंद्रित करत आहेत. हा शोधनिबंध NIPU च्या निर्मितीच्या पद्धती सादर करतो, तसेच विविध प्रकारच्या NIPU मधील प्रगतीचा आढावा घेतो आणि पुढील संशोधनासाठी संदर्भ म्हणून त्यांच्या भविष्यातील शक्यतांवर चर्चा करतो.
१. नॉन-आयसोसायनेट पॉलीयुरेथेनचे संश्लेषण
मोनोसायक्लिक कार्बोनेट्स आणि अॅलिफॅटिक डायअमाइन्स यांचा वापर करून कमी रेण्वीय वजनाच्या कार्बामेट संयुगांचे पहिले संश्लेषण १९५० च्या दशकात परदेशात झाले—जे नॉन-आयसोसायनेट पॉलीयुरेथेन संश्लेषणाच्या दिशेने एक महत्त्वाचा टप्पा ठरले. सध्या NIPU तयार करण्याच्या दोन प्रमुख पद्धती अस्तित्वात आहेत: पहिल्या पद्धतीत बायनरी सायक्लिक कार्बोनेट्स आणि बायनरी अमाइन्स यांच्यातील टप्प्याटप्प्याने होणाऱ्या अॅडिशन अभिक्रियांचा समावेश होतो; दुसऱ्या पद्धतीत डाययुरेथेन इंटरमीडिएट्ससोबत डायऑल्सचा समावेश असलेल्या पॉलिकॉन्डेंसेशन अभिक्रियांचा समावेश होतो, ज्यामुळे कार्बामेट्समध्ये संरचनात्मक अदलाबदल सुलभ होते. डायमार्बॉक्सिलेट इंटरमीडिएट्स सायक्लिक कार्बोनेट किंवा डायमिथाइल कार्बोनेट (DMC) या दोन्ही मार्गांनी मिळवता येतात; मूलतः सर्व पद्धती कार्बोनिक आम्ल गटांद्वारे अभिक्रिया करून कार्बामेट कार्यात्मकता निर्माण करतात.
पुढील विभागांमध्ये आयसोसायनेटचा वापर न करता पॉलीयुरेथेनचे संश्लेषण करण्याच्या तीन भिन्न पद्धतींचे सविस्तर वर्णन केले आहे.
१.१ बायनरी सायक्लिक कार्बोनेट मार्ग
आकृती 1 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, बायनरी अमाइनसह जोडलेल्या बायनरी चक्रीय कार्बोनेटचा समावेश असलेल्या टप्प्याटप्प्याने होणाऱ्या संयोगांद्वारे NIPU चे संश्लेषण केले जाऊ शकते.
त्याच्या मुख्य साखळी संरचनेतील पुनरावृत्त घटकांमध्ये अनेक हायड्रॉक्सिल गट असल्यामुळे, या पद्धतीतून सामान्यतः पॉलीβ-हायड्रॉक्सिल पॉलीयुरेथेन (PHU) मिळते. लीच आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी, पॉलीइथर पीयू तयार करण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या पारंपरिक पद्धतींशी तुलना करून, चक्रीय कार्बोनेट-टर्मिनेटेड पॉलीइथर, बायनरी अमाइन आणि बायनरी चक्रीय कार्बोनेटपासून तयार केलेल्या लहान रेणूंचा वापर करून पॉलीइथर PHU ची एक मालिका विकसित केली. त्यांच्या निष्कर्षांनुसार, PHU मधील हायड्रॉक्सिल गट सॉफ्ट/हार्ड सेगमेंटमध्ये असलेल्या नायट्रोजन/ऑक्सिजन अणूंशी सहजपणे हायड्रोजन बंध तयार करतात; सॉफ्ट सेगमेंटमधील भिन्नता हायड्रोजन बंधांच्या वर्तनावर तसेच मायक्रोफेज विभक्ततेच्या प्रमाणावरही परिणाम करते, ज्यामुळे एकूण कार्यक्षमतेच्या वैशिष्ट्यांवर परिणाम होतो.
साधारणपणे १००°C पेक्षा कमी तापमानात केल्या जाणाऱ्या या पद्धतीत, अभिक्रिया प्रक्रियेदरम्यान कोणतेही उप-उत्पादन तयार होत नाही, ज्यामुळे ती आर्द्रतेसाठी तुलनेने असंवेदनशील ठरते आणि बाष्पीभवनाच्या चिंतेशिवाय स्थिर उत्पादने देते. तथापि, यासाठी डायमिथाइल सल्फॉक्साइड (DMSO), N,N-डायमिथाइलफॉर्ममाइड (DMF) इत्यादींसारख्या तीव्र ध्रुवीयता असलेल्या सेंद्रिय द्रावकांची आवश्यकता असते. याव्यतिरिक्त, एक दिवसापासून ते पाच दिवसांपर्यंतच्या दीर्घ अभिक्रिया कालावधीमुळे अनेकदा कमी रेणूभार मिळतो, जो वारंवार ३०k g/mol च्या उंबरठ्याखाली येतो. यामुळे मोठ्या प्रमाणावरील उत्पादन आव्हानात्मक बनते, ज्याचे मुख्य कारण म्हणजे त्यातील उच्च खर्च आणि परिणामी तयार होणाऱ्या PHUs द्वारे दर्शविली जाणारी अपुरी मजबुती, जरी त्याचे डॅम्पिंग मटेरियल, शेप मेमरी कन्स्ट्रक्ट्स, ॲडेसिव्ह फॉर्म्युलेशन्स, कोटिंग सोल्युशन्स, फोम्स इत्यादी क्षेत्रांमध्ये आशादायक उपयोग असले तरी.
१.२ मोनोसिलिक कार्बोनेट मार्ग
मोनोसायक्लिक कार्बोनेटची डायअमाइनशी थेट अभिक्रिया होऊन हायड्रॉक्सिल एंड-ग्रुप्स असलेला डायकार्बामेट तयार होतो, जो नंतर डायऑल्ससोबत विशेष ट्रान्सएस्टरीफिकेशन/पॉलीकंडेन्सेशन आंतरक्रिया करतो आणि शेवटी आकृती २ मध्ये दृष्यतः दर्शविलेल्या पारंपारिक समकक्षांशी संरचनात्मकदृष्ट्या मिळताजुळता NIPU तयार करतो.
सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या मोनोसायक्लिक प्रकारांमध्ये एथिलीन आणि प्रोपिलीन कार्बोनेटेड सबस्ट्रेट्सचा समावेश होतो, ज्यामध्ये बीजिंग युनिव्हर्सिटी ऑफ केमिकल टेक्नॉलॉजी येथील झाओ जिंगबो यांच्या टीमने विविध डायअमाइन्सची उक्त चक्रीय घटकांविरुद्ध अभिक्रिया घडवून आणली. यातून सुरुवातीला विविध संरचनात्मक डायकार्बामेट मध्यस्थ मिळवले आणि त्यानंतर पॉलीटेट्राहायड्रोफ्युरेनडायोल/पॉलीइथर-डायोल्सचा वापर करून संघनन टप्प्यांकडे वाटचाल केली. यातून संबंधित उत्पादन श्रेणींची यशस्वी निर्मिती झाली, ज्या प्रभावी औष्णिक/यांत्रिक गुणधर्म दर्शवतात. त्यांचे वितलन बिंदू अंदाजे १२५~१६१°C च्या दरम्यान, तन्यता शक्ती २४ MPa च्या जवळपास आणि प्रसरण दर १४७६% च्या जवळपास पोहोचतो. वांग आणि इतरांनी, त्याचप्रमाणे, DMC ला अनुक्रमे हेक्सामेथिलीनडायअमाइन/सायक्लोकार्बोनेटेड प्रीकर्सर्ससोबत जोडून हायड्रॉक्सी-टर्मिनेटेड डेरिव्हेटिव्ह्जचे संश्लेषण केले, ज्यावर नंतर ऑक्सॅलिक/सेबेसिक/ॲडिपिक-ॲसिड-टेरेफ्थॅलिक्स सारख्या बायोबेस्ड डायबेसिक ॲसिड्सची प्रक्रिया केली गेली. यातून मिळालेल्या अंतिम उत्पादनांमध्ये 13k~28k g/mol पर्यंतची तन्य शक्ती (tensile strength) आणि 9~17 MPa पर्यंत बदलणारी प्रसरणशीलता (elongation) दिसून आली, जी 35%~235% पर्यंत बदलते.
साधारणपणे ८०° ते १२०° से. तापमानाच्या मर्यादेत, सामान्य परिस्थितीत उत्प्रेरकांशिवाय सायक्लोकार्बोनिक एस्टर प्रभावीपणे अभिक्रिया करतात. त्यानंतरच्या ट्रान्सएस्टरीफिकेशन प्रक्रियेत सामान्यतः ऑर्गनोटिन-आधारित उत्प्रेरक प्रणाली वापरल्या जातात, ज्यामुळे २००° से. पेक्षा जास्त तापमान न वाढवता इष्टतम प्रक्रिया सुनिश्चित होते. डायओलिक घटकांना लक्ष्य करून केवळ संघनन करण्याच्या प्रयत्नांपलीकडे, स्व-पॉलिमरायझेशन/डीग्लायकोलिसिससारख्या सक्षम घटनांमुळे अपेक्षित परिणाम मिळवणे शक्य होते. यामुळे ही पद्धत स्वाभाविकपणे पर्यावरणपूरक बनते, कारण यातून प्रामुख्याने मिथेनॉल/लहान-रेणू-डायओलिक अवशेष मिळतात, ज्यामुळे भविष्यासाठी व्यवहार्य औद्योगिक पर्याय उपलब्ध होतात.
१.३ डायमिथाइल कार्बोनेट मार्ग
डीएमसी हा एक पर्यावरणास अनुकूल/बिनविषारी पर्याय आहे, ज्यामध्ये मिथाइल/मेथॉक्सी/कार्बोनिल संरचनेसह अनेक सक्रिय कार्यात्मक घटक आहेत, जे अभिक्रियाशीलता प्रोफाइल लक्षणीयरीत्या वाढवतात. यामुळे सुरुवातीच्या अभिक्रिया शक्य होतात, ज्यामध्ये डीएमसी थेट डायअमाइनशी संवाद साधून लहान मिथाइल-कार्बामेट-समाप्त मध्यस्थ तयार करतो. त्यानंतर, अतिरिक्त लहान-साखळी-विस्तारक-डायओलिक्स/मोठे-पॉलिओल घटक समाविष्ट करणाऱ्या वितळ-संघनन क्रियांमुळे अखेरीस अपेक्षित पॉलिमर संरचना उदयास येतात, ज्या आकृती ३ द्वारे दर्शविल्या आहेत.
दीपा आणि इतरांनी सोडियम मेथॉक्साईड उत्प्रेरणाचा उपयोग करून उपरोक्त गतिशीलतेचा फायदा घेतला, विविध मध्यवर्ती निर्मिती घडवून आणली आणि त्यानंतर लक्ष्यित विस्तारांमध्ये गुंतून मालिका-समकक्ष हार्ड-सेगमेंट रचना प्राप्त केल्या, ज्यांचे आण्विक वजन अंदाजे (3 ~20)x10^3 ग्रॅम/मोल आणि काच संक्रमण तापमान (-30 ~120°C) होते. पॅन डोंगडोंग यांनी DMC हेक्सामेथिलीन-डायमिनोपॉलीकार्बोनेट-पॉलीअल्कोहोल यांचा समावेश असलेल्या धोरणात्मक जोड्या निवडल्या, ज्यामुळे उल्लेखनीय परिणाम प्राप्त झाले. यामध्ये 10-15 MPa ताण-शक्तीचे मापदंड आणि 1000%-1400% पर्यंत ताण-प्रसरण गुणोत्तर दिसून आले. साखळी-विस्तारक विविध प्रभावांसंबंधीच्या अन्वेषणात्मक प्रयत्नांमधून असे दिसून आले की, जेव्हा अणु-क्रमांकाची समानता राखली जाते, तेव्हा ब्युटेनडायोल/हेक्सेनडायोलच्या निवडींना अनुकूल पसंती मिळते, ज्यामुळे संपूर्ण साखळीत सुव्यवस्थित स्फटिकता वाढीस चालना मिळते. साराझिनच्या गटाने लिग्निन/डीएमसी सोबत हेक्साहायड्रॉक्सिअमाइन एकत्रित करून संमिश्रे तयार केली, ज्यांनी २३०℃ तापमानावर प्रक्रिया केल्यानंतर समाधानकारक यांत्रिक गुणधर्म दर्शवले. डायझोमोनोमरच्या वापराचा फायदा घेऊन नॉन-आयसोसायनेट-पॉलीयुरिया मिळवण्याच्या उद्देशाने केलेल्या अतिरिक्त संशोधनांमध्ये, विनाइल-कार्बनयुक्त समकक्षांच्या तुलनेत संभाव्य तुलनात्मक फायदे अपेक्षित होते, ज्यामुळे किफायतशीरपणा आणि उपलब्ध व्यापक स्रोत मार्गांवर प्रकाश टाकला गेला. मोठ्या प्रमाणावर संश्लेषण करण्याच्या पद्धतींबाबत योग्य ती खबरदारी घेतल्यास सामान्यतः उच्च-तापमान/निर्वात वातावरणाची आवश्यकता असते, ज्यामुळे द्रावकांची गरज नाहीशी होते आणि कचऱ्याचे प्रमाण कमी होते, जे प्रामुख्याने केवळ मिथेनॉल/लहान-रेणू-डायओलिक सांडपाण्यापुरते मर्यादित असते, ज्यामुळे एकूणच अधिक हरित संश्लेषणाचे आदर्श प्रस्थापित होतात.
नॉन-आयसोसायनेट पॉलीयुरेथेनचे २ वेगवेगळे मऊ भाग
२.१ पॉलीइथर पॉलीयुरेथेन
पॉलीइथर पॉलीयुरेथेन (PEU) हे त्याच्या सॉफ्ट सेगमेंट रिपीट युनिट्समधील इथर बंधांची कमी संसक्ती ऊर्जा, सहज फिरणे, उत्कृष्ट कमी तापमानातील लवचिकता आणि जलविघटन प्रतिरोधकतेमुळे मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते.
केबीर आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी डीएमसी, पॉलिथिलीन ग्लायकॉल आणि ब्युटेनडायऑल हे कच्चा माल म्हणून वापरून पॉलिइथर पॉलीयुरेथेनचे संश्लेषण केले, परंतु त्याचे आण्विक वजन कमी (७,५०० ~ १४,८०० ग्रॅम/मोल), Tg ०℃ पेक्षा कमी आणि वितलन बिंदू देखील कमी (३८ ~ ४८℃) होता, आणि त्याची मजबुती व इतर निर्देशक वापराच्या गरजा पूर्ण करण्यास अवघड होते. झाओ जिंगबो यांच्या संशोधन गटाने इथिलीन कार्बोनेट, १,६-हेक्सेनडायअमाइन आणि पॉलिथिलीन ग्लायकॉल वापरून पीईयूचे संश्लेषण केले, ज्याचे आण्विक वजन ३१,००० ग्रॅम/मोल, तन्यता शक्ती ५ ~ २४ एमपीए आणि तुटताना होणारे प्रसरण ०.९% ~ १,३८८% आहे. संश्लेषित ॲरोमॅटिक पॉलीयुरेथेनच्या मालिकेचे आण्विक वजन 17 300 ~ 21 000 ग्रॅम/मोल, Tg -19 ~ 10℃, वितळणबिंदू 102 ~ 110℃, तन्यता शक्ती 12 ~ 38 MPa आणि 200% स्थिर प्रसरणाचा लवचिक पुनर्प्राप्ती दर 69% ~ 89% आहे.
झेंग लिउचुन आणि ली चुनचेंग यांच्या संशोधन गटाने डायमिथाइल कार्बोनेट आणि १,६-हेक्सामेथिलीनडायअमाइन वापरून मध्यवर्ती १,६-हेक्सामेथिलीनडायअमाइन (BHC) तयार केले, आणि विविध लहान रेणूंच्या सरळ साखळी डायऑल्स व पॉलीटेट्राहायड्रोफ्युरेनडायऑल्स (Mn=२०००) सोबत पॉलिकॉन्डेंसेशन केले. नॉन-आयसोसायनेट मार्गाने पॉलीइथर पॉलीयुरेथेन्सची (NIPEU) एक मालिका तयार करण्यात आली आणि अभिक्रियेदरम्यान मध्यवर्तींच्या क्रॉसलिंकिंगची समस्या सोडवण्यात आली. NIPEU आणि १,६-हेक्सामेथिलीन डायआयसोसायनेट वापरून तयार केलेल्या पारंपरिक पॉलीइथर पॉलीयुरेथेनची (HDIPU) रचना आणि गुणधर्म यांची तुलना करण्यात आली, जी तक्ता १ मध्ये दर्शविली आहे.
| नमुना | कठीण भागाचे वस्तुमान अंश/% | आण्विक वजन/(ग्रॅम)·मोल^(-1)) | आण्विक वजन वितरण निर्देशांक | तन्य शक्ती/एमपीए | तुटताना होणारे प्रसरण/% |
| NIPEU30 | 30 | ७४००० | १.९ | १२.५ | १२५० |
| NIPEU40 | 40 | ६६००० | २.२ | ८.० | ५५० |
| एचडीआयपीयू३० | 30 | ४६००० | १.९ | ३१.३ | १४४० |
| एचडीआयपीयू४० | 40 | ५४००० | २.० | २५.८ | १३६० |
तक्ता १
सारणी १ मधील निकालांवरून असे दिसून येते की, NIPEU आणि HDIPU मधील संरचनात्मक फरक प्रामुख्याने हार्ड सेगमेंटमुळे आहेत. NIPEU च्या उप-अभिक्रियेतून निर्माण झालेला युरिया गट हार्ड सेगमेंटच्या रेणूंच्या साखळीत यादृच्छिकपणे अंतर्भूत होतो, ज्यामुळे हार्ड सेगमेंट तुटून सुव्यवस्थित हायड्रोजन बंध तयार होतात. याचा परिणाम म्हणून हार्ड सेगमेंटच्या रेणूंच्या साखळ्यांमध्ये कमकुवत हायड्रोजन बंध निर्माण होतात आणि हार्ड सेगमेंटची स्फटिकता कमी होते, परिणामी NIPEU मध्ये कमी प्रावस्था विलगीकरण होते. यामुळे, त्याचे यांत्रिक गुणधर्म HDIPU पेक्षा खूपच निकृष्ट आहेत.
२.२ पॉलिस्टर पॉलीयुरेथेन
सॉफ्ट सेगमेंट म्हणून पॉलिस्टर डायऑल्स असलेल्या पॉलिस्टर पॉलीयुरेथेन (PETU) मध्ये चांगली जैवविघटनशीलता, जैवसुसंगतता आणि यांत्रिक गुणधर्म आहेत, आणि त्याचा उपयोग टिश्यू इंजिनिअरिंग स्कॅफोल्ड्स तयार करण्यासाठी केला जाऊ शकतो, जे एक उत्तम उपयोजन क्षमता असलेले बायोमेडिकल मटेरियल आहे. सॉफ्ट सेगमेंटमध्ये सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या पॉलिस्टर डायऑल्समध्ये पॉलीब्युटिलीन ॲडिपेट डायऑल, पॉलीग्लायकॉल ॲडिपेट डायऑल आणि पॉलीकॅप्रोलॅक्टोन डायऑल यांचा समावेश होतो.
पूर्वी, रोकीकी आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी इथिलीन कार्बोनेटची डायअमाइन आणि विविध डायऑल्स (१,६-हेक्सेनडायऑल, १,१०-एन-डोडकॅनॉल) यांच्यासोबत अभिक्रिया करून वेगवेगळे NIPU मिळवले, परंतु संश्लेषित NIPU चे रेण्वीय वजन आणि Tg कमी होते. फरहादियन आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी सूर्यफूल बियांचे तेल कच्चा माल म्हणून वापरून पॉलीसायक्लिक कार्बोनेट तयार केले, नंतर ते जैव-आधारित पॉलीअमाइन्समध्ये मिसळले, एका प्लेटवर लेप दिला आणि ९० ℃ तापमानावर २४ तास क्युअर करून थर्मोसेटिंग पॉलिस्टर पॉलीयुरेथेन फिल्म मिळवली, जिने चांगली औष्णिक स्थिरता दर्शविली. साऊथ चायना युनिव्हर्सिटी ऑफ टेक्नॉलॉजीमधील झांग लिकुन यांच्या संशोधन गटाने डायअमाइन्स आणि सायक्लिक कार्बोनेट्सची एक मालिका संश्लेषित केली आणि नंतर जैव-आधारित डायबेसिक ऍसिडसोबत संघनन करून जैव-आधारित पॉलिस्टर पॉलीयुरेथेन मिळवले. चायनीज ॲकॅडमी ऑफ सायन्सेसच्या निंगबो इन्स्टिट्यूट ऑफ मटेरियल्स रिसर्चमधील झू जिन यांच्या संशोधन गटाने हेक्साडायअमाइन आणि विनाइल कार्बोनेट वापरून डायअमिनोडायोल हार्ड सेगमेंट तयार केले, आणि नंतर बायो-आधारित असंतृप्त डायबेसिक ॲसिडसह पॉलिकॉन्डेंसेशन करून पॉलिस्टर पॉलीयुरेथेनची एक मालिका मिळवली, जी अल्ट्राव्हायोलेट क्युरिंगनंतर पेंट म्हणून वापरली जाऊ शकते [23]. झेंग लिउचुन आणि ली चुनचेंग यांच्या संशोधन गटाने ॲडिपिक ॲसिड आणि वेगवेगळ्या कार्बन अणुसंख्या असलेले चार ॲलिफॅटिक डायऑल्स (ब्युटेनडायऑल, हेक्साडायऑल, ऑक्टेनडायऑल आणि डेकेनडायऑल) वापरून सॉफ्ट सेगमेंट म्हणून संबंधित पॉलिस्टर डायऑल्स तयार केले; BHC आणि डायऑल्स वापरून तयार केलेल्या हायड्रॉक्सी-सील्ड हार्ड सेगमेंट प्रीपॉलिमरसह मेल्टिंग पॉलिकॉन्डेंसेशनद्वारे नॉन-आयसोसायनेट पॉलिस्टर पॉलीयुरेथेन (PETU) चा एक गट मिळवला गेला, ज्याचे नाव ॲलिफॅटिक डायऑल्सच्या कार्बन अणूंच्या संख्येवरून ठेवण्यात आले आहे. PETU चे यांत्रिक गुणधर्म तक्ता 2 मध्ये दर्शविले आहेत.
| नमुना | तन्य शक्ती/एमपीए | लवचिक मापांक/एमपीए | तुटताना होणारे प्रसरण/% |
| PETU4 | ६.९±१.० | 36±8 | ६७३±35 |
| PETU6 | १०.१±१.० | 55±4 | ५६८±32 |
| PETU8 | ९.०±०.८ | 47±4 | ५५१±25 |
| PETU10 | ८.८±०.१ | 52±5 | १३७±23 |
तक्ता २
निकालांवरून असे दिसून येते की PETU4 च्या सॉफ्ट सेगमेंटमध्ये सर्वाधिक कार्बोनिल घनता, हार्ड सेगमेंटसोबत सर्वात मजबूत हायड्रोजन बंध आणि सर्वात कमी फेज सेपरेशनची पातळी असते. सॉफ्ट आणि हार्ड दोन्ही सेगमेंटचे स्फटिकीकरण मर्यादित असते, ज्यामुळे कमी वितलन बिंदू आणि तन्यता शक्ती दिसून येते, परंतु तुटताना सर्वाधिक प्रसरणशीलता आढळते.
२.३ पॉलीकार्बोनेट पॉलीयुरेथेन
पॉलीकार्बोनेट पॉलीयुरेथेन (PCU), विशेषतः ॲलिफॅटिक PCU मध्ये उत्कृष्ट जलविघटन प्रतिरोध, ऑक्सिडेशन प्रतिरोध, चांगली जैविक स्थिरता आणि जैवसुसंगतता आहे, आणि जैववैद्यकशास्त्राच्या क्षेत्रात त्याला चांगल्या उपयोगाची शक्यता आहे. सध्या, तयार केल्या जाणाऱ्या बहुतेक NIPU मध्ये सॉफ्ट सेगमेंट म्हणून पॉलीइथर पॉलीओल्स आणि पॉलिस्टर पॉलीओल्सचा वापर केला जातो, आणि पॉलीकार्बोनेट पॉलीयुरेथेनवर फार कमी संशोधन अहवाल उपलब्ध आहेत.
साउथ चायना युनिव्हर्सिटी ऑफ टेक्नॉलॉजी येथील तियान हेंगशुई यांच्या संशोधन गटाने तयार केलेल्या नॉन-आयसोसायनेट पॉलीकार्बोनेट पॉलीयुरेथेनचे आण्विक वजन ५०,००० ग्रॅम/मोल पेक्षा जास्त आहे. पॉलिमरच्या आण्विक वजनावर अभिक्रिया परिस्थितीच्या प्रभावाचा अभ्यास केला गेला आहे, परंतु त्याचे यांत्रिक गुणधर्म नोंदवले गेलेले नाहीत. झेंग लिउचुन आणि ली चुनचेंग यांच्या संशोधन गटाने डीएमसी, हेक्सेनडायअमाइन, हेक्साडायऑल आणि पॉलीकार्बोनेट डायऑल्स वापरून पीसीयू (PCU) तयार केले आणि हार्ड सेगमेंट रिपीटिंग युनिटच्या वस्तुमान अंशानुसार त्याला पीसीयू (PCU) असे नाव दिले. त्याचे यांत्रिक गुणधर्म तक्ता ३ मध्ये दर्शविले आहेत.
| नमुना | तन्य शक्ती/एमपीए | लवचिक मापांक/एमपीए | तुटताना होणारे प्रसरण/% |
| पीसीयू१८ | 17±1 | 36±8 | ६६५±24 |
| पीसीयू३३ | 19±1 | १०७±9 | ६५६±33 |
| पीसीयू४६ | 21±1 | १५०±16 | ४०७±23 |
| पीसीयू५७ | 22±2 | २१०±17 | २६२±27 |
| पीसीयू६७ | 27±2 | ४००±13 | 63±5 |
| पीसीयू८२ | 29±1 | ५१८±34 | 26±5 |
तक्ता ३
निकालांवरून असे दिसून येते की पीसीयूचे आण्विक वजन ६×१०⁴ ~ ९×१०⁴ ग्रॅम/मोल पर्यंत, वितळणबिंदू १३७ ℃ पर्यंत आणि तन्यता शक्ती २९ एमपीए पर्यंत आहे. या प्रकारच्या पीसीयूचा वापर कठोर प्लास्टिक किंवा लवचिक पदार्थ म्हणून केला जाऊ शकतो, ज्याला जैववैद्यकीय क्षेत्रात (जसे की मानवी ऊतक अभियांत्रिकीसाठी आधार किंवा हृदय व रक्तवाहिन्यासंबंधी रोपण साहित्य) चांगली उपयोजन क्षमता आहे.
२.४ हायब्रीड नॉन-आयसोसायनेट पॉलीयुरेथेन
हायब्रीड नॉन-आयसोसायनेट पॉलीयुरेथेन (हायब्रीड NIPU) म्हणजे पॉलीयुरेथेनच्या आण्विक संरचनेत इपॉक्सी रेझिन, ॲक्रिलेट, सिलिका किंवा सिलोक्सेन गटांचा समावेश करून एक आंतरप्रवेशी जाळे तयार करणे, पॉलीयुरेथेनची कार्यक्षमता सुधारणे किंवा पॉलीयुरेथेनला विविध कार्ये देणे.
फेंग युएलान आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी जैव-आधारित इपॉक्सी सोयाबीन तेलाची CO2 सोबत अभिक्रिया करून पेंटामोनिक चक्रीय कार्बोनेट (CSBO) संश्लेषित केले, आणि अमाइनसोबत घनीभूत झालेल्या CSBO पासून तयार होणाऱ्या NIPU मध्ये आणखी सुधारणा करण्यासाठी, अधिक ताठर साखळी खंड असलेले बिस्फेनॉल ए डायग्लिसिडिल इथर (इपॉक्सी रेझिन E51) त्यात समाविष्ट केले. या आण्विक साखळीमध्ये ओलिक ॲसिड/लिनोलिक ॲसिडचा एक लांब लवचिक साखळी खंड असतो. तसेच, त्यात अधिक ताठर साखळी खंड असल्यामुळे, त्याला उच्च यांत्रिक शक्ती आणि उच्च कणखरपणा प्राप्त होतो. काही संशोधकांनी डायथिलीन ग्लायकोल बायसायक्लिक कार्बोनेट आणि डायअमाइन यांच्या रेट-ओपनिंग अभिक्रियेद्वारे फ्युरान एंड ग्रुप्स असलेले तीन प्रकारचे NIPU प्रीपॉलिमर्स देखील संश्लेषित केले, आणि नंतर स्व-उपचार कार्यक्षमतेसह एक मऊ पॉलीयुरेथेन तयार करण्यासाठी असंतृप्त पॉलिस्टरसोबत त्यांची अभिक्रिया घडवून आणली, आणि मऊ NIPU ची उच्च स्व-उपचार कार्यक्षमता यशस्वीरित्या साध्य केली. हायब्रीड NIPU मध्ये केवळ सामान्य NIPU ची वैशिष्ट्येच नाहीत, तर त्यात उत्तम आसंजनक्षमता, आम्ल आणि अल्कली क्षरण प्रतिरोध, द्रावक प्रतिरोध आणि यांत्रिक शक्ती देखील असू शकते.
३ आउटलुक
NIPU हे विषारी आयसोसायनेटचा वापर न करता तयार केले जाते आणि सध्या फोम, कोटिंग, चिकट पदार्थ, इलॅस्टोमर आणि इतर उत्पादनांच्या स्वरूपात त्याचा अभ्यास केला जात आहे, तसेच त्याला अनुप्रयोगाची विस्तृत शक्यता आहे. तथापि, त्यापैकी बहुतेक अजूनही प्रयोगशाळेतील संशोधनापुरते मर्यादित आहेत आणि त्याचे मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन होत नाही. याव्यतिरिक्त, लोकांच्या राहणीमानात सुधारणा आणि मागणीच्या सतत वाढीमुळे, एक किंवा अनेक कार्ये असलेले NIPU ही एक महत्त्वाची संशोधन दिशा बनली आहे, जसे की जीवाणूरोधक, स्व-दुरुस्ती, आकार स्मृती, ज्वाला-प्रतिरोधक, उच्च उष्णता प्रतिरोधकता इत्यादी. म्हणून, भविष्यातील संशोधनाने औद्योगिकीकरणाच्या प्रमुख समस्यांवर मात कशी करायची हे समजून घेतले पाहिजे आणि कार्यात्मक NIPU तयार करण्याच्या दिशेचा शोध घेणे सुरू ठेवले पाहिजे.
पोस्ट करण्याची वेळ: २९ ऑगस्ट २०२४