Home / افزودنی های پلی یورتان / آشنایی با عامل پف زا یا گاز پلی یورتان
عامل پف زا پلی یورتان
گاز پلی یورتان

آشنایی با عامل پف زا یا گاز پلی یورتان

عامل پف زا یا گاز پلی یورتان چیست؟

تولید گاز یکی از مهم‌ترین مراحل در تشکیل فوم پلی یورتان است. در تهیه مواد اولیه پلی یورتان، دو نوع عامل پف زا به‌عنوان گاز پلی یورتان ایجاد می‌شود: تولید گاز پلی یورتان به‌صورت شیمیایی و تولید گاز پلی یورتان به‌صورت فیزیکی و یا ترکیبی از دو حالت. عوامل پف زای شیمیایی ترکیباتی هستند که از ترکیب ایزوسیانات با آب در حین تشکیل فوم پلی یورتان تولید می‌شوند که این گاز دی‌اکسید کربن می‌باشد. یک عامل پف زای رایج آب است. از دیگر عوامل پف زای شیمیایی می‌توان به اسید بوریک و ترکیبات آلی انولیزبل اشاره کرد. عامل پف زای فیزیکی مایعاتی هستند که دارای نقطه‌جوش پایین هستند و با ایزوسیانات واکنش نمی‌دهند و فقط در حین واکنش گرمازای تولید فوم پلی یورتان تبخیر شده و به گاز تبدیل می‌شوند. از مهم‌ترین عوامل پف زای فیزیکی می‌توان به ترکیبات فلوئورین اشاره کرد.
عوامل پف زای شیمیایی: واکنش مرسوم تولید گاز در فوم‌های فلکس ( فوم نرم ) پلی یورتان، واکنش آب با ایزوسیانات است:

واکنش فوم پلی یورتان

 

واکنش تشکیل فوم پلی یورتان شامل دو واکنش موازی هم‌زمان است: تشکیل گاز دی‌اکسید کربن و تشکیل یوریا. در اوایل کشف پلی یورتان ها، آب به‌عنوان عامل پف زا در فوم فلکس و فوم ریجید استفاده می‌گشت. در سال ۱۹۹۵ میلادی، فوم‌های پلی یورتان دانسیته پایین، اعم از فوم ریجید و فوم نرم پلی یورتان، توسط یک عامل پف زای فیزیکی همانند گازهای CFC-11 فرموله می‌گشت.
با توجه به منع استفاده از گازهای CFC-11، استفاده از آب به‌عنوان تنها عامل پف زا در تشکیل فوم پلی یورتان توسعه یافت. البته استفاده آب به‌تنهایی دارای معایب ذیل می‌باشد:

  • استفاده از آب زیاد در مواد پلی یورتان منجر به افزایش گرمای حاصل از واکنش می‌شود که منجر به سوختن و آتش گرفتن فوم پلی یورتان شود.
  • ویسکوزیته سیستم بالا است بنابراین سیالیت و روندگی سیستم‌های تشکیل فوم در قالب بد است.
  • در سیستم پلی یورتان ریجید دو جزئی، نسبت ترکیب و اختلاط  مواد اولیه پلی یورتان بالا می‌رود بنابراین بازده میکس شدن پایین آید.
  • هزینه تولید بالاست زیرابه دلیل استفاده از آب مقدار بیشتری ایزوسیانات موردنیاز است.

اکثر فوم‌های نرم ( فلکس ) امروزه تنها از آب به‌عنوان عامل پف زا استفاده می‌کنند. از دیگر عوامل پف زا شیمیایی می‌توان به نیتروآلکان، آلدوکسیم، نیترو یوریا، اسید آمید، ترکیبات متیلن فعال و اسید بوریک اشاره کرد.
عامل پف زای فیزیکی: اینها مایعاتی خنثی با نقطه‌جوش پایین می‌باشند که در اثر گرمای حاصل از واکنش گرمازای تشکیل فوم پلی یورتان تبخیر شده و به گاز تبدیل می‌شوند. گروه متنوعی از عوامل پف زای فیزیکی موجود شامل کلوروفلوئوروکربن ها ( CFC)، هیدروکلروفلوئوروکربن ها ( HCFC)، هیدروفلوئوروکربن ها ( HCF) ، هیدروکربن‌های پرفلوئورینته ( PFC)، هیدروکلروکربن ها ی اتر ( HFE)، دی‌اکسید کربن مایع، هیدروکربن‌ها ( PFC) اترهای هیدروکلروکربن ( HFE) و متیلن کلراید می‌توان اشاره کرد.

گازCFC-11

CCl3F

HCFC-141b CCl2FCH3HCFC-22

CHClF2

HCFC-142b CClF2CH3CO2
وزن مولکولی (g/mol)۱۳۷,۴۱۱۶,۹۸۶,۵۱۰۰,۵۴۴
نقطه‌جوش (°C)۲۳,۸۳۲,۲۴۰٫۶-۹٫۸-۷۸٫۳-
دانسیته مایع در دمای  ۲۰°C (g/cm3)۱,۴۹۱,۲۴۱,۲۱۱,۱۰
طول عمر اتمسفری(years)۵۰۹,۴۱۲,۱۱۸,۴۱۲۰
پتانسیل تخریب لایه ازن (ODP)۱,۰۰,۱۱۰,۰۵۵۰,۰۶۵۰
پتانسیل گرمایش زمین  (GPW)۴۰۰۰۶۳۰۱۵۰۰۱۸۰۰۱
وضعیت ترکیبات آلی فرارnonononono
محدوده بخار اشتعال (% vol)none۷,۶-۱۷,۷none۶,۷-۱۴,۹none
رسانایی حرارتی بخار ۲۵°C (kcal/m.hr.°C)۰,۰۰۷۱۰,۰۰۸۶۰,۰۱۰۲۰,۰۱۰۱۰,۰۱۴۰
 نقطه اشتعالFlash point (°C)nonenonenonenonenone
قابلیت آمیختن با پلی ال پلی اتری (g/100g)> 100> 100nana
قابلیت آمیختن با پلی ال پلی‌استری (g/100g)۱۶۳۴nana
قابلیت آمیختن با ایزوسیانات  (g/100g)> 100> 100nana

کلروفلوئوروکربن ها ( CFC) بیش از ۳۰ سال به‌عنوان عامل پف زای در تولید فوم پلی یورتان مورداستفاده قرار گرفت. تری کلرومونوفلوئورمتان ( CCl3F) ، ( CFC-11) به‌عنوان یک عامل پف زای ایده آل در فوم ریجید و فوم فلکس مورداستفاده قرار می‌گرفت. از مزیت‌های CFC-11 شامل عدم آتش پذیری، غیر سمی بودن، سازگاری خوب با  افزودنی‌های پلی یورتان، وزن مولکولی پایین، نقطه‌جوش متعادل اشاره کرد. در تولید فوم نرم پلی یورتان، گاز CFC گرمای حاصل از واکنش پلی یورتان را کاهش می‌دهد و این امکان را فراهم می‌سازد تا فوم‌های بلوکی بزرگ با دانسیته پایین تولید کرد. فوم‌های ریجید فرموله شده با گاز CFC-11 دارای خواص عایق حرارتی خوبی هستند. بااین‌حال، به علت تخریب لایه ازن توسط گازهای CFC و HCFC، مصرف آن‌ها در صنعت ممنوع شد. گازهای HFC یکی از نامزدهای اصلی برای نسل سوم عوامل پف زا محسوب می‌گشتند. به علت افزایش دمای زمین، مصرف آن‌ها تا حدی در صنعت محدود شد. همچنین قیمت گاز HFC کاربرد آن‌ها را محدود می‌کرد. برخی از گازهای PFC نیز پیشنهاد شد اما مصرف آن‌ها نیز به علت آسیب رساندن با لایه ازن متوقف شد. گازهای HFCE نشان دادند که سازگاری بیشتری با پلی ال در طول فرایند تشکیل فوم دارند. گاز دی‌اکسید کربن مایع در دهه ۸۰ میلادی به‌عنوان عامل پف زا معرفی شد که هیچ‌گونه ضرری برای لایه ازن نداشت و ارزان بود. گاز دی‌اکسید کربن مایع برای تولید فوم بلوکی ( ابر و اسفنج ) نرم پلی یورتان استفاده می‌شود.
دی‌اکسید کربن در دما و فشار محیط حالت گاز دارد و بنابراین وقتی سیستم پلی یورتان حاوی دی‌اکسید کربن از سر کلگی هد دستگاه تزریق فوم خارج می‌شود فورا پف می‌کند بدون اینکه زمان کریم تایم داشته باشد.  هیدروکربن‌های C-5  مانند گاز پنتان، ایزوپنتان و سیکلوپنتان به‌عنوان یک عامل پف زای جایگزین CFC-11 از اوایل دهه ۹۰ میلادی در فوم ریجید مورداستفاده قرار گرفت. استفاده از آرئوتروپ های حاوی هالوژن مانند ۲ متیل بوتان ، ۱ و ۱ دی کلروفلوئورومتان و CFC-11/methyl فرمات به‌عنوان عامل پف زا درحال‌توسعه است. از مزیت‌های عوامل پف زای آزئوتروپ می‌توان می‌توان به سازگاری خوب با مواد اولیه پلی یورتان و دمای جوش پایین آن‌ها اشاره کرد. این عوامل پف زا هیچ‌گونه آسیبی به لایه ازن نمی‌رسانند اما موجب افزایش جهانی دمای زمین می‌شوند. از طرفی، آزئوتروپ های عاری از هالوژن مانند پنتان/ متیل فرمات ، پنتان/متیل استات، سیکلوپنتان/ اتیل فرمات و ایزوپرین/استون نیز پیشنهادشده‌اند. آزئوتروپ های عاری از هالوژن دارای مزیت‌های متعددی نسبت به ترکیبات سیکلوپنتانی دارند:
•    این گازها به فوم دانسیته پایین‌تری می‌دهند و مقاومت حرارتی بالاتری دارند.
•    سازگاری بهتری با ترکیب و افزودنی‌های پلی ال دارند و درنتیجه منجر به تشکیل فوم با ساختار سلولی منظم و یکنواخت‌تری می‌شوند.
•    آن‌ها می‌توانند در فرمولاسیون‌های قدیمی CDC-11 مورداستفاده قرار بگیرند.
•    فوم اینتگرال و فوم میکرو سلولی به‌سادگی توسط عوامل پف زای آزئوتروپ تهیه می‌شوند.

این مطلب هم مطالعه کنید

عوامل پف دهنده پلی یورتان

عوامل پف دهنده یا گاز پلی یورتان

کاربرد عوامل پف دهنده در تولید فوم پلی یورتان این مقاله کاربرد عوامل پف دهنده …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *