Πολυουρία

Η πολυουρία είναι ένας τύπος ελαστομερούς που προέρχεται από το προϊόν αντίδρασης ενός ισοκυανικού συστατικού και ενός μείγματος συνθετικής ρητίνης μέσω πολυμερισμού σταδιακής ανάπτυξης. Το ισοκυανικό μπορεί να έχει αρωματικό ή αλειφατικό χαρακτήρα. Μπορεί να είναι μονομερές, πολυμερές ή οποιαδήποτε παραλλαγή αντίδρασης ισοκυανικών, ημι-προπολυμερών ή προπολυμερών. Το προπολυμερές, ή σχεδόν-προπολυμερές, μπορεί να κατασκευάζεται από πολυμερή ρητίνη με τερματική αμίνη, ή πολυμερή ρητίνη με τερματικό υδροξύλιο.

Το μείγμα ρητίνης μπορεί να αποτελείται από πολυμερείς ρητίνες με τερματική αμίνη και / ή αλυσίδες με τερματική αμίνη. Οι πολυμερείς ρητίνες με τερματική αμίνη δεν έχουν σκόπιμα τμήματα υδροξυλίου. Οποιαδήποτε υδροξύλια είναι το αποτέλεσμα της ατελούς μετατροπής σε αμινο-πολυμερείς ρητίνες. Το μείγμα ρητίνης μπορεί επίσης να περιέχει πρόσθετα ή μη πρωτογενή συστατικά. Αυτά τα πρόσθετα μπορεί να περιέχουν υδροξύλια, όπως προ-διασπαρμένες χρωστικές σε φορέα πολυόλης. Κανονικά, το μείγμα ρητίνης δεν περιέχει καταλύτη/ες.

Δομή πολυμερούς

Γενική αντίδραση για το σχηματισμό αλυσίδας πολυουρίας, που απεικονίζει τα δύο μονομερή αντιδραστήρια και τονίζει τη σύνδεση ουρίας στο προϊόν

Η λέξη πολυουρία προέρχεται από τις ελληνικές λέξεις πολυ - που σημαίνει "πολλά". και ουρίας - που προέρχεται από τη λέξη ούρηση (αναφέρεται στην ουρία, που βρίσκεται στα ούρα). Η ουρία ή καρβαμιδίο είναι μια οργανική ένωση με τον χημικό τύπο (ΝΗ _{2) 2} CO. Το μόριο έχει δύο ομάδες αμίνης (-ΝΗ2) που ενώνονται με μία καρβονυλ -ομάδα (C = O). Σε μια πολυουρία, εναλλασσόμενες μονομερείς μονάδες ισοκυανικών και αμινών αντιδρούν μεταξύ τους για να σχηματίσουν δεσμούς ουρίας. Οι ουρίες μπορούν επίσης να σχηματιστούν από την αντίδραση ισοκυανικών και νερού που σχηματίζει ένα ενδιάμεσο καρβαμικού οξέος. Αυτό το οξύ αποσυντίθεται γρήγορα διαχωρίζοντας το διοξείδιο του άνθρακα και αφήνοντας μια αμίνη. Αυτή η αμίνη στη συνέχεια αντιδρά με μια άλλη ισοκυανική ομάδα για να σχηματίσει τη σύνδεση πολυουρίας. Αυτή η αντίδραση δύο σταδίων χρησιμοποιείται για να κάνει αυτό που συνήθως ονομάζεται αφρός πολυουρεθάνης. Το διοξείδιο του άνθρακα που απελευθερώνεται σε αυτήν την αντίδραση είναι ο πρωταρχικός παράγοντας φουσκώματος (αφρισμός) ειδικά σε πολλούς αφρούς πολυουρεθάνης, οι οποίοι πιο ακριβέστερα θα έπρεπε να ονομάζονται αφροί πολυουρεθάνης/ουρίας.

Χρήσεις

Η πολυουρία και η πολυουρεθάνη είναι συμπολυμερή που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή του spandex, το οποίο εφευρέθηκε το 1959.

Η πολυουρία αναπτύχθηκε αρχικά για την προστασία των επιτραπέζιων άκρων που οδήγησαν στην ανάπτυξη ελαστομερών ψεκασμού πολυουρεθάνης και πολυουρίας δύο συστατικών που πραγματοποιήθηκαν τη δεκαετία του 1990 από τους Mark S. Barton και Mark Schlichter ( US 5534295 δίπλωμα ευρεσιτεχνίας ). Η γρήγορη αντιδραστικότητά του και η σχετική ευαισθησία στην υγρασία το έκαναν χρήσιμο για επιχρίσματα σε έργα μεγάλων επιφανειών, όπως o δευτερεύων περιορισμός διαρροών, επιστρώσεις φρεατίων και σηράγγων, επένδυση δεξαμενών και καροτσών φορτηγών. Επιτυγχάνεται εξαιρετική πρόσφυση σε σκυρόδεμα και χάλυβα με το κατάλληλο αστάρι και την επιφανειακή επεξεργασία. Τα προϊόντα πολυουρίας μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για ψεκασμό καλουπιών και θωράκισης. Ορισμένες πολυουρίες φτάνουν σε αντοχή εφελκυσμού τα 40 MPa (6000 psi) και επιμήκυνση άνω του 500% καθιστώντας την σκληρή επίστρωση. Ο γρήγορος χρόνος σκλήρυνσης επιτρέπει τη δημιουργία πολλών στρώσεων γρήγορα.

Το 2014, ένα υλικό με βάση το ελαστομερές πολυουρίας απεδείχθη ότι αυτοεπιδιορθώθηκε, συγχωνευόμενο μετά από το κόψιμο στη μέση. Το υλικό περιλαμβάνει φθηνές ενώσεις που διατίθενται στο εμπόριο. Τα ελαστομερή μόρια τροποποιήθηκαν, κάνοντας τους δεσμούς μεταξύ τους μακρύτερους. Τα προκύπτοντα μόρια ήταν πιο εύκολο να διαχωριστούν το ένα από το άλλο και να είναι καλύτερα σε θέση να αναζωογονηθούν σε θερμοκρασία δωματίου με σχεδόν την ίδια ισχύ. Η ανάκαμψη μπορεί να επαναληφθεί. Τα ελαστικά, αυτοθεραπευτικά χρώματα και άλλα επιχρίσματα έγιναν πιο προσιτά στην κοινή χρήση, χάρη στην έρευνα που διεξήχθη στο Πανεπιστήμιο του Ιλλινόι. Οι επιστήμονες εκεί χρησιμοποίησαν "off-the-shelf" συστατικά για να δημιουργήσουν ένα πολυμερές που αναμιγνύεται ξανά μετά το κόψιμο στη μέση, χωρίς την προσθήκη άλλων χημικών.

Η πολυουρία έχει γίνει μια προτιμώμενη μακροπρόθεσμη λύση για βάρκες χρησιμοποιούμενες σε κανάλια. Η παραδοσιακή επίστρωση με άσφαλτο, γνωστή ως «μαύρισμα» αντικαθίσταται με την πρακτική των επιχρισμάτων πολυουρίας. Το σαφέστερο πλεονέκτημα είναι ότι δεν είναι απαραίτητο να εφαρμόζεται ξανά μια στρώση κάθε 3-4 χρόνια. Οι επικαλύψεις πολυουρίας διαρκούν 25-30 χρόνια.

Μερικά από τα εμπορικά σήματα της πολυουρίας είναι το Elastothane, Elastoline, Line-X, GLS 100R και Pentens SPU-1000. Υπάρχουν πολλά σκευάσματα πολυουρίας. Η Polyurea Development Assiociation είναι μια εμπορική ένωση που εκπροσωπεί τα συμφέροντα των κατασκευαστών επίστρωσης πολυουρίας.

Δείτε επίσης

• Πολυασπαρτικό