پلی‌اوره‌های مقاوم به حرارت
ازنظر ساختاری اوره همانند دی‌آمیدی است که از اسیدکربونیک مشتق شده است. پلی‌اوره‌ها در گروه ترکیبات درشت مولکول ناجور زنجیر که ساختار آن‌ها شامل گروه اوره‌ای است، دسته‌بندی می‌شوند. پلی اوره‌های خطی محصولات تراکمی ترموپلاستیک یا ساختارهای آروماتیکی و آلیفاتیکی هستند.
ساختار پلی‌اوره خطی (R گروه آریل یا آلکیل است)
در پلی‌اوره‌ها یا کوپلیمرهای شامل ساختارهای آلیفاتیکی اختلاف بین نقطه ذوب و شروع تخریب 50 تا 100 درجه سانتی‌گراد است. این دسته از مواد برای قالب‌گیری استفاده می‌شوند. پلی‌اوره‌های آروماتیکی دمای ذوب و تخریب نزدیک به هم دارند. این دسته از مواد در بعضی حلال‌های آلی قابل‌حل هستند و در تهیه لاک‌ها، لعاب و روکش‌ها به کار می‌روند.
ساختار قطبی پلی‌اوره باعث می‌شود که نقطه ذوب بالاتری نسبت به پلی‌ایمیدهای مربوطه داشته باشند زیرا انسجام (چسبندگی) مولکول‌ها در آن‌ها بیش‌تر است. پلی‌اوره‌های آلیفاتیک نقطه ذوب پایین‌تری نسبت به پلی‌اوره‌های آروماتیک دارند. برای ساختارهای آلیفاتیک دمای انتقال شیشه‌ای زیر 100 درجه سانتی‌گراد و برای پلی‌اوره‌های آروماتیک بالای 100 درجه سانتی‌گراد است. پلی‌اوره‌ها با داشتن ساختار قطبی در حلال‌های آلی کم‌تر حل می‌شوند. پلی‌اوره آلیفاتیک در حلال‌هایی نظیر فنل، کرزول و اسید استیک قابل‌حل هستند؛ اما پلی‌اوره‌های آروماتیک در حلال‌های قطبی غیر پروتونی نظیر دی‌متیل‌فرمامید و N-متیل‌پیرولیدون قابل حل هستند.
پلی‌اوره‌ها پایداری حرارتی بالاتری نسبت به اوره‌ها و پایداری حرارتی پایین‌تری نسبت به پلی‌آمیدها دارند. پایداری حرارتی گروه اوره‌ای به فاز آن در دمای حرارتی وابسته است. برای مثال پلی‌هگزامتیلن‌اوره با نقطه ذوب 300 درجه سانتی‌گراد را می‌توان تا دمای 260 درجه سانتی‌گراد بدون تخریب حرارت داد. پلی‌اوره‌ها در برابر هیدرولیز تحت شرایط اسیدی و بازی پایداری شیمیایی خوبی دارند.
کاربرد پلی‌اوره‌ها بسیار متنوع است. از پلی‌اوره‌ها در میکروکپسوله کردن علف‌کش‌ها، جوهرها، رنگ‌دانه‌ها، و داروها استفاده می‌شود. پلی‌اوره‌های شامل گروه کربوکسیلیک و سولفونیک، پلی‌الکترولیت‌هایی با خصوصیات آب‌دوستی و بافری هستند و به‌عنوان تعویض‌گر و یا مبدل یونی عمل می‌کنند که برای زدودن قیر، روغن و مواد دیگر از آب زائد از راه شناورسازی به کار می‌روند. همچنین از آن‌ها به‌عنوان عایق الکتریکی برای سیم‌های مسی با انعطاف‌پذیری بالا و مقاومت در برابر گرما و ساییدگی استفاده می‌شود.
انواع پلی‌اوره‌ها
- هموپلی‌اوره‌ها
- کوپلی‌اوره‌ها
- پلی‌اوره‌های بلور-مایع
- رزین‌های پلی‌اوره
خواص پلی‌اوره‌ها
دمای ذوب
ساختار قطبی پلی‌اوره‌ها باعث می‌شود که نقطه ذوب بالاتری نسبت به پلی‌آمیدهای مربوطه داشته باشند زیرا انسجام (چسبندگی) مولکول در آن‌ها بیش‌تر است. پلی‌اوره‌های آلیفاتیک نقطه ذوب پایین‌تری نسبت به پلی‌اوره‌های آلیفاتیک نقطه ذوب پایین‌تری نسبت به پلی‌اوره‌های آروماتیک دارند. در پلی‌اوره‌های آلیفاتیک با افزایش گروه متیلن نقطه ذوب کاهش می‌یابد.
دمای انتقال شیشه‌ای
Tg به ساختار بستگی دارد و برای ساختارهای آلیفاتیک زیر 100 درجه سانتی‌گراد و برای پلی‌اوره‌های آروماتیک بالای 100 درجه سانتی‌گراد است.
حلالیت‌پذیری
پلی‌اوره‌ها به دلیل ساختار قطبی که دارند در حلال‌های آلی کم‌تر حل می‌شوند، پلی‌اوره‌های آلیفاتیک در حلال‌هایی نظیر فنل، کروزول، و اسید استیک قابل حل هستند، اما پلی‌اوره‌های آروماتیک در حلال‌های قطبی غیر پروتونی نظیر NMP، DMF قابل حل هستند. تقارن یا عدم تقارن مونومرهای آروماتیک در حلالیت پلی‌اوره‌ها مؤثر است.
جمع شدگی در طول پخت
چون شکل‌گیری پلی‌اوره‌های الاستومری بر اساس واکنش گرماسخت است، در طول پخت مقداری جمع شدگی خطی اتفاق می‌افتد. این انبساط/انقباض حرارتی به علت تغییرات دما نیست. مقدار کل جمع شدگی به ترکیبات فعال ایزوسیانات و اجزای ترکیب رزین بستگی دارد. حتی اگر سامانه‌های الاستومری، ازدیاد طولی بیش از 200% داشته باشند، این افزایش جمع شدگی خطی ممکن است به حدی شدید باشد که گوشه‌ها و لبه‌های به کار گرفته‌شده را بپیچاند و منجر به تخریب شود. سامانه‌های الاستومری پلی‌اوره باید برای پوششها و کاربردهای مشخص، از پیش طراحی شوند.
مقاومت در برابر هوازدگی
از دیدگاه عملکردی، سامانه‌های آروماتیکی پلی‌اوره مقاومت خوبی در برابر نور ماوراءبنفش دارند ولی حتی با استفاده از تثبیت‌کننده‌های نور UV و آنتی‌اکسیدان‌ها در محیط‌های بیرونی بعد از مدتی، کم‌رنگ یا بی‌رنگ می‌شوند.سامانه‌های آلیفاتیکی پلی‌اوره، مقاومت عالی در برابر تخریب توسط اشعه ماورا بنفش دارند و برای انواع کاربردهای داخلی و بیرونی استفاده می‌شوند. با اصلاح سامانه‌های آروماتیکی و با قرار دادن ایزوسیانات‌ها یا زنجیر افزاینده‌های آلیفاتیکی، بهبود در ثبات رنگ به دست می‌آید. بااین‌حال این پلیمرها هنوز هم ترکیبات آروماتیک در زنجیر اصلی پلیمر دارند و در عمل ثبات رنگی کاملی ندارند.
پایداری حرارتی
پلی‌اوره‌ها پایداری حرارتی بالاتری نسبت به پلی‌یورتان‌ها و پایداری حرارتی پایین‌تری نسبت به پلی‌آمیدها دارند. پایداری حرارتی گروه اوره‌ای به فاز آن در دمای حرارتی وابسته است. برای مثال پلی‌هگزامتیلن‌اوره با نقطه ذوب 300 درجه سانتی‌گراد را می‌توان تا دمای 260 درجه سانتی‌گراد بدون تخریب حرارت داد.
پایداری هیدرولیزی
پلی‌اوره‌ها از پایداری شیمیایی خوبی در برابر آبکافت تحت شرایط اسیدی و بازی برخوردارند.
کاربرد پلی‌اوره‌ها
پلی‌اوره‌ها کاربردهای متنوعی دارند. از پلی‌اوره‌ها در جوهرها، رنگ‌دانه‌ها، داروها و میکروکپسوله‌دار کردن علف‌کش‌ها و سولفونیک، پلی‌الکترولیت‌هایی با ویژگی آب‌دوستی و اثرات بافری هستند و به‌عنوان مبادله‌گر یونی عمل می‌کنند که برای زدودن قیر، روغن و مواد دیگر از آب زائد به طریق شناورسازی به کار می‌روند.همچنین از آن‌ها به عنوان عایق الکتریکی سیم‌های مسی با انعطاف‌پذیری بالا و مقاومت در برابر گرما و ساییدگی استفاده می‌شود.
برای استخراج نفت از چاه‌های نفتی با تزریق پلی‌آمین و پلی‌ایزوسیانات در چاه، پلی‌اوره تولید می‌شود که در تجمع شن‌های روغنی و جلوگیری از ریزش و متورم شدن خاک رس نقش دارد. از پلیمرهای تجاری حاوی گروه اوره‌ای برای پوشش سطح استفاده می‌شود. کاربرد پلی‌اوره‌های بلورمایع در پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر، پیزوالکتریک‌ها، غشاهای نفوذناپذیر، مواد دارویی و مواد مقاوم در برابر آبکافت گزارش‌شده است.
سامانه‌های دوجزئی پوشش و لایه‌نشانی پلی‌اوره‌ای جدیدترین فناوری در صنعت پوشش و لایه‌نشانی به شمار می‌روند. سامانه‌های پلی‌اوره برخی مواقع به عنوان سامانه‌های دوجزئی اصلاح‌شده پلی‌یورتانی توصیف‌شده‌اند ولی بااینکه هر دو سامانه برخی ویژگی‌های مشترک دارند ولی سامانه پلی‌اوره به‌خودی‌خود فناوری منحصربه‌فردی است.
سامانه‌های دوجزئی پلی‌اوره، همانند سامانه‌های دوجزئی پلی‌یورتان عمل کرده معمولاً در کم‌تر از 30 ثانیه، بدون استفاده از کاتالیست پخت شده خشک می‌شوند.
سرعت خشک شدن این سامانه‌ها منجر می‌شود که در طیف گسترده‌ای از شرایط محیطی، به شکل مقاوم و یکنواخت رفتار نمایند. زمان واکنش خشک شدن تقریباً مستقل از رطوبت محیط است. سامانه‌های پلی‌اوره معمولاً فاقد حلال یا ترکیبات آلی فرار هستند.سامانه‌های پلی‌اوره با فعالیت کاهش‌یافته، واکنش کندتر و زمان پخت قابل تنظیم و اصلاح‌شده درزمینهٔ درزگیر و سامانه‌های پرکننده کاربرد پیداکرده‌اند.
پوشش‌های الاستومر پلی‌اوره از واکنش میان جزء ایزوسیانات و جزء مخلوط رزین به دست می‌آید، ایزوسیانات‌ها می‌توانند آروماتیک یا آلیفاتیک باشند و می‌توانند مونومر، پلیمر یا هر مخلوط افزایشی از ایزوسیانات پیش پلیمری باشند.
پیش‌پلیمر یا پیش‌پلیمر کاذب می‌تواند از رزین پلیمری با گروه پایانی آمینی یا رزین پلیمری با گروه پایانی هیدروکسیلی تشکیل شود.
مخلوط رزین باید از رزین پلیمری با گروه پایانی آمینی و یا زنجیر افزاینده‌های با گروه پایانی آمینی باشد. رزین پلیمری با گروه پایانی آمینی باید فاقد هرگونه بخش هیدروکسیلی باشد. وجود عامل هیدروکسیل نتیجه تبدیل ناقص به رزین پلیمری با گروه آمینی است.همچنین ممکن است ترکیب رزین حاوی مواد افزودنی یا اجزای پرکننده باشد، این مواد افزودنی ممکن است شامل ترکیبات هیدروکسیل‌دار همانند رنگ‌دانه‌های پیش‌پراکنده در حامل پلی‌ال باشد.
پلی‌اوره ها به عنوان ماده چندمنظوره مسدودکننده و درزگیر استفاده می‌شوند. پلی‌اوره‌ها درزگیرهایی منعطف و بادوام هستند که مانع ورود هوا می‌شوند و قابل‌استفاده در انواع درزهای ساختمان هستند. پلی‌اوره به دلیل خاصیت ازدیاد طول زیاد و استحکام کششی بالا برای پر کردن ترک پل‌ها مناسب است. زمان پخت سریع و عدم حساسیت به رطوبت برای نصب سریع‌تر، منجر به کاربردهای گسترده‌تر می‌شود.
پوشش‌های پلی‌اوره، مخازن فولادی از خوردگی، مواد شیمیایی و هوازدگی و عوامل محیطی حفاظت می‌کنند. پلی‌اوره‌ها برای افزایش طول عمر مخازن کارآمد بوده، ویژگی‌های ساختاری مناسبی ارائه می‌دهند. پوششها و آسترهای پلی‌اوره در مقابل بسیاری از مواد شیمیایی و صنعتی مقاوم هستند. با مزایای کاربرد سریع و توانایی چسباندن بسترهای آماده‌شده مناسب، پلی‌اوره‌ها برای پوشش اولیه مخازن ذخیره‌ساز گزینه ایده آلی هستند.سامانه‌ای کف‌پوش پلی‌اوره علاوه بر مزایای سامانه‌های کف‌پوش پلی‌یورتان، قابلیت نصب و کاربری سریع دارند.
پلی‌اوره‌ها برای محیط‌های پر رفت‌وآمد بسیار مقاوم و عالی هستند. آن‌ها در اتاق‌های تمیز/کثیف به عنوان عایق آب و پوشش محافظ برای جلوگیری از نظافت روزانه استفاده می‌شوند. در مکان‌های حساس، با طراحی کف‌پوش‌های پلی‌اوره‌ای بهبودیافته و انعطاف‌پذیر، می‌توان از آن‌ها به عنوان ضربه‌گیر برای محافظت از اشیایی که ممکن است روی کف بیفتند استفاده کرد.
برخی پلی‌اوره‌ها به علت خاصیت آب‌گریزی و مقاومت در برابر مواد شیمیایی معمولاً در قطعات ماشین استفاده می‌شوند. ماشین‌های باری سبک با پوششی از جنس پلی‌اوره از استحکام و مقاومت در مقابل سایش بهره‌مند می‌شوند. این ماشین‌ها معمولاً برای حمل بارهایی مانند زغال، شن و دیگر مواد سایشی استفاده می‌شوند.