1. قيمة الهيدروكسيل: يحتوي 1 غرام من البوليمر بوليول على كمية من الهيدروكسيل (-OH) تعادل عدد ملليغرامات KOH، بوحدة mgKOH/g.
2، المكافئ: متوسط الوزن الجزيئي لمجموعة وظيفية.
3- محتوى الإيزوسيانات: محتوى الإيزوسيانات في الجزيء
4، مؤشر الأيزوسيانات: يشير إلى درجة زيادة الأيزوسيانات في تركيبة البولي يوريثان، وعادة ما يتم تمثيلها بالحرف R.
5. مطيل السلسلة: يشير إلى الكحولات والأمينات ذات الوزن الجزيئي المنخفض التي يمكنها تمديد أو توسيع أو تشكيل روابط متقاطعة شبكية مكانية للسلاسل الجزيئية.
6. الجزء الصلب: الجزء السلسلي المتكون من تفاعل الإيزوسيانات ومطيل السلسلة والرابط المتشابك على السلسلة الرئيسية لجزيئات البولي يوريثان، وهذه المجموعات لديها طاقة تماسك أكبر وحجم فراغي أكبر وصلابة أكبر.
7، الجزء المرن: بوليمر بوليول ذو سلسلة كربونية رئيسية، يتميز بمرونة جيدة، وهو موجود في السلسلة الرئيسية للبولي يوريثان لجزء السلسلة المرنة.
8- طريقة الخطوة الواحدة: تشير إلى خلط البوليول الأوليغومري، وثنائي إيزوسيانات، ومطيل السلسلة، والمحفز في نفس الوقت بعد الحقن المباشر في القالب، عند درجة حرارة معينة لطريقة التشكيل بالمعالجة.
9- طريقة البوليمر المسبق: أولاً، يتم إجراء تفاعل بلمرة مسبقة بين البوليول الأوليغومر وثنائي إيزوسيانات، لتوليد بوليمر مسبق من البولي يوريثان ذي أساس NCO، ثم يتم صبه، وبعد ذلك يتم إجراء تفاعل البلمرة المسبقة مع مطيل السلسلة، وهي طريقة تحضير مطاط البولي يوريثان، وتسمى طريقة البوليمر المسبق.
10- طريقة شبه البوليمر المسبق: الفرق بين طريقة شبه البوليمر المسبق وطريقة البوليمر المسبق هو أن جزءًا من بوليول البوليستر أو بوليول البولي إيثر يضاف إلى البوليمر المسبق على شكل خليط مع مطيل السلسلة والمحفز وما إلى ذلك.
11. قولبة الحقن التفاعلي: تُعرف أيضًا باسم قولبة الحقن التفاعلي RIM، وتعتمد على خلط وحقن قليلات الوحدات ذات الوزن الجزيئي المنخفض في الحالة السائلة في القالب بشكل فوري. يحدث تفاعل سريع داخل تجويف القالب، مما يؤدي إلى زيادة الوزن الجزيئي للمادة بسرعة. إنها عملية لإنتاج بوليمرات جديدة تمامًا ذات هياكل مجموعات مميزة جديدة بسرعات فائقة.
12- مؤشر الرغوة: أي أن عدد أجزاء الماء المستخدمة في 100 جزء من البولي إيثر يتم تعريفه على أنه مؤشر الرغوة (IF).
13، تفاعل الرغوة: يشير بشكل عام إلى تفاعل الماء والإيزوسيانات لإنتاج اليوريا المستبدلة وإطلاق ثاني أكسيد الكربون.
14- تفاعل الهلام: يشير عمومًا إلى تكوين تفاعل الكربامات.
15- وقت التصلب: في ظل ظروف معينة، تحتاج المادة السائلة إلى وقت لتكوين الجل.
١٦- مرحلة التبلور: في نهاية المنطقة الأولى، تظهر ظاهرة التبلور في الطور السائل لمزيج البولي يوريثان. تُسمى هذه المرحلة بمرحلة التبلور في عملية تكوين رغوة البولي يوريثان.
17، معامل تمدد السلسلة: يشير إلى نسبة كمية مجموعات الأمين والهيدروكسيل (الوحدة: mo1) في مكونات مطيل السلسلة (بما في ذلك مطيل السلسلة المختلط) إلى كمية NCO في البوليمر الأولي، أي نسبة عدد المولات (العدد المكافئ) لمجموعة الهيدروجين النشطة إلى NCO.
18، بولي إيثر منخفض عدم التشبع: يستخدم بشكل أساسي لتطوير PTMG، سعر PPG، تم تقليل عدم التشبع إلى 0.05 مول/كجم، قريب من أداء PTMG، باستخدام محفز DMC، وهو النوع الرئيسي من منتجات سلسلة Bayer Acclaim.
19- مذيب من نوع إستر الأمونيا: عند إنتاج مذيب البولي يوريثان، يجب مراعاة قوة الذوبان ومعدل التبخر، ولكن عند استخدام هذا المذيب، ينبغي التركيز على مراعاة وجود مجموعات NCO الثقيلة في البولي يوريثان. لا يُنصح باستخدام مذيبات مثل الكحولات وإيثر الكحول التي تتفاعل مع مجموعات NCO. يجب ألا يحتوي المذيب على شوائب مثل الماء والكحول، كما يجب ألا يحتوي على مواد قلوية، لأنها ستؤدي إلى تلف البولي يوريثان.
لا يُسمح بأن يحتوي مذيب الإستر على الماء، ويجب ألا يحتوي على أحماض أو كحولات حرة، لأنها تتفاعل مع مجموعات NCO. يجب أن يكون مذيب الإستر المستخدم في البولي يوريثان من نوع "مذيب إستر الأمونيا" عالي النقاوة. أي، يتفاعل المذيب مع كمية زائدة من الإيزوسيانات، ثم تُحدد كمية الإيزوسيانات غير المتفاعلة باستخدام ثنائي بيوتيل أمين لاختبار مدى ملاءمته للاستخدام. المبدأ هو أن استهلاك الإيزوسيانات غير مُجدٍ، لأنه يُظهر أن الماء الموجود في الإستر والكحول والحمض الثلاثة ستستهلك القيمة الإجمالية للإيزوسيانات. إذا تم التعبير عن عدد غرامات المذيب اللازمة لاستهلاك كمية مكافئة من مجموعات NCO، فإن القيمة تُشير إلى استقرار جيد.
لا يُستخدم مكافئ الأيزوسيانات الأقل من 2500 كمذيب للبولي يوريثان.
تؤثر قطبية المذيب بشكل كبير على تفاعل تكوين الراتنج. فكلما زادت القطبية، تباطأ التفاعل. فعلى سبيل المثال، يبلغ الفرق في قطبية التولوين وميثيل إيثيل كيتون 24 ضعفًا، مما يعني أن جزيء هذا المذيب ذو قطبية عالية، ويمكنه تكوين رابطة هيدروجينية مع مجموعة الهيدروكسيل في الكحول، وبالتالي إبطاء التفاعل.
يُفضّل استخدام مذيبات الإستر متعددة الكلور بدلاً من المذيبات العطرية، إذ تتميز بسرعة تفاعل أعلى من مذيبات الإستر والكيتون، مثل الزيلين. يُمكن استخدام مذيبات الإستر والكيتون لإطالة عمر البولي يوريثان ثنائي التفرع أثناء عمليات البناء. وفي إنتاج الطلاءات، يُفيد اختيار "المذيبات من نوع الأمونيا" المذكورة سابقًا في الحفاظ على المثبتات المخزنة.
تتميز مذيبات الإستر بقدرة ذوبان قوية، ومعدل تبخر معتدل، وسمية منخفضة، وتستخدم بكثرة، كما يستخدم السيكلوهكسانون بكثرة أيضًا، أما مذيبات الهيدروكربون فلها قدرة منخفضة على إذابة المواد الصلبة، واستخدامها أقل بمفردها، واستخدامها أكثر مع مذيبات أخرى.
20، عامل النفخ الفيزيائي: عامل النفخ الفيزيائي هو مسام الرغوة التي تتشكل من خلال تغيير الشكل الفيزيائي للمادة، أي من خلال تمدد الغاز المضغوط، أو تبخر السائل أو ذوبان المادة الصلبة.
21، عوامل النفخ الكيميائية: عوامل النفخ الكيميائية هي تلك التي يمكنها إطلاق غازات مثل ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين بعد التسخين والتحلل، وتشكل مسامات دقيقة في التركيب البوليمري للمركب.
22، التشابك الفيزيائي: توجد بعض السلاسل الصلبة في السلسلة اللينة للبوليمر، وتتمتع السلسلة الصلبة بنفس الخصائص الفيزيائية للمطاط المفلكن بعد التشابك الكيميائي عند درجة حرارة أقل من نقطة التليين أو نقطة الانصهار.
23، التشابك الكيميائي: يشير إلى عملية ربط السلاسل الجزيئية الكبيرة من خلال الروابط الكيميائية تحت تأثير الضوء والحرارة والإشعاع عالي الطاقة والقوة الميكانيكية والموجات فوق الصوتية وعوامل التشابك لتشكيل شبكة أو بوليمر هيكلي.
24، مؤشر الرغوة: يتم تعريف عدد أجزاء الماء المكافئة لـ 100 جزء من البولي إيثر على أنه مؤشر الرغوة (IF).
25. ما هي أنواع الإيزوسيانات الشائعة الاستخدام من حيث التركيب؟
ج: الأليفاتية: HDI، الأليفاتية: IPDI، HTDI، HMDI، العطرية: TDI، MDI، PAPI، PPDI، NDI.
26. ما أنواع الإيزوسيانات الشائعة الاستخدام؟ اكتب الصيغة البنائية
أ: تولوين ثنائي إيزوسيانات (TDI)، ثنائي فينيل ميثان-4،4'-ثنائي إيزوسيانات (MDI)، بولي فينيل ميثان بولي إيزوسيانات (PAPI)، MDI سائل، هيكساميثيلين ثنائي إيزوسيانات (HDI).
27. ما معنى TDI-100 و TDI-80؟
ج: يتكون TDI-100 من ثنائي إيزوسيانات التولوين ذي البنية 2،4؛ يشير TDI-80 إلى خليط يتكون من 80% من ثنائي إيزوسيانات التولوين ذي البنية 2،4 و20% من البنية 2،6.
28. ما هي خصائص TDI و MDI في تصنيع مواد البولي يوريثان؟
أ: تفاعلية 2,4-TDI و2,6-TDI. تكون تفاعلية 2,4-TDI أعلى بعدة مرات من تفاعلية 2,6-TDI، لأن مجموعة NCO في الموضع 4 في 2,4-TDI بعيدة عن مجموعة NCO في الموضع 2 ومجموعة الميثيل، ولا يوجد تقريبًا أي مقاومة فراغية، بينما تتأثر مجموعة NCO في 2,6-TDI بالتأثير الفراغي لمجموعة الميثيل في الموضع أورثو.
تتباعد مجموعتا NCO في جزيء MDI ولا توجد بدائل حولهما، لذا فإن نشاطهما كبير نسبيًا. حتى لو شاركت إحدى مجموعتي NCO في التفاعل، فإن نشاط المجموعة الأخرى يقل، ويبقى النشاط كبيرًا نسبيًا بشكل عام. لذلك، فإن تفاعلية البوليمر الأولي من البولي يوريثان MDI أكبر من تفاعلية البوليمر الأولي من TDI.
29. HDI، IPDI، MDI، TDI، NDI أي منها يتمتع بمقاومة أفضل للاصفرار؟
أ: HDI (ينتمي إلى ثنائي إيزوسيانات الأليفاتية الصفراء الثابتة)، IPDI (مصنوع من راتنج البولي يوريثان ذو استقرار بصري جيد ومقاومة كيميائية، ويستخدم بشكل عام لتصنيع راتنج البولي يوريثان عالي الجودة غير المتغير اللون).
30. الغرض من تعديل جهاز الاستنشاق بالجرعات المقننة وطرق التعديل الشائعة
أ: MDI السائل: الغرض المعدل: MDI السائل النقي هو MDI سائل معدل، يتغلب على بعض عيوب MDI النقي (صلب في درجة حرارة الغرفة، ينصهر عند الاستخدام، التسخين المتكرر يؤثر على الأداء)، كما يوفر الأساس لمجموعة واسعة من التعديلات لتحسين أداء مواد البولي يوريثان القائمة على MDI.
طُرق:
① مادة MDI السائلة المعدلة باليوريثان.
② كاربوديميد ويوريتونيمين معدل MDI سائل.
31. ما هي أنواع البوليولات البوليمرية الشائعة الاستخدام؟
أ: بوليول البوليستر، بوليول البولي إيثر
32. كم عدد طرق الإنتاج الصناعي المتاحة لبوليولات البوليستر؟
أ: طريقة الصهر بالتفريغ ب، طريقة الصهر بالغاز الحامل ج، طريقة التقطير الأيزوتروبي
33. ما هي البنى الخاصة الموجودة على العمود الفقري الجزيئي للبوليستر والبولي إيثر بوليولات؟
أ: بوليول البوليستر: مركب كحولي جزيئي ضخم يحتوي على مجموعة إستر في هيكله الجزيئي ومجموعة هيدروكسيل (-OH) في نهايته. بوليولات البولي إيثر: بوليمرات أو قليلات الوحدات تحتوي على روابط إيثر (-O-) وروابط طرفية (-OH) أو مجموعات أمينية (-NH2) في هيكل الجزيء.
34. ما هي أنواع البوليولات الإيثرية وفقًا لخصائصها؟
أ: بوليولات البولي إيثر عالية النشاط، بوليولات البولي إيثر المطعمة، بوليولات البولي إيثر المقاومة للهب، بوليولات البولي إيثر المعدلة غير المتجانسة، بوليولات البولي تتراهيدروفوران.
35. كم عدد أنواع البولي إيثرات العادية الموجودة وفقًا للمادة الأولية؟
أ: بولي أوكسيد بروبيلين جليكول، بولي أوكسيد بروبيلين تريول، بولي إيثر بوليول ذو فقاعات صلبة، بولي إيثر بوليول منخفض عدم التشبع.
36. ما الفرق بين البولي إيثرات ذات النهايات الهيدروكسيلية والبولي إيثرات ذات النهايات الأمينية؟
البولي إيثرات ذات النهايات الأمينية هي بولي أكسيد أليل إيثرات يتم فيها استبدال الطرف الهيدروكسيلي بمجموعة أمينية.
37. ما هي أنواع محفزات البولي يوريثان الشائعة الاستخدام؟ وما هي الأنواع الشائعة الاستخدام التي تشملها؟
أ: من بين المحفزات الأمينية الثلاثية، تشمل الأنواع الشائعة الاستخدام: ثلاثي إيثيلين ديامين، ثنائي ميثيل إيثانول أمين، ن-ميثيل مورفولين، ن، ن-ثنائي ميثيل سيكلوهكسامين
المركبات الألكيلية المعدنية، من الأنواع الشائعة الاستخدام: محفزات القصدير العضوية، ويمكن تقسيمها إلى أوكتوات القصدير، وأوليات القصدير، وثنائي لورات ثنائي بيوتيل القصدير.
38. ما هي مواد إطالة سلسلة البولي يوريثان أو مواد الربط المتقاطع الشائعة الاستخدام؟
أ: البوليولات (1،4-بيوتانيديول)، الكحولات الحلقية، الكحولات العطرية، ثنائي الأمينات، أمينات الكحول (إيثانولامين، ثنائي إيثانولامين)
39. آلية تفاعل الإيزوسيانات
أ: يحدث تفاعل الإيزوسيانات مع مركبات الهيدروجين النشطة نتيجةً لمهاجمة المركز النيوكليوفيلي لجزيء مركب الهيدروجين النشط لذرة الكربون المرتبطة بمجموعة NCO. آلية التفاعل كالتالي:
40. كيف يؤثر تركيب الإيزوسيانات على تفاعلية مجموعات NCO؟
أ- السالبية الكهربية لمجموعة AR: إذا كانت مجموعة R مجموعة ماصة للإلكترونات، فإن كثافة السحابة الإلكترونية لذرة الكربون في مجموعة -NCO تكون أقل، مما يجعلها أكثر عرضة لهجوم النيوكليوفيلات، أي يسهل عليها إجراء تفاعلات نيوكليوفيلية مع الكحولات والأمينات وغيرها من المركبات. أما إذا كانت R مجموعة مانحة للإلكترونات، فإن كثافة السحابة الإلكترونية لذرة الكربون في مجموعة -NCO تزداد، مما يجعلها أقل عرضة لهجوم النيوكليوفيلات، وبالتالي تقل قدرتها على التفاعل مع مركبات الهيدروجين النشطة. ب- التأثير الحثي: نظرًا لاحتواء ثنائي إيزوسيانات العطري على مجموعتي NCO، فعندما تشارك مجموعة -NCO الأولى في التفاعل، وبسبب تأثير الاقتران في الحلقة العطرية، تلعب مجموعة -NCO الأخرى غير المشاركة في التفاعل دور المجموعة الماصة للإلكترونات، مما يعزز نشاط تفاعل مجموعة NCO الأولى، وهذا هو التأثير الحثي. ج- التأثير الفراغي: في جزيئات ثنائي إيزوسيانات العطرية، إذا وُجدت مجموعتان من نوع -NCO في حلقة عطرية واحدة في الوقت نفسه، فإن تأثير إحدى المجموعتين على تفاعلية الأخرى يكون غالبًا أكثر وضوحًا. مع ذلك، عندما تقع المجموعتان في حلقتين عطريتين مختلفتين في الجزيء نفسه، أو عندما تفصل بينهما سلاسل هيدروكربونية أو حلقات عطرية، يكون التفاعل بينهما ضعيفًا، ويتناقص مع ازدياد طول السلسلة الهيدروكربونية أو ازدياد عدد الحلقات العطرية.
41. أنواع مركبات الهيدروجين النشطة وتفاعل NCO
أ: مجموعة NH2 أليفاتية > مجموعة OH عطرية > ماء > مجموعة OH ثانوية > مجموعة OH فينولية > مجموعة كربوكسيل > يوريا مستبدلة > أميدو > كربامات. (إذا كانت كثافة السحابة الإلكترونية للمركز المحب للنواة أعلى، فإن السالبية الكهربية تكون أقوى، ويكون نشاط التفاعل مع الإيزوسيانات أعلى وسرعة التفاعل أسرع؛ وإلا، يكون النشاط منخفضًا.)
42. تأثير مركبات الهيدروكسيل على تفاعلها مع الإيزوسيانات
ج: ترتبط فعالية مركبات الهيدروجين النشطة (ROH أو RNH2) بخصائص R، فعندما تكون R مجموعة ساحبة للإلكترونات (ذات كهرسلبية منخفضة)، يصعب نقل ذرات الهيدروجين، ويكون التفاعل بين مركبات الهيدروجين النشطة وNCO أكثر صعوبة؛ أما إذا كانت R مجموعة مانحة للإلكترونات، فيمكن تحسين فعالية مركبات الهيدروجين النشطة مع NCO.
43. ما فائدة تفاعل الإيزوسيانات مع الماء؟
أ: إنها إحدى التفاعلات الأساسية في تحضير رغوة البولي يوريثان. ينتج عن التفاعل بينهما أولاً حمض كارباميك غير مستقر، والذي يتحلل بدوره إلى ثاني أكسيد الكربون وأمينات، وإذا كان الإيزوسيانات فائضًا، فإن الأمين الناتج يتفاعل مع الإيزوسيانات لتكوين اليوريا.
44. في تحضير مطاط البولي يوريثان، يجب التحكم بدقة في محتوى الماء في بوليولات البوليمر
ج: لا حاجة للفقاعات في المطاط الصناعي والطلاءات والألياف، لذلك يجب التحكم بدقة في محتوى الماء في المواد الخام، وعادة ما يكون أقل من 0.05٪.
45. الاختلافات في التأثيرات التحفيزية لمحفزات الأمين والقصدير على تفاعلات الإيزوسيانات
ج: تتمتع محفزات الأمين الثالثي بكفاءة تحفيزية عالية لتفاعل الإيزوسيانات مع الماء، بينما تتمتع محفزات القصدير بكفاءة تحفيزية عالية لتفاعل الإيزوسيانات مع مجموعة الهيدروكسيل.
46. لماذا يمكن اعتبار راتنج البولي يوريثان بوليمرًا كتليًا، وما هي خصائص بنية السلسلة؟
الإجابة: نظرًا لأن سلسلة راتنج البولي يوريثان تتكون من أجزاء صلبة وأخرى لينة، فإن الجزء الصلب هو الجزء المتكون من تفاعل الإيزوسيانات ومطيل السلسلة وعامل الربط المتشابك على السلسلة الرئيسية لجزيئات البولي يوريثان، وتتميز هذه المجموعات بطاقة تماسك عالية وحجم فراغي أكبر وصلابة أعلى. أما الجزء اللين فهو بوليمر البوليول ذو السلسلة الكربونية الرئيسية، والذي يتميز بمرونة جيدة ويُعد جزءًا مرنًا في السلسلة الرئيسية للبولي يوريثان.
47. ما هي العوامل التي تؤثر على خصائص مواد البولي يوريثان؟
أ: طاقة تماسك المجموعة، الرابطة الهيدروجينية، التبلور، درجة التشابك، الوزن الجزيئي، الجزء الصلب، الجزء المرن.
48. ما هي المواد الخام التي تشكل الأجزاء اللينة والصلبة في السلسلة الرئيسية لمواد البولي يوريثان؟
ج: يتكون الجزء الناعم من بوليولات قليلة الوحدات (بوليستر، بولي إيثر ديول، إلخ)، ويتكون الجزء الصلب من بولي إيزوسيانات أو مزيجها مع موسعات السلسلة الجزيئية الصغيرة.
49. كيف تؤثر القطع اللينة والقطع الصلبة على خصائص مواد البولي يوريثان؟
أ: الجزء المرن: (1) الوزن الجزيئي للجزء المرن: بافتراض ثبات الوزن الجزيئي للبولي يوريثان، إذا كان الجزء المرن من البوليستر، فإن قوة البولي يوريثان تزداد مع زيادة الوزن الجزيئي لثنائي هيدروكسي البوليستر. أما إذا كان الجزء المرن من البولي إيثر، فإن قوة البولي يوريثان تقل مع زيادة الوزن الجزيئي لثنائي هيدروكسي البولي إيثر، بينما تزداد استطالته. (2) بلورية الجزء المرن: تُسهم البلورية بشكل كبير في بلورية سلسلة البولي يوريثان الخطية. عمومًا، تُحسّن البلورية أداء منتجات البولي يوريثان، ولكنها قد تُقلل أحيانًا من مرونة المادة عند درجات الحرارة المنخفضة، وغالبًا ما يكون البوليمر البلوري معتمًا.
الجزء الصلب: يؤثر الجزء الصلب من السلسلة عادةً على درجة حرارة التليين والانصهار وخصائص البوليمر عند درجات الحرارة العالية. تحتوي البولي يوريثانات المُحضّرة من إيزوسيانات عطرية على حلقات عطرية صلبة، مما يزيد من قوة البوليمر في الجزء الصلب، وتكون قوة المادة عمومًا أكبر من قوة بولي يوريثانات الإيزوسيانات الأليفاتية، ولكن مقاومتها للتدهور الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية ضعيفة، وهي عرضة للاصفرار. أما بولي يوريثانات الأليفاتية فلا تصفر.
50. تصنيف رغوة البولي يوريثان
أ: (1) الرغوة الصلبة والرغوة اللينة، (2) الرغوة عالية الكثافة والرغوة منخفضة الكثافة، (3) رغوة البوليستر، رغوة البولي إيثر، (4) رغوة TDI، رغوة MDI، (5) رغوة البولي يوريثان ورغوة البولي إيزوسيانورات، (6) طريقة الخطوة الواحدة وطريقة ما قبل البلمرة، طريقة الإنتاج المستمر والإنتاج المتقطع، (8) رغوة الكتلة والرغوة المصبوبة.
51. التفاعلات الأساسية في تحضير الرغوة
أ: يشير ذلك إلى تفاعل مجموعة -NCO مع مجموعات -OH و-NH2 وH2O، وعند تفاعلها مع البوليولات، فإن "تفاعل التصلب" في عملية الرغوة يشير عمومًا إلى تفاعل تكوين الكربامات. ولأن المادة الخام المستخدمة في الرغوة تتكون من مواد متعددة الوظائف، يتم الحصول على شبكة متشابكة، مما يسمح لنظام الرغوة بالتصلب بسرعة.
يحدث تفاعل الرغوة في النظام الرغوي بوجود الماء. ويُشير مصطلح "تفاعل الرغوة" عمومًا إلى تفاعل الماء مع الإيزوسيانات لإنتاج اليوريا المُستبدلة وإطلاق ثاني أكسيد الكربون.
52. آلية تكوين الفقاعات
تتفاعل المادة الخام في الحالة السائلة، أو تعتمد درجة حرارة التفاعل على إنتاج مادة غازية وتطايرها. ومع تقدم التفاعل وإنتاج كمية كبيرة من حرارة التفاعل، تزداد كمية المواد الغازية والتطاير باستمرار. وعندما يتجاوز تركيز الغاز تركيز التشبع، تبدأ فقاعة مستمرة بالتشكل في المحلول وترتفع.
53. دور مثبت الرغوة في تحضير رغوة البولي يوريثان
أ: له تأثير الاستحلاب، مما يعزز الذوبان المتبادل بين مكونات مادة الرغوة؛ بعد إضافة مادة السيليكون السطحية، ولأنها تقلل بشكل كبير من التوتر السطحي γ للسائل، فإن الطاقة الحرة المتزايدة المطلوبة لتشتيت الغاز تقل، مما يجعل الهواء المنتشر في المادة الخام أكثر عرضة للتنوي أثناء عملية الخلط، وهو ما يساهم في إنتاج فقاعات صغيرة ويحسن استقرار الرغوة.
54. آلية استقرار الرغوة
ج: إن إضافة المواد الخافضة للتوتر السطحي المناسبة تساعد على تكوين تشتت الفقاعات الدقيقة.
55. آلية تكوين الرغوة ذات الخلايا المفتوحة والرغوة ذات الخلايا المغلقة
أ: آلية تكوين الرغوة ذات الخلايا المفتوحة: في معظم الحالات، عندما يكون هناك ضغط كبير في الفقاعة، فإن قوة جدار الفقاعة المتكون من تفاعل الهلام ليست عالية، ولا يمكن لغشاء الجدار تحمل التمدد الناتج عن ارتفاع ضغط الغاز، فيتم سحب غشاء جدار الفقاعة، ويهرب الغاز من التمزق، مما يؤدي إلى تكوين الرغوة ذات الخلايا المفتوحة.
آلية تكوين الرغوة ذات الخلايا المغلقة: بالنسبة لنظام الفقاعات الصلبة، وبسبب تفاعل بوليولات البولي إيثر متعددة الوظائف وذات الوزن الجزيئي المنخفض مع البولي إيزوسيانات، تكون سرعة الهلام سريعة نسبيًا، ولا يستطيع الغاز الموجود في الفقاعة كسر جدار الفقاعة، وبالتالي تشكل الرغوة ذات الخلايا المغلقة.
56. آلية تكوين الرغوة لعامل الرغوة الفيزيائي وعامل الرغوة الكيميائي
أ: عامل النفخ الفيزيائي: عامل النفخ الفيزيائي هو مسام الرغوة التي تتشكل من خلال تغيير الشكل الفيزيائي لمادة معينة، أي من خلال تمدد الغاز المضغوط، أو تبخر السائل أو ذوبان المادة الصلبة.
عوامل النفخ الكيميائية: عوامل النفخ الكيميائية هي مركبات، عند تحللها بالحرارة، تطلق غازات مثل ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين وتشكل مسامات دقيقة في تركيب البوليمر.
57. طريقة تحضير رغوة البولي يوريثان اللينة
أ: طريقة الخطوة الواحدة وطريقة البوليمر المسبق
طريقة البوليمر الأولي: أي، يتم تفاعل بولي إيثر بوليول مع كمية زائدة من ثنائي أيزوسيانات التولوين (TDI) لإنتاج بوليمر أولي يحتوي على مجموعة NCO حرة، ثم يُخلط بالماء والمحفز والمثبت، وما إلى ذلك، لتكوين الرغوة. طريقة الخطوة الواحدة: تُخلط مجموعة متنوعة من المواد الخام مباشرةً في رأس الخلط وفقًا لطريقة حسابية، وتُنتج الرغوة في خطوة واحدة، ويمكن تقسيمها إلى طريقة مستمرة وطريقة متقطعة.
58. خصائص الرغوة الأفقية والرغوة الرأسية
طريقة لوحة الضغط المتوازنة: تتميز باستخدام ورق علوي ولوحة غطاء علوية. طريقة أخدود الفائض: تتميز باستخدام أخدود الفائض ولوحة هبوط حزام النقل.
خصائص التشكيل الرغوي العمودي: يُمكن استخدام تدفق منخفض للحصول على مساحة مقطع عرضي كبيرة لكتل الرغوة، بينما تُستخدم عادةً آلة التشكيل الرغوي الأفقي للحصول على نفس مساحة المقطع، ولكن مستوى التدفق فيها أكبر من 3 إلى 5 مرات مقارنةً بالتشكيل الرغوي العمودي. نظرًا لكبر مساحة المقطع العرضي لكتلة الرغوة، لا توجد طبقة علوية أو سفلية، كما أن الطبقة الطرفية رقيقة، مما يقلل بشكل كبير من الفاقد أثناء القطع. يغطي الجهاز مساحة صغيرة، ويبلغ ارتفاع المصنع حوالي 12-13 مترًا، وتكون تكلفة الاستثمار في المصنع والمعدات أقل من تكلفة عملية التشكيل الرغوي الأفقي. من السهل استبدال القادوس والنموذج لإنتاج أجسام رغوية أسطوانية أو مستطيلة، وخاصةً قوالب الرغوة الدائرية للقطع الدوراني.
59. النقاط الأساسية لاختيار المواد الخام لتحضير الرغوة الناعمة
أ: البوليول: يُستخدم بوليول البولي إيثر في صناعة رغوة البولي يوريثان العادية، ويتراوح وزنه الجزيئي عادةً بين 3000 و4000، وهو في الغالب بولي إيثر تريول. أما بولي إيثر تريول ذو الوزن الجزيئي بين 4500 و6000 فيُستخدم في صناعة الرغوة عالية المرونة. مع زيادة الوزن الجزيئي، تزداد قوة الشد والاستطالة والمرونة للرغوة، بينما تقل فعالية البولي إيثرات المشابهة. ومع زيادة درجة وظيفية البولي إيثر، يتسارع التفاعل نسبيًا، وتزداد درجة التشابك في البولي يوريثان، وتزداد صلابة الرغوة، وتقل الاستطالة. الإيزوسيانات: المادة الخام للإيزوسيانات في رغوة البولي يوريثان اللينة هي في الغالب تولوين ثنائي إيزوسيانات (TDI-80). أما TDI-65، ذو الفعالية المنخفضة نسبيًا، فيُستخدم فقط في رغوة بولي يوريثان البوليستر أو رغوة البولي إيثر الخاصة. المحفز: يمكن تقسيم فوائد التحفيز في إنتاج رغوة البولي يوريثان اللينة إلى فئتين رئيسيتين: الأولى هي المركبات العضوية المعدنية، ويُعد كابريلات القصدير الأكثر شيوعًا؛ والثانية هي الأمينات الثلاثية، والتي تُستخدم عادةً على شكل إيثرات ثنائي ميثيل أمينو إيثيل. مثبت الرغوة: في رغوة البولي يوريثان اللينة المصنوعة من البوليستر، تُستخدم بشكل أساسي المواد الخافضة للتوتر السطحي غير السيليكونية، وفي رغوة البولي إيثر اللينة، يُستخدم بشكل أساسي كوبوليمر الأوليفين المؤكسد بالسيليكا العضوية. عامل الرغوة: بشكل عام، يُستخدم الماء فقط كعامل رغوة عندما تكون كثافة فقاعات البولي يوريثان اللينة أكبر من 21 كجم/م³؛ وتُستخدم المركبات ذات نقطة الغليان المنخفضة، مثل كلوريد الميثيلين، كعوامل نفخ مساعدة فقط في التركيبات منخفضة الكثافة.
60. تأثير الظروف البيئية على الخصائص الفيزيائية للرغوة الكتلية
أ: تأثير درجة الحرارة: يتسارع تفاعل رغوة البولي يوريثان مع ارتفاع درجة حرارة المادة، مما قد يُسبب خطر احتراق اللب ونشوب حريق في التركيبات الحساسة. تأثير رطوبة الهواء: مع ازدياد الرطوبة، وبسبب تفاعل مجموعة الإيزوسيانات في الرغوة مع الماء في الهواء، تقل صلابة الرغوة ويزداد استطالتها. تزداد قوة شد الرغوة مع زيادة مجموعة اليوريا. تأثير الضغط الجوي: بالنسبة لنفس التركيبة، عند تكوين الرغوة على ارتفاعات أعلى، تنخفض الكثافة بشكل ملحوظ.
61. الفرق الرئيسي بين نظام المواد الخام المستخدم في الرغوة اللينة المقولبة على البارد والرغوة المقولبة على الساخن
أ: تتميز المواد الخام المستخدمة في التشكيل بالتصليد البارد بتفاعلية عالية، ولا حاجة للتسخين الخارجي أثناء عملية التصليد، إذ يعتمد التفاعل على الحرارة المتولدة من النظام، ويمكن إتمامه في وقت قصير، ويمكن إخراج المنتج من القالب في غضون دقائق قليلة بعد حقن المواد الخام. أما في التشكيل بالتصليد الساخن، فتكون تفاعلية المواد الخام منخفضة، ويتطلب الأمر تسخين خليط التفاعل مع القالب بعد تكوين الرغوة داخله، ويمكن إخراج المنتج الرغوي بعد اكتمال نضجه في قناة الخبز.
62. ما هي خصائص الرغوة اللينة المقولبة على البارد مقارنة بالرغوة المقولبة على الساخن؟
أ: ① لا تتطلب عملية الإنتاج حرارة خارجية، مما يوفر الكثير من الحرارة؛ ② معامل ترهل عالٍ (نسبة انضغاط عالية)، وأداء مريح جيد؛ ③ معدل ارتداد عالٍ؛ ④ الرغوة غير المقاومة للهب تتمتع أيضًا بخصائص معينة مقاومة للهب؛ ⑤ دورة إنتاج قصيرة، مما يوفر القوالب ويقلل التكاليف.
63. خصائص واستخدامات الفقاعات اللينة والفقاعات الصلبة على التوالي
أ: خصائص الفقاعات اللينة: تتميز الفقاعات اللينة المصنوعة من البولي يوريثان ببنية خلوية مفتوحة في الغالب. وبشكل عام، تتميز بكثافة منخفضة، ومرونة عالية، وقدرة على امتصاص الصوت، ونفاذية جيدة للهواء، وخصائص أخرى تحافظ على الحرارة. الاستخدامات: تُستخدم بشكل أساسي في صناعة الأثاث، ومواد الوسائد، ومواد وسائد مقاعد السيارات، ومجموعة متنوعة من مواد الحشو اللينة المركبة، كما تُستخدم الرغوة اللينة الصناعية والمدنية كمواد ترشيح، ومواد عازلة للصوت، ومواد مقاومة للصدمات، ومواد زخرفية، ومواد تغليف، ومواد عازلة للحرارة.
خصائص الرغوة الصلبة: تتميز رغوة البولي يوريثان بخفة وزنها، وقوة نوعية عالية، وثبات أبعاد ممتاز؛ كما أنها تتمتع بأداء عزل حراري فائق. تتميز بقوة تماسك عالية، ومقاومة جيدة للتقادم، وعمر خدمة طويل في الظروف العازلة للحرارة؛ يتميز خليط التفاعل بسيولة جيدة، مما يسمح له بملء الفراغات ذات الأشكال المعقدة بسلاسة. تتميز المادة الخام المستخدمة في إنتاج رغوة البولي يوريثان الصلبة بتفاعلية عالية، مما يتيح سرعة التصلب، وبالتالي تحقيق كفاءة عالية وإنتاجية واسعة في المصنع.
الاستخدامات: يستخدم كمادة عازلة للثلاجات والمجمدات وحاويات التبريد ومخازن التبريد وعزل خطوط أنابيب النفط وخطوط أنابيب المياه الساخنة وعزل جدران وأسقف المباني وألواح العزل المركبة وما إلى ذلك.
64. النقاط الرئيسية لتصميم تركيبة الفقاعات الصلبة
أ: البوليولات: تُستخدم بوليولات البولي إيثر في تركيبات الرغوة الصلبة، وهي عمومًا بوليولات أكسيد البولي بروبيلين عالية الطاقة وذات قيمة هيدروكسيلية عالية (وزن جزيئي منخفض)؛ الإيزوسيانات: حاليًا، الإيزوسيانات المستخدمة في الفقاعات الصلبة هي بشكل أساسي بولي ميثيلين بولي فينيل بولي إيزوسيانات (المعروفة عمومًا باسم PAPI)، أي MDI الخام وMDI المبلمر؛ عوامل النفخ: (1) عامل نفخ CFC (2) عامل نفخ HCFC وHFC (3) عامل نفخ البنتان (4) الماء؛ مثبت الرغوة: مثبت الرغوة المستخدم في تركيبات رغوة البولي يوريثان الصلبة هو عمومًا بوليمر كتلي من بولي ثنائي ميثيل سيلوكسان وبولي أوكسوليفين. حاليًا، معظم مثبتات الرغوة هي من نوع Si-C؛ المحفز: محفز تركيبات الفقاعات الصلبة هو بشكل أساسي أمين ثالثي، ويمكن استخدام محفز القصدير العضوي في حالات خاصة؛ إضافات أخرى: وفقًا لمتطلبات واحتياجات الاستخدامات المختلفة لمنتجات رغوة البولي يوريثان الصلبة، يمكن إضافة مثبطات اللهب، وعوامل الفتح، ومثبطات الدخان، وعوامل مكافحة الشيخوخة، وعوامل مكافحة العفن، وعوامل التقوية، وغيرها من الإضافات إلى التركيبة.
65. مبدأ تحضير رغوة التشكيل للجلد بالكامل
أ: رغوة الجلد المتكاملة (ISF)، والمعروفة أيضًا باسم رغوة الجلد الذاتي (رغوة الجلد الذاتي)، هي رغوة بلاستيكية تنتج طبقة كثيفة خاصة بها في وقت التصنيع.
66. خصائص واستخدامات المطاط الصناعي المسامي الدقيق من البولي يوريثان
أ: الخصائص: البولي يوريثان المطاطي هو بوليمر كتلي، يتكون عمومًا من أوليغومر بوليول، وسلسلة طويلة مرنة، وثنائي إيزوسيانات، ومطيل سلسلة لتشكيل جزء صلب. يتناوب ترتيب الأجزاء الصلبة واللينة، مكونًا وحدة هيكلية متكررة. بالإضافة إلى احتوائه على مجموعات إستر الأمونيا، يمكن للبولي يوريثان تكوين روابط هيدروجينية داخل الجزيئات وفيما بينها، ويمكن للأجزاء اللينة والصلبة تكوين مناطق طورية دقيقة، مما يؤدي إلى فصل طوري دقيق.
67. ما هي الخصائص الرئيسية لأداء مطاط البولي يوريثان؟
أ: خصائص الأداء: 1. قوة ومرونة عاليتان، ويمكن الحفاظ على مرونة عالية ضمن نطاق واسع من الصلابة (Shaw A10 ~ Shaw D75)؛ بشكل عام، يمكن تحقيق الصلابة المنخفضة المطلوبة دون الحاجة إلى مُلدِّن، وبالتالي لا توجد مشكلة ناتجة عن هجرة المُلدِّن؛ 2. عند نفس الصلابة، قدرة تحمل أعلى من أنواع المطاط الأخرى؛ 3. مقاومة ممتازة للتآكل، حيث تتراوح مقاومته للتآكل من 2 إلى 10 أضعاف مقاومة المطاط الطبيعي؛ 4. مقاومة ممتازة للزيوت والمواد الكيميائية؛ البولي يوريثان العطري مقاوم للإشعاع؛ مقاومة ممتازة للأكسجين والأوزون؛ 5. مقاومة عالية للصدمات، ومقاومة جيدة للإجهاد والصدمات، مما يجعله مناسبًا لتطبيقات الانحناء عالية التردد؛ 6. مرونة جيدة في درجات الحرارة المنخفضة؛ 7. لا يمكن استخدام البولي يوريثان العادي فوق 100 درجة مئوية، ولكن باستخدام تركيبة خاصة يمكنه تحمل درجات حرارة عالية تصل إلى 140 درجة مئوية؛ 8. تكاليف التشكيل والتصنيع منخفضة نسبيًا.
68. تُصنف مطاطات البولي يوريثان وفقًا للبوليولات، والإيزوسيانات، وعمليات التصنيع، وما إلى ذلك
أ: 1. وفقًا للمادة الخام من بوليول الأوليغومر، يمكن تقسيم مطاط البولي يوريثان إلى أنواع مختلفة، منها البوليستر، والبولي إيثر، والبولي أوليفين، والبولي كربونات، وغيرها. ويمكن تقسيم نوع البولي إيثر إلى نوع البولي تتراهيدروفوران ونوع أكسيد البولي بروبيلين، وذلك حسب الأنواع المحددة. 2. وفقًا لاختلاف ثنائي إيزوسيانات، يمكن تقسيمه إلى مطاط أليفاتي ومطاط عطري، وينقسم بدوره إلى أنواع مثل TDI، وMDI، وIPDI، وNDI، وغيرها. أما من حيث عملية التصنيع، فيُصنف مطاط البولي يوريثان تقليديًا إلى ثلاث فئات: نوع الصب (CPU)، ونوع اللدائن الحرارية (TPU)، ونوع الخلط (MPU).
69. ما هي العوامل التي تؤثر على خصائص مطاط البولي يوريثان من منظور التركيب الجزيئي؟
ج: من وجهة نظر التركيب الجزيئي، يُعدّ مطاط البولي يوريثان بوليمرًا كتليًا، يتكون عمومًا من بوليولات قليلة الوحدات، وسلسلة طويلة مرنة، وثنائي إيزوسيانات، ومطيل للسلسلة لتشكيل جزء صلب، وترتيب متناوب بين الأجزاء الصلبة واللينة، مما يُشكّل وحدة هيكلية متكررة. بالإضافة إلى احتوائه على مجموعات إستر الأمونيا، يُمكن للبولي يوريثان تكوين روابط هيدروجينية داخل الجزيئات وفيما بينها، كما يُمكن للأجزاء اللينة والصلبة تكوين مناطق طورية دقيقة، مما يُؤدي إلى فصل طوري دقيق. هذه الخصائص الهيكلية تجعل مطاط البولي يوريثان يتمتع بمقاومة ممتازة للتآكل ومتانة عالية، ويُعرف باسم "المطاط المقاوم للتآكل".
70. الفرق في الأداء بين المطاط الصناعي من نوع البوليستر العادي والمطاط الصناعي من نوع بولي تتراهيدروفوران إيثر
ج: تحتوي جزيئات البوليستر على المزيد من مجموعات الإستر القطبية (-COO-)، والتي يمكن أن تشكل روابط هيدروجينية قوية داخل الجزيء، لذلك يتمتع بولي يوريثان البوليستر بقوة عالية ومقاومة للتآكل ومقاومة للزيوت.
يتميز المطاط الصناعي المُحضر من بوليولات البولي إيثر بثبات جيد في التحلل المائي، ومقاومة للعوامل الجوية، ومرونة في درجات الحرارة المنخفضة، ومقاومة للعفن. مصدر المقال: أبحاث تعلم البوليمرات
تاريخ النشر: 17 يناير 2024