Poliüretanlar di (veya poli) izosiyanatlar ile di (veya poli) ollerin çoklu katılma reaksiyonu ile oluşan ürünlerdir. Poliüretanların kullanımları çok yüksek olup dünya polimer kullanımının %5’e yakınını oluşturur.
Özellikle sağladıkları yüksek parlaklık, aşınma direnci, sertlik ve yeterli elastiklik gibi özelliklerinden dolayı kaplama sektöründe son kat olarak kullanılır.
Gösterdikleri olumlu özelliklere rağmen reaksiyona girmemiş izosiyanatların sağlığa ve çevreye toksik etki yapması, neme duyarlı olmalarından kaynaklı uygulama zorluklarının oluşması ve izosiyanatların depolama esnasında bozunma sürelerini kısa olması nedeniyle alternatif poliüretan sistemler geliştirilmiştir.
Bunlardan izosiyanat içermeyen poliüretanlar 1954 yılından beri çalışılmakta olup birçok firma tarafından onlarca patent alınmasına rağmen elde edilen ürünlerin konvansiyonel poliüretanlara kıyasla gösterdikleri zayıf mekanik özelikler, uzun kuruma süreleri ve düşük reaksiyon hızı gibi negatif etkilerinden dolayı sektörde yeterince yerini alamamıştır.
İzosiyanat içermeyen polimerlerin reaksiyon hızları epoksi-amin sistemleri ile kıyaslanabilir ölçüdedir. Ayrıca reaksiyon sonrası polimer zincirinde oluşan hidroksil gruplarından dolayı suya dayanımları son derece düşüktür. Buna rağmen hidroksil grupları yüzeylere yapışmayı artırmaktadır.
Şekil 1. İzosiyanat içermeyen poliüretanlar
Epoksi reçineler birincil ve ikincil aminlerle reaksiyona girerken izosiyanat içermeyen poliüretanlarda siklik karbonat yapıları sadece birincil aminlerle reaksiyona girerler. Bu izosiyanat içermeyen poliüretanlarda çapraz bağ yoğunluğunun düşerek polimerik yapının mekanik özelliklerinin negatif olarak etkilenmesine sebep olur.
Elastiklik artarken sertlik azalır ve konvansiyonel izosiyanatlara kıyasla daha kötü mekanik ve kimyasal dayanım özelliklerine sahip ağsı yapılar elde edilir.
İzosiyanat içermeyen poliüretanların değişik fonksiyonlu kimyasallarla modifiye edilerek konvansiyonel izosiyanatlara benzer özelliklerin elde edilmesi son derece popüler bir konudur.
Hibrit izosiyanat içermeyen poliüretanlar yıldız siklo oligomerlerin aminlerle reaksiyonu veya amin fonksiyonlu hidroksiüretanların çoklu epoksilerle reaksiyonu ile elde edilirler.
Son yıllarda ortaya çıkan petrol ürünlerinde azalma ve petrol türevlerinin çevreye verdiği zararlar dolayısıyla biyo-uyumlu, çevre dostu, çözücü içermeyen ve bitkisel kaynaklı ürünlerin sentezi ve kullanımına yönelik çalışmalar artmıştır.
Epokside yağlar ucuz olmaları, bolca bulunmaları ve kolayca ulaşılabilir olmaları nedeniyle birçok alanda kullanılmaktadır. Epokside yağların siklo karbonatlar ile modifiye edilerek birincil aminlerle reaksiyonu ile hibrit izosiyanat içermeyen poliüretanların elde edilmesi üzerine çalışmalarımız devam etmektedir.
Dr. Cemil Dızman
Ar-Ge Müdürü
İzel Kimya
Elif Ozman
Ar-Ge Sorumlusu
İzel Kimya
Referanslar
1)https://www.chemarc.com/feed/article/recent-advances-in- isocyanate-free-coating-technologies/5965bf3a2fd19338 b037efe9, Recent advances in isocyanate free coating technologies
2) Asemani, H., Zareanshahraki, F., Mannari, V. (2018), Design of hybrid nonisocyanate polyurethane coatings for advanced ambient temperature curing applications. J. Appl. Polym. Sci., 136, 47266. doi: 10.1002/app47266
3) Kamila Błażek & Janusz Datta (2019) Renewable natural resources as green alternative substrates to obtain bio-based non-isocyanate polyurethanes-review, Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 49:3, 173-211, DOI: 10.1080/10643389.2018.1537741
4) Ke, J., Li, X., Jiang, S., Liang, C., Wang, J., Kang, M., Li, Q. and Zhao, Y. (2019), Promising approaches to improve the performances of hybrid non- isocyanate polyurethane. Polym. Int., 68: 651-660. doi:10.1002/pi.5746
