يمكن تصنيف البوليولات في مجموعات متنوعة جداً وفقاً لمجالات استخدامها. تنقسم البوليولات إلى مجموعتين رئيسيتين: ذات النهاية الهيدروكسيلية وذات النهاية الأمينية. تتأثر خصائص منتجات البولي يوريثان بشكل كبير بالبوليولات الموجودة في محتواها. وترتبط العديد من الخصائص الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية لمنتجات البولي يوريثان ارتباطاً مباشراً بالبنية الكيميائية للبوليولات المستخدمة فيها.
ما هو البوليول؟
البوليول هو مواد خام تفاعلية تحتوي على مجموعتين وظيفيتين على الأقل، وتتفاعل عبر هذه المجموعات مع مجموعات الأيزوسيانات (NCO) لتكوين بنى البولي يوريثان.
تتم عملية توصيف البوليولات المستخدمة في تحضير البولي يوريثانات بعدة طرق. يتم توصيف البوليولات من خلال النظر في أرقام الهيدروكسيل والوظيفية والوزن الجزيئي وتوزيعه والوزن المكافئ ومحتوى الماء والتفاعلية واللزوجة والكثافة واللون وقيمة الحمض. وعند الأخذ بعين الاعتبار كميات الاستخدام في أنظمة البولي يوريثان، فإن بولي إيثر البوليولات وبولي إستر البوليولات هي الأكثر استخداماً. بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم بولي إيثر البوليولات ذات النهاية الأمينية ونسبة صغيرة من بولي كربونات البوليولات. تُعرض البنى الكيميائية لجميع هذه البنى البوليولية أدناه.
مجالات استخدام البوليولات
البوليولات هي أحد المكونين الرئيسيين لأنظمة البولي يوريثان. يتم تكوين بنى البولي يوريثان من خلال التفاعل بين مجموعتي الهيدروكسيل الوظيفيتين على الأقل الموجودتين على بنى البوليول مع مجموعات الأيزوسيانات. وتُستخدم البولي يوريثانات في العديد من المجالات الصناعية وعلى رأسها قطاع الأحذية وقطاع البناء والإنشاء وقطاع الأثاث وقطاع السيارات وقطاع التدفئة والتبريد.
أهم شركاء التفاعل للأيزوسيانات هي البوليولات. تتميز مركبات البوليول بأرقام الهيدروكسيل الخاصة بها (رقم OH، mgKOH/g). وتنخفض أرقام الهيدروكسيل مع زيادة الوزن الجزيئي للبوليولات. تنقسم البوليولات بشكل رئيسي إلى نوعين: بولي إيثر وبولي إستر، وتشكل بولي إيثر البوليولات 80-90% من البوليولات المستخدمة حالياً. يُعرض التمثيل الكيميائي العام لتفاعل البولي يوريثان أدناه.
بولي إستر البوليولات
يتم إنتاج بولي إستر البوليولات من خلال تفاعل التكاثف بين الأحماض ثنائية الكربوكسيل والغليكولات.
تحدد مجموعات المونومرات المختلفة والوزن الجزيئي لبولي إستر البوليول خصائص مادة البولي يوريثان الناتجة. يتيح بولي إستر البوليول عالي التفرع تكوين رغوة بولي يوريثان صلبة ذات مقاومة حرارية وكيميائية عالية، بينما يتيح بولي إستر البوليول الأقل تفرعاً الحصول على رغوة بولي يوريثان مرنة ذات مرونة عالية. وبالمثل، يتم الحصول على رغوة بولي يوريثان صلبة من بولي إستر البوليولات منخفضة الوزن الجزيئي، بينما يتم الحصول على رغوة بولي يوريثان مرنة من بولي إستر البوليولات عالية الوزن الجزيئي.
توفر بولي إستر البوليولات خصائص مميزة فائقة للبولي يوريثانات. وتشمل هذه: بنية بلورية أفضل ضمن بنى اليوريثان، وقوى ثانوية فائقة بين سلاسل البولي إستر، وبالتالي مقاومة أكبر للحرارة والاشتعال مقارنة ببولي إيثر البوليولات. كما توفر البولي يوريثانات القائمة على بولي إستر البوليول مقاومة أفضل للمذيبات مقارنة بالبولي يوريثانات القائمة على بولي إيثر البوليول. أما عيب بولي إستر البوليولات فهو قابليتها للتحلل المائي في ظروف الرطوبة والحرارة العالية.
تُنتج بولي إستر البوليولات من خلال تفاعل البلمرة بالتكاثف بين الغليكولات وأحماض ثنائية الكربوكسيل أو مشتقاتها. وتنقسم بولي إستر البوليولات إلى أربع مجموعات: بولي إسترات أليفاتية، وبولي إسترات عطرية، وبولي إسترات مشبعة، وبولي إسترات غير مشبعة.
بولي إيثر البوليولات
بولي إيثر البوليولات هي بنى بوليمرية سلسلية أو شبكية مُبلمَرة بحيث تُكوِّن روابط إيثر بين المونومرات. وهي أوليغومرات وظيفية هيدروكسيلية تُستخدم بنسبة عالية في إنتاج البولي يوريثانات. يتم إنتاجها من خلال بلمرة أكسيد الألكيلين. تُحضَّر من خلال بلمرة البنى الإيثيرية الحلقية. وهي بنى بوليمرية يتم إنتاجها من خلال إيثوكسيلة/بروبوكسيلة الإيثرات الحلقية بوجود محفزات. يتم الحصول على بولي إيثر البوليولات من خلال تفاعل إضافة أكسيد البروبيلين وأكسيد الإيثيلين.
