بخشی از مقاله
پلی یوریا , راهبر تحولی عظیم در کنترل ،خوردگی ،اب بندی و محافظت از سطوح
نیاز مبرم به حفاظت از سازه ها در برابر خوردگی، تنش های مکانیکی و نفوذ سیالات، تلاش های وسیعی را جهت فرموله کردن محصولات پوششی با خواص متنوع، در صنعت امروز می طلبد. در طی سالیان اخیر، دانشمندان و مهندسین شیمی نوآوری هایی را در صنعت پلیمر عرضه نموده اند تا جوابگوی این نیازها باشند. از جمله پیشرفته ترین این پلیمرهای توسعه یافته، پوشش های مهم پلی یورتان و پلی یوریا هستند.
از آنجایی که یک سیستم ایده آل حفاظتی باید در کلیه مراحل اعمال، نصب و سرویس با محیط زیست سازگار بوده، دوام و مقاومت بالایی در برابر شرایط محیطی و صدمات مکانیکی و مواد شیمیایی داشته باشد و همچنین از نظر هزینه مواد، اجرا و تعمیرات و نگهداری، مقرون به صرفه باشد، پوشش های پلی یورتان و خصوصا پلی یوریای ۱۰۰ درصد جامد، به دلیل خواص ویژه خود، کلیه این نیازها را برآورده می کنند.
تاریخچه پیدایش پلیورتان و پلی یوریا
تاریخچه ابداع پوششهای پلی یورتان به سال ۱۳۹۰ و کشف پلیمریزاسیون افزایشی دی ایزوسیانات، توسط اتوباير و همکاران بر می گردد. همین واکنش، کلید تولید پلی یورتان و پلی یوریا گردید. پلی یورتان حاصل واکنش گرمازا بین دی یا پلی ایزوسیانات با ترکیبات حاوی گروههای هیدروکسیل مثل پلی ال می باشد. اما اغلب پلی یا دی ایزوسیاناتها می توانند با ترکیبات حاوی هیدروژن فعال، چون آمینها، واکنش خیلی سریع تری داشته باشند. این واکنش مبنای تشکیل ساختمان پلی یوریا است. از آنجا که وجود زنجیره پلی یوریا در بسیاری از محصولات پلی یورتان، به دلیل مصرف آمینها به عنوان - exten er زنجیره و یا جزء رزین که به صورت جزئی و یا کلی به جای پلی ال قرار می گیرد، غیرقابل پیش بینی نیست اصطلاح «پلی یورتان» و یا «یورتان» جهت توصیف کلیه پلیمرهایی استفاده می شده است که حاصل واکنش دی یا پلی ایزوسیانات هستند و از جمله «پلی یوریا». . این مبحث تا سال ۱۳۸۹ که شرکت -Texaco chemi cal پوششهای الاستومری پلی یورتان ۱۰۰ درصد جامد قابل پاشش را بر پایه پلی اتر جفامین، به عنوان محصولی ویژه با مزایا و مشخصات فوق العاده به بازار عرضه نمود، ادامه داشت. از آن پس الاستومر پاششی پلی یورتان ۱۰۰ درصد جامد به عنوان یک تکنولوژی پیشرفته جدید پذیرفته شد و متعاقبا انجمن توسعه پلی یوریا (PDA) در سال ۲۰۰۰ تاسیس یافت. مطابق استانداردهای این انجمن محصولی پلی یوریا نام می گیرد که محتوی آمین یا پلی اتر آمین آن حداقل ۸۰ درصد باشد و محصولی پلی یورتان نام می گیرد که محتوی پلی ال هیدرول آن از ۸۰ درصد کمتر نباشد. بر اساس این دو پارامتر می توان سیستمی از ترکیب یا هیبرید پلی یوریا / پلی یورتان داشت.
پلی یورتان و پلی یوریا . تفاوت و شباهت
شیمی پلی یورتان بر اساس واکنش گرمازا بین دی یا پلی ایزوسیانات و ترکیبات حاوی گروه پایانی هیدروکسیل،
چون پلی ال ها می باشد. شیمی پلی یوریا بر پایه واکنش گرمازا بین دی یا پلی ایزو سیانات با ترکیبات حاوی هیدروژن فعال چون آمینها می باشد.
این تفاوت ساختار، زمان واکنش بسیار سریع و متعاقبا زمان ژل شدن، خشک شدن سطحی و خشک شدن کامل سریع تر پلی یوریا را نسبت به پلی یورتان توجیه می کند. باند C - N در ساختار پلی یوریا از باند 0-C در الاستومر پلی یورتان قوی تر است. این خاصیت باعث حصول دوام حرارتی بهتر پلی یوریا نسبت به پلی یورتان می شود. در
نتیجه سیستم پلی یوریای ۱۰۰ درصد جامد دوام حرارتی بهتری را در مقایسه با الاستومر پلی یورتان بروز می دهد. پوشش الاستومر پلی یوریای ۱۰۰ درصد جامد، شامل ساختار بلوکی نرم و سخت است. جزء دی ایزوسیانات به عنوان Hard Block و پلی اتر آمین جفامین به عنوان SoftBlock عمل می کنند. خصوصا آمینها به طور عام از ستون فقرات پلی اکسی پروپیلن نرم و انعطاف پذیر برخوردارند که بر خلاف پلی یورتان منجر به حصول طبیعت هیدروفوبیک اضدآب پلی یوریا می گردد. نکته کلیدی در فناوری پوششهای الاستومر پلی یوریا این است که واکنش آمین /دی ایزوسیانات تقريبا فوری انجام می گیرد (زمان ژل شدن ۳ تا ۱۰ ثانیه) که این واکنش سریع بدون حضور کاتالیست صورت می پذیرد. این واکنش دهی سریع تر از زمانی است که ایزوسیانات فرصت می یابد تا با رطوبت و آب وارد واکنش شود (واکنشی که منجر به تولید حباب های ناخواسته دی اکسید کربن می گردد. بنابراین پلی یوریا در مناطق شرجی و یا بر روی سطوح مرطوب قابل اعمال خواهد بود و نسبت به پلی یورتانها از حساسیت کمتری نسبت به رطوبت محیط و سطح در حین اعمال و کیورینگ، برخوردار است.
پوشش پلی یوریا نسبت به رطوبت حساس نبوده و عیوب مرتبط با رطوبت، چون ایجاد حباب، کف و یا تورم و تاول را بروز نمی دهد. اگرچه، توجه به این نکته ضروری است که جهت حصول حفاظت از خوردگی بلند مدت اعمال هیچ یک از سیستم های پوششی بر روی سطح مرطوب و یا خیس توصیه نمی گردد مگر اینکه با استفاده از پرایمر مخصوص از میزان چسبندگی به سطح اطمینان حاصل شود.
عدم وجود کاتالیست جهت سخت شدن و طبیعت اتو کاتالیست پلی یوریا، باعث تامین خواص عالی در معرض نور UV و یا دماهای بالا می شود چرا که وجود کاتالیست در سیستم، تخریب و افت خواص پلیمر را در شرایط مزبور افزایش میدهد. حفظ خواص فیزیکی پلی یوریای آلیفاتیک در شرایط مختلف جوی، بهتر از پلی یورتان آلیفاتیک حاوی کاتالیست است. اگرچه در سیستم های الاستومر پلی یوریای آروماتیک تمایل به زرد گرایی پلی اتر آمین و سایر واکنش گرهای آمینی، کمی بیشتر از پلی یورتان های بر پایه هیدروکسیل پلی ال می باشد. این تغییر رنگ و تمایل به زردشدگی در سیستم های دکوراتیو به راحتی با استفاده از لاک های آلیفاتیک قابل مرتع نمودن است. لازم بذکر است اشعه UV بر سایر خواص پلی یوریا و پلی یورتان، از جمله مقاومت های مکانیکی و شیمیایی بی تاثیر است.
مزایای پلی یوریا
. زمان واکنش سریع: زمان واکنش سریع پلی یوریا (۵ تا ۱۵ ثانیه سریع تر از کلیه محصولات پوششی رقیب است. این پوشش اتوکاتالیست، به دلیل واکنش دهی سریعش، با رطوبت محیط و یا سطح وارد واکنش نشده و بر روی سطوح سرد و یا مرطوب فلزی، بتنی، چوبی، سنگی، آجری، فوم پلی یورتان و... قابل اعمال است. در ضمن با داشتن این خاصیت، امکان طولانی تر کردن زمان ژل شدن پلی یوریا از ۲۰ ثانیه تا چند دقیقه، جهت مصرف در مواردی که ژل تایم طولانی تر مورد نیاز است، وجود دارد. زمان واکنش و خشک شدن سریع پلی یوریا از مهمترین مزایای این پوشش محسوب می گردد. خصوصا در مواردی که برگشت به سرویس سریع سازه پس از اعمال پوشش یک فاکتور بحرانی است پلی یوریا این امکان را در اسرع وقت فراهم می نماید. خشک شدن کامل پلی یوریا در عرض چند ساعت صورت می پذیرد. این در حالی است که مدت زمان اعمال و خشک شدن دیگر پوشش های محافظتی گاهی هفته ها به طول می انجامد.
از آنجا که پلی یوریا به عنوان پوشش ضدخوردگی استاندارد در صنعت جهت پوشش خطوط لوله نیز مطرح شده است، تجهیزات اتوماتیک پوشش خطوط لوله (lathe) امکان اعمال پوشش در احجام بالا و با سرعت زیاد را فراهم آورده است. تجهیزات اعمال متحرک، اعمال پوشش را در نقاط استراتژیک با کاهش هزینه های حمل و نقل امکان پذیر می نماید. همچنین تعمیرات بسیار سریع نیز فاکتور بسیار جذابی برای مصرف کنندگان به حساب می آید. در سراسر دنیا در بسیاری از خطوط لوله از جمله
Trans - Alaska Petroleum Pipeline و Natural Gas Pipeline در SE آسیا از پلی یوریا جهت پوشش استفاده شده است که نتیجه این پروژه ها اعمال و بهره برداری سریع، کاهش هزینه ها، بهبود کیفیت و کارایی و به حداقل رساندن هزینه تعمیر و نگهداری بوده است. • عدم حساسیت نسبت به رطوبت: بر خلاف پلی یورتان که نسبت به رطوبت هوا و سطح حساس بوده و در اثر واکنش با رطوبت، ایجاد گاز دی
اکسید کربن و متعاقبا کف یا نوک سوزنی می نماید، پلی یوریا تحت تاثیر رطوبت قرار نمی گیرد. واکنش بین دو جزء پلی یوریا به قدری سریع انجام می گیرد که این مواد فرصت واکنش با رطوبت را پیدا نمیکنند. این مورد خصوصا در شرایط جوی حاد و شرجی از مزایای این پوشش به شمار می رود. حتی اگر سطح اعمال پوشش مرطوب باشد پلی یوریا به مراتب بهتر از پلی یورتان عمل خواهد کرد. نکته جالب توجه این است که پلی یوریا بدون تاثیر پذیری یا ایجاد واکنش، بر روی یخ و آب نیز قابل اعمال می باشد. اگرچه اعمال هر پوششی بر روی سطوح خیس، بدون پرایمر یا آماده سازی می تواند تاثیراتی بر چسبندگی سیستم داشته باشد. در مجموع پلی یوریا یک محافظ بتن کارا به حساب می آید. این ماده جهت مصارف آببندی و محافظت استخرها، مخازن، آبنماها، کولینگ تاورها، زیرزمینهاء پلها، پارگینگها، رمپها، فرودگاهها، پالایشگاهها و ... ایده آل است.
• چسبندگی عالی
سیستمی که شامل آماده سازی کامل سطح باشد چسبندگی را خصوصا در شرایط بحرانی چون اعمال بر روی بتن مربوط به کف پوشها و یا پوشش داخلی مخازن بهبود می دهد. این مورد شامل اعمال بر روی فلز، چوب، سنگ، ژئوتکستایل و ... نیز میشود. پلی یوریا در تست های چسبندگی بسیار خوب عمل می کند. به دلیل همین چسبندگی، تراوشناپذیری و مقاومت در برابر شارژهای الکتریکی، نتیجه تست های جدایش كاتدی این پوشش عالی است. مقدار جدایش کاتدی پلی یورتان در عرض ۳۰ روز و در دمای ۲۳۰ c، مطابق استاندارد 30671-DIN کمتر از mm12 میباشد. این مقدار در مورد پلی یوریا به کمتر از 4 mm تقلیل یافته است. این فاکتور در پوشش سطوح فلزی و خطوط لوله از اهمیت به سزایی برخوردار است.
• مقاومت کششی عالی: پلی یوریاهای جدید با نیروی کمتری کشیده میشوند و همپای پلی یورتان ها و حتی بهتر از آنها در برابر سوراخ شدگی و پارگی مقاومت می کنند.
