Investigationis progressum in Non Isocyanate Polyurethanes
Cum introductio eorum anno 1937, polyurethane (PU) materias amplas applicationes per varias provincias invenerit inclusas translationem, constructionem, petrochemicalem, textilia, mechanicam et electricam machinationem, aerospace, curis et agriculturam invenerunt. Materiae hae in formis adhibentur ut materias spumae materiarum, fibrarum, elastomorum, agentium waterproofing, corium syntheticum, tunicas, adhaesiones, extruendas materias et commeatus medicos. Traditionalis PU principaliter ex duobus vel pluribus isocyanatis componitur cum polyolis macromolecularibus et catena parva hypothetica extendentium. Attamen insita toxicitas isocyanatum pericula significantes proponit sanitati humanae et ambitui; sunt autem typice derivata ex phosgene, praecursore toxico valde toxico et correspondentibus materiae rudis amineae.
In luce hodiernae industriae chemicae studium virides et sustinebiles exercitationes evolutionis, investigatores magis magisque feruntur in substituendis isocyanatibus cum opibus environmentally- amicalibus, dum explorant novas syntheses viarum polyurethanes non-isocyanates (NIPU). Haec charta vias praeparatorias ad NIPU inducit dum progressus in variis NIPUs genera recensens et de eorum futura exspectatione tractat ut relationem ulterioris investigationis praebeat.
1 Synthesis Polyurethanis Non Isocyanatis
Prima synthesis gravis molecularis ponderis carbamate composita utens carbonas monocyclicas cum diaminibus aliphaticis compositarum in annis 1950 foris occurrit - momentum cardo notans ad synthesim polyurethanam non isocyanatam. In statu duae methodologiae primariae exstant ad NIPU producendas: Prima gradatim additiones reactiones inter carbonas cyclicos binarios et aminas binarios involvit; secunda motus polycondensationem secumfert quae intermedia diurethani iuxta diolas implicat quae in carbamatibus permutationes structurarum faciliorem reddunt. Media diamarboxylata acquiri possunt per itinera vel carbonas cyclicas vel diethyl carbonas (DMC); fundamentaliter omnes methodi gravissimae per acidum carbonicum coetuum cedentes functiones carbamas.
Partes sequentes elaborant tres aditus distinctos ad synthesim polyurethanum sine isocyanate adhibendo.
1.1Binary Cyclic carbonas itineris
NIPU per additiones gradatim perstringi potest, quae carbonas cyclici binarii cum amine binarii copulantur sicut illustratur in Figura 1 .
Ob multiplices coetus hydroxyli praesentes in iteratione unitatibus secundum praecipuam catenam structuram haec methodus generatim reddit polyβ-hydroxylum polyurethanum (PHU). Leitsch et al., series polyetherum PHUs evolvit adhibens polyetheros cyclicos carbonas terminatos iuxta aminas binarias plusculas moleculas e carbonibus cyclicis binariis derivatis, comparans has contra methodos traditionales adhibitas ad polyetherum PUs parandum. Inventiones suas significaverunt hydroxyl coetus intra PHUs facile formare vincula hydrogenii cum atomis nitrogenis/oxygeni in segmentis mollibus/dureis collocatis; variationes inter segmenta mollia etiam inducunt mores hydrogenii compaginationis ac gradus separationis microphasi quae deinde notas altiores effectus afficiunt.
Typice deducitur infra temperaturas excedens 100 °C haec via nullos generat per-producta per reactiones processuum faciens illum respective insensibilem ad umorem, cedens stabilia producta sine volatilitate, curam tamen necessitatis organici solvens validam verticitatem, qualis est dimethyl sulfoxidum (DMSO), N, N-dimethylformamideum (DMF), etc. Accedit etiam extensa circa unumquemque diem in brevibus locis raris, ut dimethyl sulfoxide (DMSO), N, N-dimethylformamideum (DMF), etc. Accedit etiam extensa circa unumquemque diem in brevibus semper ubique subest, ut dimethyl sulfoxidum (DMSO), N, N-dimethylformamideum (DMF) etc. 30k g/mol reddens productionem magnam-scalarum provocans debitam late attributam tam altas impensas inibi coniunctas vires sufficientes exhibitas per PHUs inde exhibitas, quamvis applicationes promittentes enucleando ditiones materiales debilitantes memoriam figurae formulae adhaesivae solutionis efficiens spumat etc.
1.2Monocylic Carbonas Route
Carbonas monocylicus directe reagit cum diamino consequens dicarbamate possidente hydroxyli finium circulorum quae deinde speciales transesterificationes/polycondensationes interationes sub diolis demum generantes NIPU structuram versos traditionales affines per figuram visibiliter depictos 2 .
Communiter adhibitis monocylicis variantes includunt ethylene & propylenae carbonatae subiectae, in quibus turma Zhao Jingbo in Beijing Universitate Chemicae Technologiae versatur diversae diamines reagens contra dictas entias cyclicas initio obtinendo varia structural dicarbamate intermediares antequam progrediens in condensationem incrementa producens utens vel polytetrahydrofuranediol/polyetrahydrofuranediol/polyetrahydrofuranediol/polyetrahydrofuranediol/polyetra. scelerisque/mechanicas possessiones sursum attingentes puncta liquescens circa vagantes circa extensiones circiter125~161°C vires distrahentes se extendentes prope 24MPa rates elongationis appropinquantes 1476%. Wang et al., similiter junctiones leveragatae DMC comprehendentes paribus respective w/hexamethylenediaminibus/cyclocarbonatis praecursoribus synthesis derivationes hydroxy-terminatae postea subjiciuntur acida dibasica biobased sicut oxalica/sbacica/acida adipic-acida-terephtalica circumjacentia iugis nexibus terminis 13k/9k/9 MPa elongationes variae 35%~235%.
Esters cyclocarbonicus efficaciter exerceat sine catalysts requirendis condicionibus typicis conservandis temperaturae palmorum dure 80° ad120°C transesterificationes subsequentes solent uti organotin-substructo systemata catalytica ad optimas processus non excedentes 200°. Praeter mera condensatio nisus inputationes diolicae aptae auto-polymerization/deglycolysis phaenomena faciliorem generationem desiderati exitus reddit methodologiam in se eco-amica praevalens praebens methanolum/parvum-moleculum-diolicas residua sic exhibens alternationes viables industriales incedendo.
1.3Dimethyl Carbonatis itineris
DMC sonum/non-toxicum alternat featurans numerosas activos functiones medietates inclusive methyl/methoxy/carbonylis figurarum conformationem reactivitatem profiles signanter efficiens initiales dimicationes quibus DMC interacts directe w/diamines methyl-carbamate terminatos formans minora mediaria secuta postea liquefaciens constituentes actiones incorporationes parvae-diolics/ext. quaesita polymerum structurae subjicitur proinde per Figure3.
Deepa et.al capitalised in memoratis dynamicis leveraging sodium methoxidum catalysis orchestrae variae intermediae formationes postea inducunt iaculis extensiones culminantes series compositiones durae aequivalentes ad pondera hypotheticas accedens (3~20) x10^3g/mol vitrei temperaturae transitus praeponendi (-30 ~ 120°C). Pan Dongdong delectus opportuna ambages constans DMC hexamethylene-diaminopolycarbonate-polyalcoholae cognoscens notos eventus ostendit distrahens vires metricas oscillans 10-15MPa proportionum elongationis appropinquantium 1000%-1400%. Studia pervestigativa circumfluentia dissimiles catenae extensae influentiae revelatae optiones faventer aligning butanediolum/ hexanediolum cum excerptis atomicis pari numero servarunt aequalitatem promovendi cristallinitatem amplificationem ordinatae observatae per vincula. Sarazin caterva composita composita lignin/DMC cum hexahydroxyamine demonstrata satisfacientibus attributis mechanicis post processualibus at230℃ exploratoriis demonstratis. non-isocyante-polyureas leveraging diazomonomer pugna praevenit potentialem pingere applicationes comparativas emergentes commoditates super vinyl-carbonaceas versos illuminationes cost-effectiveness/latiorem transmissionis viae available. Dili- gentia circa methodologiam mole-synthesisatam typice necessitatem elevatam-temperatum/ vacui ambitus negativas solvendo nonnisi methanolim/moles-moliculos ambitibus solvendo, ita extenuando methanolum/moles-mololicos ambitus necessarios solvendo, extenuando solum vastitatem fluminum praedominantium methodologiae typice necessitatis elevatae temperaturae/ vacui ambitus methanolicos-efluentias solvendo non solum extenuando rivos methanololicos effectus. viridius syntheses paradigmata altiore constituenda.
2 segmenta mollia diversa non-isocyanata polyurethane
2.1 Polyether polyurethane
Polyether polyurethane (PEU) late propter suam energiam cohaesionis inferioris energiae in molli segmento repetere unitates, facilem rotationem, excellentiam mollitiem temperaturae et hydrolysi resistentiam.
Kebir et al. polyetherum polyurethanum cum DMC, polyethylene glycol et butanediolum ut materiae rudis, sed pondus hypotheticum erat humilis (7 500 ~ 14 800g/mol), Tg humilior erat quam 0℃, et punctum liquescens etiam humile erat (38~ 48℃), et vires aliaeque indices difficile erant ad usus necessarios. Zhao Jingbo inquisitionis globi usus carbonas ethylene, 1, 6-hexanediaminum et glyethylenae polyethylenae synthesis est PEU, quae hypotheticum pondus 31 000g/mol, distrahens robur 5~24MPa habet, et elongatio in luce 0,9% ~ 1 388%. Pondus hypotheticum seriei polyurethanis aromatici summatim est 17 300 ~ 21 000g/mol, Tg est -19~ 10℃, punctum liquescens 102~ 110℃, vis distrahens est 12~ 38MPa, et elastica recuperatio quantitatis 200% constans elongatio est 69% ~ 89%.
Coetus investigationis Zheng Liuchun et Li Chuncheng paraverunt medium 1, 6-hexamethylenediaminum (BHC) cum carbonate dimethylo et 1, 6-hexamethylenediamine, et polycondensatione cum diversis moleculis rectis catenae diolis et polytetrahydrofuranediols (Mn=2 000). Series polyetherum polyurethani (NIPEU) cum itinere non-isocyanate praeparata est, et problema intermediorum per reactionem ligamen- tum solutum est. Structura et proprietates polyetherae polyurethanae (HDIPU) traditae a NIPEU et 1, 6-hexamethylene diisocyanate comparatae comparatae sunt, ut in Tabula I ostensum est.
| Sample | Durum segmentum massa fraction /% | M. pondus / (g *·mol^ (1)) | Pondus hypotheticum distributio index | Distrahentes vires / MPa * | Prolongatio in confractus /% |
| NIPEU30 | 30 | 74000 | 1.9 | 12.5 | 1250 |
| NIPEU40 | 40 | 66000 | 2.2 | 8.0 | 550 |
| HDIPU30 | 30 | 46000 | 1.9 | 31.3 | 1440 |
| HDIPU40 | 40 | 54000 | 2.0 | 25.8 | 1360 |
Table 1
Proventus in Tabula 1 ostendunt differentias structurarum inter NIPEU et HDIPU maxime propter duram segmentum esse. Circulus urea a parte reactionis NIPEU generatus passim in duro segmento moleculari catena infixus est, segmento duro fracto ad formandum vincula hydrogenii imperata, inde in vinculis hydrogenii debilibus inter ligamenta hypothetica durae segmenti et infimae crystallinitatis segmenti duri, inde in humili periodo separationis NIPEU. Quam ob rem, eius proprietates mechanicas multo sunt deteriores quam HDIPU.
2.2 Polyester Polyurethane
Polyester polyurethane (PETU) cum polyester diolis mollis segmentis bonam habet biodegradabilitatem, biocompatibilitatem et proprietates mechanicas, et adhiberi potest ad tela machinalis scaevola praeparanda, quae materia biomedica cum magna applicatione expectationum est. Polyester diols communiter in segmentis mollibus sunt polybutylene diolo adipato, polyglycolo adipato diolo et polycaprolactone diol.
Antea, Rokicki et al. portavit carbonas ethylenes cum diamino et diolis diversis (1, 6-hexanediol, 1, 10-n-dodecanol) ad diversa NIPU obtinendum, sed NIPU summatim perstringens pondus inferiorem hypotheticum et Tg inferiorem habuit. Farhadian et al. praeparavit carbonas polycyclicus utens oleum semen floris rudis materiae, deinde mixtum cum polyamine bio-substructio, in laminam obductis, et curatum 90 pro 24 h ad polyestrem polyurethanum thermostingum obtinendum, quod bonam scelerisque stabilitatem ostendit. Coetus investigationis Zhang Liqun ex Universitate Technologiae Meridionalis Sinarum seriem diamini et carbonas cyclici summatim perstringit, ac deinde cum acido dibasico biobased condensato polyester polyurethano biobased obtinetur. Zhu Jin in investigationis coetus apud Ningbo Institutum Materiarum Investigationis, Sinensium Academiae Scientiarum diaminodiolum paravit segmento duro utens carbonas hexadiamine et vinyl, ac deinde polycondensationem cum acido dibasico bio-substructo insaturato, ad polyestri polyurethani seriem obtinendam, quae adhiberi potest ut pingere post sanationem ultraviolanam [23]. Investigationis coetus Zheng Liuchun et Li Chuncheng usi sunt adipic acido et quattuor diolis aliphaticis (butanediolum, hexadiolum, octanediolum et decanediolum) cum diversis numeris atomicis carbonis ad respondentes polyester diolos tamquam segmenta mollia praeparanda; Coetus polyurethani polyesteri non-isocyanati (PETU), numero atomorum carbonis diololarum aliphaticorum nominatus, consecutus est liquando polycondensationem cum segmento hydroxy signato duro prepolymer praeparato a BHC et diolis. Mechanica PETU exhibita in Tabula II.
| Sample | Distrahentes vires / MPa * | Modulus elasticus/MPa | Prolongatio in confractus /% |
| PETU4 | 6.9±1.0 | 36±8 | 673±35 |
| PETU6 | 10.1±1.0 | 55±4 | 568±32 |
| PETU8 | 9.0±0.8 | 47±4 | 551±25 |
| PETU10 | 8.8±0.1 | 52±5 | 137±23 |
Table 2
Eventus ostendunt mollem segmentum PETU4 densitatis carbonylis summam habere, fortissimum vinculum hydrogenii cum segmento duro, et gradu infimo separationis. In crystallizatione utriusque segmentorum mollium et durorum est limitata, ostendens humilem punctum liquescentem et distrahentem robur, sed summa elongationis in confractione.
2.3 Polycarbonate polyurethane
Polycarbonata polyurethane (PCU), praesertim PCU aliphatica, optimam hydrolysim resistentiam habet, oxidationis resistentiam, bonam stabilitatem biologicam et biocompatibilitatem, et bonam applicationis spem in agro biomedicino habet. Nunc, plerique praeparati NIPU polyetherum polyetherum et polyester polyolis ut segmentis mollibus utitur, et paucae relationes investigationis in polycarbonate polyurethane sunt.
Polyurethanum polycarbonatum non-isocyanatum praeparatum a investigationis investigationis Tian Hengshui in Universitate Technologiae Sinarum Meridianae pondus hypotheticum plus quam 50 000 g/mol habet. Influentia reactionis condiciones in pondere polymerorum hypothetica quaesita est, sed eius proprietates mechanicas non allatae sunt. Zheng Liuchun et Li Chuncheng inquisitionis coetus praeparavit PCU utens DMC, hexanediamine, hexadiolo et polycarbonate diolis, et nominavit PCU secundum molem fractionis segmenti duri repetitae unitatis. Proprietates mechanicae ostenduntur in Tabula III.
| Sample | Distrahentes vires / MPa * | Modulus elasticus/MPa | Prolongatio in confractus /% |
| PCU18 | 17±1 | 36±8 | 665±24 |
| PCU33 | 19±1 | 107±9 | 656±33 |
| PCU46 | 21±1 | 150±16 | 407±23 |
| PCU57 | 22±2 | 210±17 | 262±27 |
| PCU67 | 27±2 | 400±13 | 63±5 |
| PCU82 | 29±1 | 518±34 | 26±5 |
Table 3
Eventus ostendunt PCU magnum hypotheticum pondus habere, usque ad 6×104 ~ 9×104g/mol, punctum liquescens usque ad 137 , et vires distrahentes usque ad 29 MPa. Hoc genus PCU adhiberi potest vel pro plastico rigido vel elastomer, quod bonum applicationis prospectum habet in campo biomedico (qualia sunt machinae scaevolas vel cardiovasculares materiae inserendi humanae textus).
2.4 Hybrid non-isocyanate polyurethane
Hybrida polyurethana non-isocyanata (hybrid NIPU) est introductio epoxy resinae, acrylatae, silicae vel siloxanae in compage polyurethane hypothetica ad efficiendum reticulum interpenetrantem, operandum polyurethanum vel polyurethanum varias functiones da.
Feng Yuelan et al. portavit bio-substructio epoxy oleum soybeani cum CO2 ad synthesinandam carbonas cycli pentamonici (CSBO), et bisphenolum A diglycidyl aethere (epoxy resinae E51) cum segmentis rigidioribus ad ulteriora NIPU formatum ab CSBO solidatum amine formatum emendavit. Catena hypothetica continet segmentum longam catenam flexibilem acidi oleici/linoleici. Etiam segmentorum catenae rigidiores continet, adeo ut altam vim mechanicam et duritiem altam habeat. Nonnulli investigatores etiam tria genera prepolymeri NIPU cum furani ultimis coetibus per aperturam reactionem de diethylene glycoli bicycli et diaminis pertractarunt, et postea cum polyester insaturato portaverunt ad mollem polyurethanum praeparandum cum functione sui sanationis, et feliciter perceperunt altam sui sanationis efficaciam mollis NIPU. Hybrid NIP non solum proprietates generales NIPU habet, sed etiam melius adhaesionem, acidum et corrosionem corrosionis, resistentiae solvendae et roboris mechanicae habere potest.
III Outlook
NIPU sine usu isocyanatis toxici praeparatur et nunc in forma spumae, tunicae, tenaces, elastomoris et aliorum productorum inspicitur, et amplis prospectus applicationis habet. Plerique autem eorum adhuc laboratorium investigationem circumscribuntur et nulla magna-scala productio est. Praeter, cum signis viventium hominum emendationem et continuum incrementum postulationis, NIP cum una functione vel multiplicia functionibus facta est momenti investigationis directionis, ut antibacterial, sui reparatio, figura memoriae, flamma retardatur, calor resistentia et sic porro. Futura ergo investigatio debet comprehendere quomodo per cardines machinarum industrialium erumpere et pergere ad directionem praeparationis functionis NIPU explorare.
Post tempus: Aug-29-2024