بولي يوريثان
تاريخ تصنيعه

قام أوتو باير وزملاؤه في إي غه فاربن في ليفركوزن بألمانيا بتصنيع البوليوريثان لأول مرة في عام 1937. كان للبوليمرات الجديدة بعض المزايا عن اللدائن الموجودة التي تم تصنيعها عن طريق بلمرة الأولفينات أو عن طريق مبلمرات التكثيف، ولكنها لم تندرج تحت براءات الاختراع التي حصل عليها والاس هيوم كاروثرز لتصنبعه البوليستر. تم التركيز على الأعمال المبكرة لإنتاج الألياف والرغاوي المرنة ومتعدد اليوريتان على نطاق محدود كطلاء للطائرات خلال الحرب العالمية الثانية. أصبحت البوليسوسيانات متاحة تجاريًا في عام 1952، وبدأ إنتاج لدائن متعدد اليوريتان المرنة في عام 1954 باستخدام التولوين ديسوسيانات (تي دي آي) والبوليستر. كما استُخدمت هذه المواد لإنتاج رغوات جامدة ومطاط اللثة ولدائن البوليمر المرن، وأُنتجت أيضًا الألياف الخطية من الهيكساميثيلين دايزيوسيانات (HDI) والبيوتانديول(BDO).
أدخلت شركة دوبونت دو بونت في عام 1956 البولي إيثر بولييول، وبالتحديد التيتراميثيلين إيثر، وبدأت شركة باسف وشركة داو كيميكال ببيع البوليسيكلين جليكول في عام 1957. كان البولي إيثر بولييول أرخص وأسهل في التعامل، كما كان أكثر مقاومةً للمياه من البوليستر بوليول، وأصبح أكثر شعبية. كما بدأت كل من شركة يونيون كاربايد وموباي، وهي شركة مشتركة ضمن شركات مونسانتو الأمريكية وشركة باير، في صنع مواد كيماوية متعددة اليوريثان. وفي عام 1960، أُنتج أكثر من 45000 طن متري من رغاوي متعدد اليوريتان المرنة. سمح توافر عوامل نفخ الكلوروفلوروكان، البولي إيثر بولييول، والميثيلين دايفينيل باستخدام رغاوي متعدد اليوريتان الصلبة كمواد عازلة عالية الأداء. وفي عام 1967 ، أُدخلت رغاوي البوليسيانيورينات الجامدة في صناعة اليوريتان المعدل، مما وفّر مقاومة حرارية أفضل ومقاومة للاشتعال. وخلال الستينيات، أُنتجت مكونات السلامة الداخلية للسيارات، مثل الألواح وألواح الأبواب، بواسطة جلود لدائن حرارية مملؤة برغاوي شبه صلبة من متعدد اليوريتان.
وفي عام 1969، عرضت باير سيارة بلاستيكية الصنع بالكامل في دوسلدورف بألمانيا. تم تصنيع أجزاء من هذه السيارة، مثل اللفة والألواح، باستخدام عملية جديدة تسمى حقن حقن التفاعل (RIM)، حيث تم خلط المواد المتفاعلة ومن ثم حقنها في قالب. أدت إضافة مواد الحشو، مثل الزجاج المطحون، والميكا، والألياف المعدنية المعالجة، إلى تعزيز تلك العملية، الذي قدم تحسينات في معامل الثني، وخفض معامل التمدد الحراري مما وفّر استقرار حراري أفضل. استُخدمت هذه التقنية لتصنيع أول سيارة من البلاستيك في الولايات المتحدة تحت رعاية شركة بونتياك فيرو في عام 1983. حدثت تعديلات أُخرى في الصلابة من خلال دمج الحصائر الزجاجية المسبقة الصنع في تجويف قالب RIM، والمعروف أيضًا على نطاق واسع باسم صب حقن اللدائن، أو الحقن الهيكلي.
وابتداءً من أوائل الثمانينيات، استُخدمت رغاوي مرنة متناهية الصغر في الماء لتغليف جوانات لألواح السيارات وأختام فلتر الهواء، واستبدال بوليمرات كلوريد متعدد الفاينيل PVC. اكتسبت رغاوي متعدد اليوريتان شعبية في عالم السيارات، وتُستخدم الآن في تطبيقات تصفية الزيت ذات درجة الحرارة العالية.
تُصنّع رغوة متعدد اليوريتان في بعض الأحيان (بما في ذلك المطاط الرغوي) باستخدام كميات صغيرة من عوامل النفث لإعطاء رغوة أقل كثافة، وامتصاص طاقة وعزل حراري أفضل. وفي أوائل التسعينيات، قيّد بروتوكول مونتريال استخدام العديد من عوامل احتواء الكلور المحتوية على الكلور مثل ثلاثي كلورو فلورو الميثان بسبب تأثيرها على استنفاد طبقة الأوزون. وبحلول أواخر التسعينيات، كانت عوامل النفث مثل ثاني أكسيد الكربون، والبنتان، و2،1،1،1-رباعي فلورو الإيثان و 1، 1، 3، 3، 3-خماسي فلورو الميثان تُستخدم على نطاق واسع في أمريكا الشمالية والاتحاد الأوروبي، على الرغم من أن عوامل النفث المكلورة ظلت قيد الاستخدام في العديد من البلدان النامية.
وغالبًا ما تُسمى منتجات البولي يوريثين ببساطة «اليوريثانات»، ولكن لا ينبغي الخلط بينها وبين كربامات الإيثيل، والتي تسمى أيضًا اليوريثانات. لا تحتوي مركبات البولي يوريثين ولا تَنتُج من كربامات الإيثيل.
طُوّر البولي يوريثين القائم على أساس أيزوسيانيت (NIPUs) للتخفيف من المخاوف الصحية والبيئية المرتبطة باستخدام الآيزو سيانات لتجميع متعدد اليوريتان.