नॉन-आइसोसाइनेट पॉलीयुरेथेन पर अनुसंधान प्रगति
1937 में इनके परिचय के बाद से, पॉलीयुरेथेन (PU) सामग्रियों का परिवहन, निर्माण, पेट्रोकेमिकल्स, वस्त्र, यांत्रिक और विद्युत अभियांत्रिकी, अंतरिक्ष, स्वास्थ्य सेवा और कृषि सहित विभिन्न क्षेत्रों में व्यापक अनुप्रयोग हुआ है। इन सामग्रियों का उपयोग फोम प्लास्टिक, फाइबर, इलास्टोमर, जलरोधक एजेंट, सिंथेटिक चमड़ा, कोटिंग्स, चिपकने वाले पदार्थ, फ़र्श सामग्री और चिकित्सा आपूर्ति जैसे रूपों में किया जाता है। पारंपरिक PU मुख्य रूप से दो या दो से अधिक आइसोसाइनेट के साथ-साथ वृहद आणविक पॉलीओल और छोटे आणविक श्रृंखला विस्तारकों से संश्लेषित किया जाता है। हालांकि, आइसोसाइनेट की अंतर्निहित विषाक्तता मानव स्वास्थ्य और पर्यावरण के लिए महत्वपूर्ण जोखिम पैदा करती है; इसके अलावा, वे आमतौर पर फॉस्जीन - एक अत्यधिक विषैले अग्रदूत - और संबंधित अमाइन कच्चे माल से प्राप्त होते हैं।
आधुनिक रासायनिक उद्योग द्वारा हरित और सतत विकास पद्धतियों को अपनाए जाने के मद्देनजर, शोधकर्ता आइसोसाइनेट के स्थान पर पर्यावरण के अनुकूल संसाधनों का उपयोग करने पर अधिक ध्यान केंद्रित कर रहे हैं, साथ ही गैर-आइसोसाइनेट पॉलीयुरेथेन (एनआईपीयू) के संश्लेषण के लिए नए संश्लेषण मार्गों की खोज कर रहे हैं। यह शोधपत्र एनआईपीयू के निर्माण के विभिन्न तरीकों का परिचय देता है, साथ ही विभिन्न प्रकार के एनआईपीयू में हुई प्रगति की समीक्षा करता है और उनके भविष्य की संभावनाओं पर चर्चा करता है, ताकि आगे के शोध के लिए एक संदर्भ प्रदान किया जा सके।
1. गैर-आइसोसाइनेट पॉलीयुरेथेन का संश्लेषण
मोनोसाइक्लिक कार्बोनेट और एलिफैटिक डायमाइन के संयोजन से निम्न आणविक भार वाले कार्बामेट यौगिकों का पहला संश्लेषण 1950 के दशक में विदेशों में हुआ था—जो गैर-आइसोसाइनेट पॉलीयुरेथेन संश्लेषण की दिशा में एक महत्वपूर्ण मोड़ था। वर्तमान में एनआईपीयू के उत्पादन के लिए दो प्राथमिक पद्धतियाँ मौजूद हैं: पहली पद्धति में बाइनरी चक्रीय कार्बोनेट और बाइनरी एमीन के बीच चरणबद्ध योग अभिक्रियाएँ शामिल हैं; दूसरी पद्धति में डाययूरेथेन मध्यवर्ती के साथ-साथ डायोल युक्त पॉलिकंडेंसेशन अभिक्रियाएँ शामिल हैं जो कार्बामेट के भीतर संरचनात्मक आदान-प्रदान को सुगम बनाती हैं। डायमार्कोक्सिलेट मध्यवर्ती चक्रीय कार्बोनेट या डाइमिथाइल कार्बोनेट (डीएमसी) मार्गों से प्राप्त किए जा सकते हैं; मूल रूप से सभी विधियाँ कार्बोनिक अम्ल समूहों के माध्यम से अभिक्रिया करके कार्बामेट कार्यात्मकताओं का निर्माण करती हैं।
निम्नलिखित अनुभाग आइसोसाइनेट का उपयोग किए बिना पॉलीयुरेथेन के संश्लेषण के लिए तीन अलग-अलग दृष्टिकोणों पर विस्तार से चर्चा करते हैं।
1.1 द्विआधारी चक्रीय कार्बोनेट मार्ग
चित्र 1 में दर्शाए अनुसार, बाइनरी साइक्लिक कार्बोनेट को बाइनरी एमीन के साथ जोड़कर चरणबद्ध योग के माध्यम से एनआईपीयू का संश्लेषण किया जा सकता है।
मुख्य श्रृंखला संरचना में दोहराई जाने वाली इकाइयों के भीतर मौजूद कई हाइड्रॉक्सिल समूहों के कारण, इस विधि से आमतौर पर पॉलीβ-हाइड्रॉक्सिल पॉलीयुरेथेन (PHU) प्राप्त होता है। लीश एट अल. ने चक्रीय कार्बोनेट-टर्मिनेटेड पॉलीईथर के साथ-साथ बाइनरी एमीन और बाइनरी चक्रीय कार्बोनेट से प्राप्त छोटे अणुओं का उपयोग करके पॉलीईथर PHU की एक श्रृंखला विकसित की और इनकी तुलना पॉलीईथर PU तैयार करने की पारंपरिक विधियों से की। उनके निष्कर्षों से पता चला कि PHU के भीतर हाइड्रॉक्सिल समूह नरम/कठोर खंडों में स्थित नाइट्रोजन/ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ आसानी से हाइड्रोजन बंध बनाते हैं; नरम खंडों में भिन्नताएँ हाइड्रोजन बंध व्यवहार के साथ-साथ सूक्ष्म चरण पृथक्करण की डिग्री को भी प्रभावित करती हैं, जो अंततः समग्र प्रदर्शन विशेषताओं को प्रभावित करती हैं।
आमतौर पर 100 डिग्री सेल्सियस से कम तापमान पर की जाने वाली इस प्रक्रिया में कोई उप-उत्पाद उत्पन्न नहीं होता है, जिससे यह नमी के प्रति अपेक्षाकृत कम संवेदनशील होती है और वाष्पशीलता से मुक्त स्थिर उत्पाद प्राप्त होते हैं। हालांकि, इसके लिए डाइमिथाइल सल्फोक्साइड (डीएमएसओ), एन,एन-डाइमिथाइलफॉर्मामाइड (डीएमएफ) आदि जैसे प्रबल ध्रुवीयता वाले कार्बनिक विलायकों की आवश्यकता होती है। इसके अतिरिक्त, एक दिन से लेकर पांच दिनों तक की लंबी प्रतिक्रिया अवधि के कारण अक्सर कम आणविक भार प्राप्त होते हैं, जो लगभग 30 किलो ग्राम/मोल की सीमा से नीचे रह जाते हैं। इससे बड़े पैमाने पर उत्पादन चुनौतीपूर्ण हो जाता है, जिसका मुख्य कारण इससे जुड़ी उच्च लागत और परिणामी पीएचयू द्वारा प्रदर्शित अपर्याप्त मजबूती है, हालांकि इसके अनुप्रयोग कई क्षेत्रों में आशाजनक हैं, जैसे कि अवमंदन सामग्री, आकार स्मृति संरचनाएं, चिपकने वाले सूत्र, कोटिंग समाधान, फोम आदि।
1.2 मोनोसाइक्लिक कार्बोनेट मार्ग
मोनोसाइक्लिक कार्बोनेट, डायमाइन के साथ सीधे प्रतिक्रिया करके हाइड्रॉक्सिल एंड-ग्रुप्स वाला डाइकार्बामेट बनाता है, जो फिर डायोल के साथ विशेष ट्रांसएस्टरीफिकेशन/पॉलीकंडेंसेशन इंटरैक्शन से गुजरता है, जिससे अंततः एक एनआईपीयू उत्पन्न होता है जो संरचनात्मक रूप से पारंपरिक समकक्षों के समान होता है, जिसे चित्र 2 के माध्यम से दृश्य रूप से दर्शाया गया है।
सामान्यतः उपयोग किए जाने वाले मोनोसाइक्लिक वेरिएंट में एथिलीन और प्रोपाइलीन कार्बोनेटेड सब्सट्रेट शामिल हैं, जिसमें बीजिंग यूनिवर्सिटी ऑफ केमिकल टेक्नोलॉजी में झाओ जिंगबो की टीम ने विभिन्न डायमाइन का उपयोग करते हुए उक्त चक्रीय संस्थाओं के विरुद्ध प्रतिक्रिया कराई और प्रारंभ में विभिन्न संरचनात्मक डाइकार्बामेट मध्यवर्ती प्राप्त किए, जिसके बाद पॉलीटेट्राहाइड्रोफ्यूरेनेडियोल/पॉलीथर-डायोल का उपयोग करते हुए संघनन चरणों में आगे बढ़े, जिसके परिणामस्वरूप संबंधित उत्पाद श्रृंखलाओं का सफल निर्माण हुआ, जो प्रभावशाली तापीय/यांत्रिक गुणों को प्रदर्शित करते हैं, जिनका गलनांक लगभग 125~161°C की सीमा तक पहुँचता है, तन्यता शक्ति लगभग 24MPa तक पहुँचती है और बढ़ाव दर लगभग 1476% तक पहुँचती है। वांग एट अल. ने इसी प्रकार डीएमसी को क्रमशः हेक्सामेथिलीनडायमाइन/साइक्लोकार्बोनेटेड अग्रदूतों के साथ मिलाकर हाइड्रॉक्सी-टर्मिनेटेड डेरिवेटिव्स का संश्लेषण किया, जिन्हें बाद में ऑक्सालिक/सेबेसिक एसिड, एडिपिक एसिड-टेरेफ्थालिक जैसे बायोबेस्ड डाइबेसिक एसिड के अधीन किया गया, जिससे 13k~28k g/mol की रेंज में तन्यता शक्ति, 9~17 MPa की रेंज में उतार-चढ़ाव और 35%~235% की रेंज में बढ़ाव प्रदर्शित करने वाले अंतिम उत्पाद प्राप्त हुए।
सामान्य परिस्थितियों में, लगभग 80° से 120° सेल्सियस के तापमान पर, साइक्लोकार्बोनिक एस्टर उत्प्रेरक की आवश्यकता के बिना प्रभावी ढंग से क्रियाशील होते हैं। इसके बाद होने वाले ट्रांसएस्टरीफिकेशन में आमतौर पर ऑर्गेनोटिन-आधारित उत्प्रेरक प्रणालियों का उपयोग किया जाता है, जिससे इष्टतम प्रक्रिया सुनिश्चित होती है और तापमान 200° से अधिक नहीं होता है। केवल डायोलिक इनपुट को लक्षित करने वाले संघनन प्रयासों से परे, स्व-पॉलिमराइजेशन/डीग्लाइकोलिसिस की क्षमता वांछित परिणामों की प्राप्ति में सहायक होती है, जिससे यह पद्धति स्वाभाविक रूप से पर्यावरण के अनुकूल बन जाती है और मुख्य रूप से मेथनॉल/छोटे-अणु-डायोलिक अवशेष उत्पन्न करती है, इस प्रकार भविष्य के लिए व्यवहार्य औद्योगिक विकल्प प्रस्तुत करती है।
1.3 डाइमिथाइल कार्बोनेट मार्ग
डीएमसी एक पारिस्थितिक रूप से सुरक्षित/गैर-विषाक्त विकल्प का प्रतिनिधित्व करता है जिसमें कई सक्रिय कार्यात्मक घटक शामिल हैं, जिनमें मिथाइल/मेथॉक्सी/कार्बोनिल संरचनाएं शामिल हैं, जो प्रतिक्रियाशीलता प्रोफाइल को काफी हद तक बढ़ाती हैं, जिससे प्रारंभिक जुड़ाव संभव हो पाता है जहां डीएमसी सीधे डायमाइन के साथ परस्पर क्रिया करके छोटे मिथाइल-कार्बामेट-समाप्त मध्यवर्ती बनाता है, जिसके बाद अतिरिक्त छोटे-श्रृंखला-विस्तारक-डायोलिक/बड़े-पॉलीओल घटकों को शामिल करते हुए पिघलने-संघनन क्रियाएं होती हैं, जिससे अंततः वांछित बहुलक संरचनाओं का उद्भव होता है, जिसे चित्र 3 के माध्यम से दर्शाया गया है।
दीपा एट अल ने सोडियम मेथॉक्साइड उत्प्रेरण का लाभ उठाते हुए, विभिन्न मध्यवर्ती संरचनाओं को व्यवस्थित करके, लक्षित विस्तारों को शामिल करते हुए, समतुल्य कठोर-खंड संरचनाओं की श्रृंखला तैयार की, जिनका आणविक भार लगभग (3 ~ 20) x 10^3 ग्राम/मोल और काजल संक्रमण तापमान (-30 ~ 120 डिग्री सेल्सियस) तक था। पैन डोंगडोंग ने डीएमसी हेक्सामेथिलीन-डायमिनोपॉलीकार्बोनेट-पॉलीअल्कोहल से युक्त रणनीतिक युग्मों का चयन किया, जिससे उल्लेखनीय परिणाम प्राप्त हुए, जिनमें तन्यता-शक्ति मेट्रिक्स 10-15 एमपीए के बीच और बढ़ाव अनुपात 1000%-1400% के करीब था। विभिन्न श्रृंखला-विस्तारित प्रभावों से संबंधित जांच-पड़ताल से पता चला कि जब परमाणु संख्या समता ने समरूपता बनाए रखी, तो ब्यूटेनडायल/हेक्सेनडायल के चयन को प्राथमिकता दी गई, जिससे श्रृंखलाओं में देखी गई व्यवस्थित क्रिस्टलीयता में वृद्धि हुई। सराज़िन के समूह ने लिग्निन/डीएमसी को हेक्साहाइड्रॉक्सीएमीन के साथ एकीकृत करके कंपोजिट तैयार किए, जिन्होंने 230℃ पर प्रसंस्करण के बाद संतोषजनक यांत्रिक गुण प्रदर्शित किए। डायज़ोमोनोमर संयोजन का लाभ उठाते हुए गैर-आइसोसाइनेट-पॉलीयूरिया प्राप्त करने के उद्देश्य से किए गए अतिरिक्त अन्वेषणों से विनाइल-कार्बोनेशियस समकक्षों पर संभावित पेंट अनुप्रयोगों के लिए तुलनात्मक लाभों की उम्मीद है, जो लागत-प्रभावशीलता/व्यापक स्रोत विकल्पों को उजागर करते हैं। थोक-संश्लेषित पद्धतियों के संबंध में उचित परिश्रम के लिए आमतौर पर उच्च तापमान/निर्वात वातावरण की आवश्यकता होती है, जिससे विलायक की आवश्यकता समाप्त हो जाती है और अपशिष्ट प्रवाह कम हो जाता है, जो मुख्य रूप से केवल मेथनॉल/छोटे-अणु-डायोलिक अपशिष्टों तक सीमित होता है, जिससे समग्र रूप से हरित संश्लेषण प्रतिमान स्थापित होते हैं।
2. नॉन-आइसोसाइनेट पॉलीयुरेथेन के विभिन्न नरम खंड
2.1 पॉलीथर पॉलीयुरेथेन
पॉलीथर पॉलीयुरेथेन (पीईयू) का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है क्योंकि इसमें सॉफ्ट सेगमेंट रिपीट यूनिट्स में ईथर बॉन्ड की कम सामंजस्य ऊर्जा, आसान रोटेशन, उत्कृष्ट कम तापमान लचीलापन और हाइड्रोलिसिस प्रतिरोध होता है।
केबीर एट अल. ने डीएमसी, पॉलीइथिलीन ग्लाइकॉल और ब्यूटेनडायल को कच्चे माल के रूप में उपयोग करके पॉलीथर पॉलीयुरेथेन का संश्लेषण किया, लेकिन इसका आणविक भार कम (7500 ~ 14800 ग्राम/मोल), तापमान तरंगदैर्ध्य 0℃ से कम और गलनांक भी कम (38 ~ 48℃) था, और इसकी मजबूती और अन्य संकेतक उपयोग की आवश्यकताओं को पूरा करने में असमर्थ थे। झाओ जिंगबो के शोध समूह ने एथिलीन कार्बोनेट, 1, 6-हेक्सानेडियामाइन और पॉलीइथिलीन ग्लाइकॉल का उपयोग करके पीईयू का संश्लेषण किया, जिसका आणविक भार 31000 ग्राम/मोल, तन्यता शक्ति 5 ~ 24 एमपीए और विखंडन पर बढ़ाव 0.9% ~ 1388% है। संश्लेषित सुगंधित पॉलीयुरेथेन श्रृंखला का आणविक भार 17 300 ~ 21 000 ग्राम/मोल है, Tg -19 ~ 10℃ है, गलनांक 102 ~ 110℃ है, तन्यता शक्ति 12 ~ 38 एमपीए है, और 200% स्थिर बढ़ाव की लोचदार पुनर्प्राप्ति दर 69% ~ 89% है।
झेंग लिउचुन और ली चुनचेंग के शोध समूह ने डाइमिथाइल कार्बोनेट और 1,6-हेक्सामेथिलीनडायमाइन के साथ मध्यवर्ती 1,6-हेक्सामेथिलीनडायमाइन (BHC) तैयार किया, और विभिन्न छोटे अणुओं, सीधी श्रृंखला वाले डायोल और पॉलीटेट्राहाइड्रोफ्यूरेनडायोल (Mn=2000) के साथ पॉलिकंडेंसेशन किया। गैर-आइसोसाइनेट मार्ग से पॉलीईथर पॉलीयुरेथेन (NIPEU) की एक श्रृंखला तैयार की गई, और अभिक्रिया के दौरान मध्यवर्ती पदार्थों के क्रॉसलिंकिंग की समस्या का समाधान किया गया। NIPEU और 1,6-हेक्सामेथिलीन डाइसोसाइनेट द्वारा तैयार किए गए पारंपरिक पॉलीईथर पॉलीयुरेथेन (HDIPU) की संरचना और गुणों की तुलना की गई, जैसा कि तालिका 1 में दिखाया गया है।
| नमूना | कठोर खंड द्रव्यमान अंश/% | आणविक भार/(ग्राम)·मोल^(-1)) | आणविक भार वितरण सूचकांक | तन्यता सामर्थ्य/एमपीए | तोड़ने पर बढ़ावा/% |
| एनआईपीईयू30 | 30 | 74000 | 1.9 | 12.5 | 1250 |
| एनआईपीईयू40 | 40 | 66000 | 2.2 | 8.0 | 550 |
| एचडीआईपीयू30 | 30 | 46000 | 1.9 | 31.3 | 1440 |
| एचडीआईपीयू40 | 40 | 54000 | 2.0 | 25.8 | 1360 |
तालिका नंबर एक
तालिका 1 में दर्शाए गए परिणाम बताते हैं कि NIPEU और HDIPU के बीच संरचनात्मक अंतर मुख्य रूप से कठोर खंड के कारण हैं। NIPEU की पार्श्व अभिक्रिया से उत्पन्न यूरिया समूह कठोर खंड की आणविक श्रृंखला में अनियमित रूप से समाहित हो जाता है, जिससे कठोर खंड टूटकर व्यवस्थित हाइड्रोजन बंध बनाता है। इसके परिणामस्वरूप कठोर खंड की आणविक श्रृंखलाओं के बीच हाइड्रोजन बंध कमजोर हो जाते हैं और कठोर खंड की क्रिस्टलीयता कम हो जाती है, जिससे NIPEU का चरण पृथक्करण कम होता है। फलस्वरूप, इसके यांत्रिक गुण HDIPU की तुलना में काफी खराब हैं।
2.2 पॉलिएस्टर पॉलीयुरेथेन
पॉलिएस्टर डायोल को सॉफ्ट सेगमेंट के रूप में उपयोग करने वाले पॉलिएस्टर पॉलीयुरेथेन (PETU) में अच्छी जैव अपघटनीयता, जैव अनुकूलता और यांत्रिक गुण होते हैं, और इसका उपयोग ऊतक इंजीनियरिंग स्कैफोल्ड तैयार करने के लिए किया जा सकता है, जो एक जैव चिकित्सा सामग्री है जिसमें अनुप्रयोग की अपार संभावनाएं हैं। सॉफ्ट सेगमेंट में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले पॉलिएस्टर डायोल पॉलीब्यूटिलीन एडिपेट डायोल, पॉलीग्लाइकॉल एडिपेट डायोल और पॉलीकैप्रोलैक्टोन डायोल हैं।
इससे पहले, रोकिस्की एट अल. ने एथिलीन कार्बोनेट की डायमाइन और विभिन्न डायोल (1, 6-हेक्सेनडायोल, 1, 10-एन-डोडेकानोल) के साथ अभिक्रिया कराकर विभिन्न एनआईपीयू प्राप्त किए, लेकिन संश्लेषित एनआईपीयू का आणविक भार और टीजी कम था। फरहादियन एट अल. ने सूरजमुखी के बीज के तेल को कच्चे माल के रूप में उपयोग करके पॉलीसाइक्लिक कार्बोनेट तैयार किया, फिर इसे जैव-आधारित पॉलीएमाइन के साथ मिलाया, एक प्लेट पर लेपित किया और 90 ℃ पर 24 घंटे तक उपचारित करके थर्मोसेटिंग पॉलिएस्टर पॉलीयुरेथेन फिल्म प्राप्त की, जिसने अच्छी तापीय स्थिरता प्रदर्शित की। दक्षिण चीन प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के झांग लिकुन के शोध समूह ने डायमाइन और चक्रीय कार्बोनेट की एक श्रृंखला को संश्लेषित किया, और फिर जैव-आधारित डाइबेसिक एसिड के साथ संघनित करके जैव-आधारित पॉलिएस्टर पॉलीयुरेथेन प्राप्त किया। चीनी विज्ञान अकादमी के निंगबो इंस्टीट्यूट ऑफ मैटेरियल्स रिसर्च में झू जिन के शोध समूह ने हेक्साडायमाइन और विनाइल कार्बोनेट का उपयोग करके डायमिनोडायल हार्ड सेगमेंट तैयार किया, और फिर जैव-आधारित असंतृप्त द्विक्षारक अम्ल के साथ पॉलिकंडेंसेशन करके पॉलिएस्टर पॉलीयुरेथेन की एक श्रृंखला प्राप्त की, जिसका उपयोग पराबैंगनी उपचार के बाद पेंट के रूप में किया जा सकता है [23]। झेंग लियुचुन और ली चुनचेंग के शोध समूह ने एडिपिक अम्ल और चार एलिफैटिक डायोल (ब्यूटेनडायल, हेक्साडायल, ऑक्टेनडायल और डेकेनडायल) का उपयोग करके संबंधित पॉलिएस्टर डायोल को सॉफ्ट सेगमेंट के रूप में तैयार किया; एलिफैटिक डायोल के कार्बन परमाणुओं की संख्या के नाम पर नामित गैर-आइसोसाइनेट पॉलिएस्टर पॉलीयुरेथेन (पीईटीयू) का एक समूह, बीएचसी और डायोल द्वारा तैयार किए गए हाइड्रॉक्सी-सील्ड हार्ड सेगमेंट प्रीपॉलिमर के साथ मेल्ट पॉलिकंडेंसेशन द्वारा प्राप्त किया गया था। पीईटीयू के यांत्रिक गुण तालिका 2 में दर्शाए गए हैं।
| नमूना | तन्यता सामर्थ्य/एमपीए | प्रत्यास्थ मापांक/एमपीए | तोड़ने पर बढ़ावा/% |
| 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 |
| पीईटीयू10 | 8.8±0.1 | 52±5 | 137±23 |
तालिका 2
परिणामों से पता चलता है कि PETU4 के नरम खंड में कार्बोनिल घनत्व सबसे अधिक है, कठोर खंड के साथ हाइड्रोजन बंध सबसे मजबूत है, और चरण पृथक्करण की डिग्री सबसे कम है। नरम और कठोर दोनों खंडों का क्रिस्टलीकरण सीमित है, जिसके कारण इनका गलनांक और तन्यता शक्ति कम है, लेकिन विखंडन पर आवर्धन सबसे अधिक है।
2.3 पॉलीकार्बोनेट पॉलीयुरेथेन
पॉलीकार्बोनेट पॉलीयुरेथेन (पीसीयू), विशेष रूप से एलिफैटिक पीसीयू, उत्कृष्ट जल अपघटन प्रतिरोध, ऑक्सीकरण प्रतिरोध, अच्छी जैविक स्थिरता और जैव अनुकूलता प्रदर्शित करता है, और जैव चिकित्सा के क्षेत्र में इसके अनुप्रयोग की अच्छी संभावनाएं हैं। वर्तमान में, तैयार किए गए अधिकांश एनआईपीयू में पॉलीईथर पॉलीओल्स और पॉलिएस्टर पॉलीओल्स का उपयोग सॉफ्ट सेगमेंट के रूप में किया जाता है, और पॉलीकार्बोनेट पॉलीयुरेथेन पर शोध रिपोर्टें बहुत कम हैं।
दक्षिण चीन प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय में तियान हेंगशुई के शोध समूह द्वारा तैयार किए गए गैर-आइसोसाइनेट पॉलीकार्बोनेट पॉलीयुरेथेन का आणविक भार 50,000 ग्राम/मोल से अधिक है। इस बहुलक के आणविक भार पर अभिक्रिया परिस्थितियों के प्रभाव का अध्ययन किया गया है, लेकिन इसके यांत्रिक गुणों के बारे में कोई जानकारी नहीं दी गई है। झेंग लियुचुन और ली चुनचेंग के शोध समूह ने डीएमसी, हेक्सेनडायमाइन, हेक्साडायल और पॉलीकार्बोनेट डायोल का उपयोग करके पीसीयू तैयार किया और कठोर खंड दोहराव इकाई के द्रव्यमान अंश के अनुसार इसे पीसीयू नाम दिया। इसके यांत्रिक गुण सारणी 3 में दर्शाए गए हैं।
| नमूना | तन्यता सामर्थ्य/एमपीए | प्रत्यास्थ मापांक/एमपीए | तोड़ने पर बढ़ावा/% |
| पीसीयू18 | 17±1 | 36±8 | 665±24 |
| पीसीयू33 | 19±1 | 107±9 | 656±33 |
| पीसीयू46 | 21±1 | 150±16 | 407±23 |
| पीसीयू57 | 22±2 | 210±17 | 262±27 |
| पीसीयू67 | 27±2 | 400±13 | 63±5 |
| पीसीयू82 | 29±1 | 518±34 | 26±5 |
टेबल तीन
परिणामों से पता चलता है कि पीसीयू का आणविक भार उच्च है, जो 6×10⁴ से 9×10⁴ ग्राम/मोल तक है, गलनांक 137 ℃ तक है और तन्यता सामर्थ्य 29 एमपीए तक है। इस प्रकार के पीसीयू का उपयोग कठोर प्लास्टिक या इलास्टोमर के रूप में किया जा सकता है, जिसका जैव चिकित्सा क्षेत्र में (जैसे मानव ऊतक इंजीनियरिंग स्कैफोल्ड या हृदय संबंधी प्रत्यारोपण सामग्री) अच्छा अनुप्रयोग है।
2.4 हाइब्रिड नॉन-आइसोसाइनेट पॉलीयुरेथेन
हाइब्रिड नॉन-आइसोसाइनेट पॉलीयुरेथेन (हाइब्रिड एनआईपीयू) में एपॉक्सी राल, एक्रिलेट, सिलिका या सिलोक्सेन समूहों को पॉलीयुरेथेन के आणविक ढांचे में शामिल किया जाता है ताकि एक अंतर्भेदी नेटवर्क बन सके, पॉलीयुरेथेन के प्रदर्शन में सुधार हो सके या पॉलीयुरेथेन को विभिन्न कार्य प्रदान किए जा सकें।
फेंग युएलन और अन्य शोधकर्ताओं ने जैव-आधारित एपॉक्सी सोयाबीन तेल की CO2 के साथ अभिक्रिया कराकर पेंटामोनिक चक्रीय कार्बोनेट (CSBO) का संश्लेषण किया और इसमें अधिक कठोर श्रृंखला खंडों वाले बिस्फेनॉल ए डाइग्लिसिडिल ईथर (एपॉक्सी रेज़िन E51) को शामिल करके, एमीन के साथ ठोस किए गए CSBO से निर्मित NIPU को और बेहतर बनाया। इस आणविक श्रृंखला में ओलिक अम्ल/लिनोलिक अम्ल का एक लंबा लचीला श्रृंखला खंड होता है। इसमें अधिक कठोर श्रृंखला खंड भी होते हैं, जिससे इसकी यांत्रिक शक्ति और कठोरता दोनों ही उच्च स्तर की होती हैं। कुछ शोधकर्ताओं ने डाइएथिलीन ग्लाइकॉल बाइसाइक्लिक कार्बोनेट और डायमीन की दर-उद्भव अभिक्रिया द्वारा फ्यूरान अंत समूहों वाले तीन प्रकार के NIPU प्रीपॉलिमर का संश्लेषण किया और फिर असंतृप्त पॉलिएस्टर के साथ अभिक्रिया कराकर स्व-उपचार कार्य वाले एक नरम पॉलीयुरेथेन का निर्माण किया, तथा नरम NIPU की उच्च स्व-उपचार क्षमता को सफलतापूर्वक प्राप्त किया। हाइब्रिड एनआईपीयू में न केवल सामान्य एनआईपीयू की विशेषताएं होती हैं, बल्कि इसमें बेहतर आसंजन, अम्ल और क्षार संक्षारण प्रतिरोध, विलायक प्रतिरोध और यांत्रिक शक्ति भी हो सकती है।
3 आउटलुक
एनआईपीयू को विषैले आइसोसाइनेट के उपयोग के बिना तैयार किया जाता है, और वर्तमान में फोम, कोटिंग, चिपकने वाले पदार्थ, इलास्टोमर और अन्य उत्पादों के रूप में इसका अध्ययन किया जा रहा है, और इसके अनुप्रयोग की व्यापक संभावनाएं हैं। हालांकि, इनमें से अधिकांश अभी भी प्रयोगशाला अनुसंधान तक ही सीमित हैं, और बड़े पैमाने पर उत्पादन नहीं हो रहा है। इसके अलावा, लोगों के जीवन स्तर में सुधार और मांग में निरंतर वृद्धि के साथ, जीवाणुरोधी, स्व-मरम्मत, आकार स्मृति, अग्निरोधी, उच्च ताप प्रतिरोधकता आदि जैसे एकल या बहु-कार्यात्मक एनआईपीयू एक महत्वपूर्ण अनुसंधान दिशा बन गया है। इसलिए, भविष्य के अनुसंधान को औद्योगीकरण की प्रमुख समस्याओं को दूर करने और कार्यात्मक एनआईपीयू तैयार करने की दिशा में निरंतर खोज करने पर ध्यान केंद्रित करना चाहिए।
पोस्ट करने का समय: 29 अगस्त 2024