تفاوت پلی یورتان آلیفاتیک و آروماتیک در چیست؟

پلی یورتان آلیفاتیک و آروماتیک چیست؟

پلی یورتان از واکنش ترکیبات دارای گروه ایزوسیانات با ترکیبات دارای هیدروژن فعال، معمولاً پلی ال ها، تشکیل می شود. نوع و ساختار این مواد اولیه می تواند ویژگی های نهایی پلیمر را تغییر دهد. اصطلاحات «آلیفاتیک» و «آروماتیک» در صنعت پوشش معمولاً برای اشاره به ساختار ایزوسیانات به کاررفته در پلی یورتان استفاده می شوند.

پلی یورتان آلیفاتیک چیست؟

در پلی یورتان آلیفاتیک، بخش ایزوسیاناتی از ترکیبات غیرآروماتیک ساخته شده است. این گروه می تواند شامل ساختارهای زنجیری یا سیکلوآلیفاتیک باشد؛ بنابراین آلیفاتیک بودن لزوماً به معنی خطی بودن کامل مولکول یا نبود هر نوع حلقه در ساختار نیست. نکته اصلی این است که گروه ایزوسیانات مستقیماً به یک حلقه آروماتیک متصل نباشد.

HDI،‏ IPDI و H12MDI از نمونه های شناخته شده ایزوسیانات های مورد استفاده برای تولید پلی یورتان های آلیفاتیک یا سیکلوآلیفاتیک هستند. این ساختارها به دلیل پایداری نوری بهتر، بیشتر در پوشش هایی بررسی می شوند که حفظ رنگ، شفافیت یا جلوه ظاهری آن ها اهمیت دارد.

پلی یورتان آروماتیک چیست؟

در پلی یورتان آروماتیک، گروه های ایزوسیانات به ساختاری دارای حلقه آروماتیک متصل اند. MDI و TDI از شناخته شده ترین ایزوسیانات های آروماتیک هستند. وجود این ساختار آروماتیک باعث می شود پلیمر رفتار متفاوتی در برابر نور و پرتو فرابنفش داشته باشد.

پلی یورتان آروماتیک الزاماً رزینی بی کیفیت یا ضعیف نیست. این مواد می توانند خواص مکانیکی، چسبندگی یا مقاومت مناسبی ایجاد کنند؛ اما در کاربردهایی که حفظ رنگ و ظاهر در معرض نور اهمیت دارد، احتمال تغییر رنگ آن ها باید در انتخاب رزین در نظر گرفته شود.

تفاوت ساختار شیمیایی پلی یورتان آلیفاتیک و آروماتیک

برای درک تفاوت این دو نوع پلی یورتان، باید محل قرارگیری گروه ایزوسیانات در ماده اولیه را بررسی کرد. در ایزوسیانات های آروماتیک، گروه واکنش پذیر ایزوسیانات به کربنی متصل است که بخشی از یک سامانه آروماتیک محسوب می شود. در انواع آلیفاتیک، این اتصال به یک بخش غیرآروماتیک انجام شده است.

مفهوم ساختار و پایداری ترکیبات دارای حلقه آروماتیک را می توان در مدخل آروماتیسیته بررسی کرد. در پلی یورتان، وجود چنین بخش هایی می تواند نحوه برهم کنش پلیمر با نور را تغییر دهد.

ساختار آروماتیک چگونه بر رفتار نوری اثر می گذارد؟

بخش های آروماتیک می توانند طول موج هایی از نور، به ویژه بخشی از پرتو فرابنفش، را جذب کنند. این جذب انرژی ممکن است واکنش های فتوشیمیایی و اکسیداسیونی را آغاز کند و به تشکیل گروه های رنگ زا در پلیمر منجر شود. نتیجه قابل مشاهده این فرایند معمولاً زردشدگی، تیره شدن یا تغییر تدریجی رنگ پوشش است.

چرا ساختار آلیفاتیک پایداری رنگ بیشتری دارد؟

پلی یورتان های ساخته شده از ایزوسیانات های آلیفاتیک معمولاً کروموفورهای آروماتیک حساس به نور را در بخش ایزوسیاناتی خود ندارند. به همین دلیل، میزان جذب نور و احتمال تشکیل محصولات رنگی در آن ها کمتر است و فیلم می تواند رنگ و شفافیت خود را برای مدت بیشتری حفظ کند.

البته ساختار ایزوسیانات تنها عامل مؤثر نیست. نوع پلی ال، رنگ دانه ها، پایدارکننده های نوری، جاذب های UV، ضخامت فیلم، دمای محیط و شدت تابش نیز بر سرعت تغییر ظاهر پوشش اثر می گذارند.

تفاوت زردشدگی و پایداری رنگ در انواع آلیفاتیک و آروماتیک

زردشدگی یکی از مهم ترین تفاوت های قابل مشاهده میان پلی یورتان آلیفاتیک و آروماتیک است. این موضوع به خصوص در پوشش های شفاف، سفید و رنگ های روشن اهمیت دارد؛ زیرا تغییر جزئی رنگ در چنین سطوحی سریع تر دیده می شود.

رفتار پلی یورتان آروماتیک در برابر نور

فیلم پلی یورتان آروماتیک ممکن است در زمان تولید ظاهر مناسبی داشته باشد، اما قرارگرفتن مداوم در معرض نور طبیعی یا مصنوعی می تواند به مرور رنگ آن را تغییر دهد. شدت و سرعت این تغییر به نوع ساختار آروماتیک، مدت تابش، دما، اکسیژن، ضخامت فیلم و وجود مواد پایدارکننده بستگی دارد.

زردشدگی در یک پوشش شفاف مستقیماً قابل مشاهده است. در پوشش های رنگی نیز ممکن است باعث تغییر ته رنگ، کدرشدن رنگ های روشن یا کاهش یکنواختی ظاهری سطح شود. رنگ دانه های تیره می توانند این تغییر را کمتر نمایان کنند، اما الزاماً از فرایند تخریب نوری جلوگیری نمی کنند.

رفتار پلی یورتان آلیفاتیک در برابر نور

پلی یورتان آلیفاتیک معمولاً رنگ اولیه و شفافیت خود را بهتر حفظ می کند و به همین دلیل برای لایه های نهایی شفاف، پوشش های سفید و سطوحی که جلوه ظاهری آن ها مهم است بیشتر مورد توجه قرار می گیرد.

بااین حال، عبارت «غیرزردشونده» نباید به معنی مصونیت کامل و دائمی در برابر تغییر رنگ تفسیر شود. هر پوشش پلیمری ممکن است تحت تابش شدید، گرما، آلودگی محیطی یا شرایط جوی طولانی مدت دچار تغییر شود. تفاوت در این است که ساختارهای آلیفاتیک معمولاً در مقایسه با انواع آروماتیک، پایداری رنگ بهتری نشان می دهند.

تفاوت مقاومت در برابر نور خورشید و شرایط جوی

مقاومت جوی فقط به زردشدگی محدود نمی شود. یک پوشش در محیط بیرونی هم زمان با پرتو فرابنفش، تغییرات دما، رطوبت، بارندگی، اکسیژن و آلودگی های محیطی مواجه است. این عوامل می توانند بر رنگ، جلا، انعطاف پذیری و سلامت سطح فیلم اثر بگذارند.

عملکرد ساختار آلیفاتیک در فضای بیرونی

پلی یورتان های آلیفاتیک معمولاً حفظ رنگ و جلای بهتری در برابر تابش دارند و به همین دلیل برای پوشش نهایی سطوح در معرض نور مورد توجه قرار می گیرند. این مزیت بیشتر به پایداری ظاهری مربوط است و نباید بدون بررسی اطلاعات فنی محصول به تمام خواص آن تعمیم داده شود.

عملکرد ساختار آروماتیک در فضای داخلی

در محیط های داخلی، زیر لایه های محافظ یا نقاطی که نور مستقیم و حفظ دقیق رنگ اهمیت کمتری دارد، پلی یورتان آروماتیک می تواند همچنان عملکرد قابل قبولی داشته باشد. انتخاب این ساختار باید براساس شرایط واقعی مواجهه و خواص مورد انتظار انجام شود، نه صرفاً عنوان شیمیایی رزین.

آیا زردشدگی به معنی ازبین رفتن کامل پوشش است؟

خیر. تغییر رنگ یک نشانه ظاهری است و همیشه به معنی افت هم زمان و یکسان تمام خواص مکانیکی یا محافظتی نیست. ممکن است فیلم تغییر رنگ داده باشد اما همچنان بخشی از چسبندگی یا مقاومت خود را حفظ کند. از طرف دیگر، نبود زردشدگی محسوس نیز به تنهایی سلامت کامل پوشش را ثابت نمی کند.

برای ارزیابی عملکرد بیرونی باید علاوه بر تغییر رنگ، معیارهایی مانند افت جلا، گچی شدن، ترک خوردگی، کاهش چسبندگی و تغییر خواص مکانیکی بررسی شوند. نتایج آزمون نیز باید با ضخامت فیلم، زیرآیند، آماده سازی سطح و شرایط اعمال تفسیر شوند.

آیا پلی یورتان آلیفاتیک همیشه مقاوم تر است؟

خیر. مهم ترین مزیت شناخته شده پلی یورتان آلیفاتیک، پایداری ظاهری بهتر در برابر نور و کاهش احتمال زردشدگی است؛ اما از این ویژگی نمی توان نتیجه گرفت که هر رزین آلیفاتیک در تمام معیارها از هر رزین آروماتیک مقاوم تر است.

خواصی مانند سختی، انعطاف پذیری، چسبندگی، مقاومت سایشی، مقاومت شیمیایی و مقاومت در برابر آب به مجموعه ای از عوامل وابسته اند. نوع پلی ال، وزن مولکولی، نسبت بخش سخت و نرم، تراکم اتصالات، افزودنی ها و شرایط تشکیل فیلم همگی می توانند عملکرد نهایی پوشش را تغییر دهند.

آلیفاتیک بودن بیشتر درباره پایداری ظاهری اطلاعات می دهد

وقتی یک پلی یورتان آلیفاتیک معرفی می شود، می توان انتظار داشت که ساختار آن در مقایسه با نمونه آروماتیک مشابه، ظرفیت بیشتری برای حفظ رنگ و ظاهر در برابر نور داشته باشد. بااین حال، این عنوان به تنهایی مقدار سختی، چسبندگی یا مقاومت شیمیایی محصول را مشخص نمی کند.

یک پلی یورتان آروماتیک می تواند خواص مکانیکی مناسبی داشته باشد

پلی یورتان های آروماتیک می توانند فیلم هایی با استحکام، چسبندگی یا مقاومت سایشی مناسب ایجاد کنند. محدودیت اصلی آن ها زمانی بیشتر نمایان می شود که سطح در معرض نور باشد و حفظ رنگ، شفافیت یا جلای اولیه اهمیت داشته باشد.

مقایسه باید میان گریدهای هم کاربرد انجام شود

مقایسه یک رزین آلیفاتیک نرم با یک رزین آروماتیک سخت، نتیجه قابل اتکایی درباره عملکرد کلی این دو خانواده ارائه نمی دهد. برای مقایسه صحیح باید گریدهایی با کاربرد، درصد جامد، سختی هدف، نوع زیرآیند و شرایط تشکیل فیلم نزدیک به یکدیگر بررسی شوند.

جدول مقایسه پلی یورتان آلیفاتیک و آروماتیک

جدول زیر تفاوت های عمومی این دو خانواده را نشان می دهد. این اطلاعات برای مقایسه اولیه مناسب است، اما جایگزین بررسی دیتاشیت و آزمون گرید انتخاب شده در فرمولاسیون نهایی نیست.

تفاوت هزینه در جدول یک الگوی عمومی است و نباید به عنوان قیمت قطعی در نظر گرفته شود. قیمت نهایی رزین به نوع ایزوسیانات، پلی ال، درصد جامد، فناوری تولید، افزودنی ها، حجم سفارش و شرایط بازار وابسته است.

پلی یورتان آلیفاتیک بهتر است یا آروماتیک؟

پاسخ به این سؤال به شرایط استفاده بستگی دارد. انتخاب مناسب باید براساس میزان مواجهه با نور، اهمیت حفظ رنگ، نوع پوشش، محل استفاده و خواص مورد انتظار فیلم انجام شود.

برای پوشش شفاف یا رنگ روشن

اگر پوشش نهایی شفاف، سفید یا دارای رنگ روشن باشد، تغییر رنگ سریع تر دیده می شود. در چنین شرایطی، ساختار آلیفاتیک معمولاً انتخاب مناسب تری برای حفظ ظاهر اولیه است.

برای سطح در معرض نور خورشید

در سطوحی که به طور مستقیم یا مداوم در معرض نور قرار دارند، پایداری نوری اهمیت بیشتری پیدا می کند. پلی یورتان آلیفاتیک در یک فرمولاسیون مناسب معمولاً ظرفیت بیشتری برای حفظ رنگ و جلا دارد.

برای محیط داخلی و دور از نور

اگر سطح در فضای داخلی، زیر لایه دیگر یا دور از تابش مستقیم قرار داشته باشد و تغییر جزئی رنگ اهمیت زیادی نداشته باشد، یک گرید آروماتیک با مشخصات فنی مناسب نیز می تواند بررسی شود.

برای کاربردهایی که خواص مکانیکی اولویت دارند

اگر اولویت اصلی چسبندگی، انعطاف پذیری، سختی یا مقاومت سایشی باشد، نمی توان فقط براساس آلیفاتیک یا آروماتیک بودن تصمیم گرفت. در این شرایط باید داده های فنی هر گرید و نتیجه آزمون روی زیرآیند واقعی بررسی شود.

برای پروژه هایی با محدودیت هزینه

ساختارهای آروماتیک در بسیاری از سیستم ها هزینه مواد اولیه کمتری دارند؛ اما انتخاب ارزان تر زمانی منطقی است که تغییر رنگ، کاهش شفافیت یا افت ظاهر برای کاربرد موردنظر مشکل ایجاد نکند. هزینه خرید اولیه باید در کنار عملکرد مورد انتظار ارزیابی شود.

ارتباط ساختار آلیفاتیک و آروماتیک با پلی یورتان پایه آب

اصطلاح «پایه آب» نحوه پراکنده بودن رزین در فاز آبی را توضیح می دهد، درحالی که اصطلاحات «آلیفاتیک» و «آروماتیک» به ساختار شیمیایی بخش هایی از پلیمر مربوط اند. بنابراین این طبقه بندی ها جایگزین یکدیگر نیستند.

یک دیسپرسیون پلی یورتان پایه آب می تواند براساس ایزوسیانات های آلیفاتیک، سیکلوآلیفاتیک یا آروماتیک طراحی شود. به همین دلیل، مشاهده عبارت «پایه آب» در نام محصول برای نتیجه گیری درباره پایداری نوری یا احتمال زردشدگی کافی نیست.

انتخاب رزین پلی یورتان پایه آب براساس پایداری نوری

اگر رزین برای یک پوشش شفاف، سفید، روشن یا در معرض نور انتخاب می شود، نوع ساختار ایزوسیاناتی باید در کنار درصد جامد، ویسکوزیته، سختی فیلم، حداقل دمای تشکیل فیلم و سازگاری با زیرآیند بررسی شود.

پس از مشخص شدن شرایط اعمال و خواص مورد انتظار، می توان مشخصات گریدهای موجود در دسته رزین پلی یورتان پایه آب را بررسی و با نیاز فرمولاسیون مقایسه کرد.

وجود ساختار آلیفاتیک می تواند نشانه ای از پایداری نوری بهتر باشد، اما انتخاب نهایی همچنان باید براساس دیتاشیت، نمونه سازی و آزمون فیلم روی زیرآیند واقعی انجام شود.

سؤالات متداول