Poliüretan yanmazlık dayanımı için asetofenon formaldehit reçinesinin s-triazon bileşiği ile reaksiyonu

Günümüzde; alev geciktiricilerin kullanımı, özellikle plastikler günlük hayatımızın önemli bir parçası olduğu için önemli derecede artmaktadır. Alev geçiktirici olarak kullanılan malzemeler genel olarak; brom, klor, metal hidroksit, azot esaslı, fosfor içerikli veya karışım halinde yapılardır. Alev geciktiricilerin yıllık tüketimi dünya pazarında 1,5 milyondan fazladır. Maliyeti ise yaklaşık 2,4 milyar dolar tutarındadır. Alev geciktiricilerin Pazar payının her geçen gün olarak %5 oranında arttığı görülmektedir. Alev geciktiriciler inorganik veya organik yapılarda olabilirler. Bu kimyasallar bazen tek başına bazen katkı maddesi olarak, bazen ikili formülasyon şeklinde kullanılabilir. Buradaki en önemli nokta, bu alev geciktiricilerin polimer matrisinde halojen dağılımını sağlamaktır. Günümüzde klor ve brom bazlı alev geciktirici materyallerin kullanımı yanma sonucu çevreye ve insana zararlı gaz oluşumuna sebep olduğu için periyodik olarak 2000 yılından sonra kısıtlanmış veya yasaklanmıştır. Bu, kimyasal endüstrinin polimerde dağılımı iyi olan ve yanmadan sonra toksik atık üretmesi muhtemel olmayan yeni nesil alev geciktirici materyaller aramasını sağlamıştır. Poliüretanın 1937 yılına, I.G.'nin laboratuvarlarında Otto Bayer ve arkadaşları tarafından keşfedilmiştir. Farben, Leverkusen, Almanya'da. Alifatik diizosiyanat ve diamin oluşturan poliüre'den elde edilen PU ürünlerine, alifatik bir diizosiyanat ve glikolden elde edilen PU'nun ilgi çekici özelliklerine kadar başlanan çalışmalar yapılmıştır. Poliizosiyanatlar ticari ölçekte PU'nun II. Dünya Savaşı'ndan sonra toluen diizosiyanat (TDI) ve poliester poliollerinden üretilmesinin hemen ardından 1952 yılında piyasaya sürülmüştür. İzleyen yıllarda (1952-1954) Bayer tarafından farklı polyester-poliizosiyanat sistemleri geliştirildi. Düşük maliyet, kullanım kolaylığı ve geliştirilmiş hidrolitik stabilite gibi pek çok avantajları sayesinde Polyester polioller yavaş yavaş polieter poliollerle değiştirildi. Poli (tetrametilen eter) glikol (PTMG), 1956 yılında DuPont tarafından piyasaya sürülen ilk polieter poliolü olan tetrahidrofuranın polimerleştirilmesi yoluyla piyasaya sürülmüştür. Daha sonra, 1957'de BASF ve Dow Chemical polialkilen glikolleri üretti. PTMG ve 4,4'- difenilmetan diizosiyanat (MDI) ve etilen diamin bazında Lycra adı verilen bir Spandex lifi Dupont tarafından üretilmiştir.İzosiyanatlar, PU sentezi için gerekli olan bileşenlerdir. Bunlar, molekül başına iki veya daha fazla -NCO grubu içeren iki veya çok işlevli izosiyanatlardır. Bunlar, TDI, MDI, ksilen diizosiyanat (XDI), meta- tetrametilksiilen diizosiyanat (TMXDI), hidrojenlenmiş ksilen diizosiyanat (HXDI), naftalen 1,5-diizosiyanat (NDI), p-fenilen gibi doğal olarak alifatik, sikloalifatik, polisiklik veya aromatik olabilir Diizosiyanat (PPDI), 3,3'-dimetildifenil-4,4'- diizosiyanat (DDDI), 1,6 heksametilen diizosiyanat (HDI), 2,2,4- trimetilheksametilen diizosiyanat (TMDI), izoforon diizosiyanat (IPDI), 4 , 4'- disikloheksilmetan diizosiyanat (H12MDI), norbornan diizosiyanat (NDI), 4,4'- dibenzil diizosiyanat (DBDI). Şekil 1, bazı yaygın izosiyanat örneklerini göstermektedir. Birden fazla hidroksil grubu taşıyan maddeler, polioller olarak adlandırılır. Ayrıca hidroksil grupları ile birlikte ester, eter, amid, akrilik, metal, yarı metaloid ve diğer işlevsellikleri de içerebilirler. Polyester polioller (PEP) bir omurgada ester ve hidroksil gruplarından oluşur. Genellikle glikoller, yani etilen glikol, 1,4-bütan diol, 1,6-heksan diol ve bir dikarboksilik asit / anhidrid (alifatik veya aromatik) arasındaki yoğunlaşma reaksiyonu ile hazırlanırlar. PU'nun özellikleri ayrıca başlangıç PEP'sinin moleküler ağırlığının yanı sıra çapraz bağlanma derecesine de bağlıdır. Yüksek dallı PEP, iyi ısı ve kimyasal direnç ile sert PU ile sonuçlanırken, daha az dallı PEP, PU'ya düşük sıcaklıklarda iyi esneklik ve düşük kimyasal direnç kazandırır. Benzer şekilde, düşük molekül ağırlıklı polioller katı PU üretirken, yüksek molekül ağırlıklı uzun zincirli polyoller esnek PU üretirler. Doğal olarak oluşan KEP için mükemmel bir örnek Castor yağıdır. Diğer bitkisel yağlar (VO) kimyasal dönüşümlerle de KEP ile sonuçlanır. PEP, ester gruplarının varlığı nedeniyle hidrolize duyarlıdır ve bu da bunların mekanik özelliklerinin bozulmasına neden olur. Bu problem, az miktarda karbodiimidlerin eklenmesiyle aşılabilir. Genelde, reaktif tip alev geciktiriciler halojenlerden ve fosfordan oluşur. Fosfor içerikli alev geciktiriciler polimer matriksine inorganik katkı maddesi olarak katılabilir ya da polimer ana zincirine kovalent olarak bağlanarak malzemeye alev geciktirici özelliği kazandırır. Katı fazda fosfor içerikli alev geciktirici ısıtma veya yanma sırasında polimer zincirinde ya da matriksinde bulunan oksijen ile reaksiyona girer. Polimerin alev ile etkileşmesi sonucu fosfor bileşikleri fosforik asit oluşturur ve bu moleküllerin dimerleşmesi sonucu su molekülleri açığa çıkar ve pirofosfat yapıları oluşur. Katkı maddesinin kovalent olarak polimer matriksine bağlanması ya da monomerlerin alev geciktirici yapılar içermesi ve polimerizasyonda kullanılması "yanmaz polimerler" için yeni stratejilerin başında gelmektedir. Yüzlerce farklı alev geciktirici vardır. Genellikle kimyasal yapı ve özelliklere dayalı kategorilere ayrılırlar. Genel olarak, alev geciktiriciler, brom, klor, fosfor, azot, metaller veya bor içeren olup olmadıklarına göre gruplandırılmıştır. Bromlu alev geciktiriciler - Brin içerirler ve en çok kullanılan alev geciktiricilerdir. Elektronik, mobilya, yapı malzemeleri, vb. De dahil olmak üzere birçok tüketici malında kullanılır ve diğer etkiler arasında endokrin bozulmaya bağlıdır. Polybrominated difenil eterler (PBDE) PBDE'ler, eklenen ürünlere (mobilya, elektronik vb.) Kimyasal olarak bağlanmazlar, böylece bu ürünlerden kolaylıkla ayrılırlar ve hava ve toz girer. PBDE'ler doğum ağırlığını / boyunu düşürebilir ve nörolojik gelişimine engel olur. Tetrabromobisphenol A (TBBPA) Bilgisayar devre kartları ve elektronik yapmak için yaygın olarak kullanılır. Ayrıca bazı tekstil ve kağıtlarda veya diğer alev geciktiricilerde katkı olarak kullanılır. Heksabromosiklododekan (HBCD) Polistiren köpük yapı malzemelerinde öncelikle kullanılan katkı maddesi. İnsanlar için birincil tehlike, ürünlerin sızıntıya uğraması ve kapalı toz haline gelmesidir. Bazı gıda ürünlerinde düşük HBCD seviyeleri de bulunmuştur. Organofosfat alev geciktiriciler (OPFR'ler) PBDE'lerin aşamalı olarak devreye girmesiyle, bazı OPFR'ler yerini almıştır. Bu çalışmada, yanmazlık sağlamak amacıyla alendronik asit katkılı s-triazon ile modifiye edilmiş kondenzasyon ürünü asetofenon formaldehit reçinesi (AFR) poliüretan köpüklerin yapımında % 20 ve % 30 oranlarında poliole katılmış ve sonuç ürünlerin özellikleri incelenmiştir. AFR öncelikle bazik ortamda sentezlenmiştir. Daha sonra, üre,formaldehit ve alendronik asit karışımı ile elde edilen s-triazon bileşiği formaldehit ile reaksiyona sokularak, s-triazon metilolü oluşturulmuş ve hidroksil grupları vasıtasıyla modifiye AFR elde edilmiştir. S-triazon'un metilol türevleri, asit ortamında reçine ile daha büyük molekül ağırlıklı ürünler verir. Striazon / AFR mol oranı yaklaşık 1/5 olarak alınmıştır. Sonuç ürünler FTIR, 1HNMR, 13C-NMR, 31P-NMR, TGA ve UL94 analizleti ile karakterize edilmiştir. Yanma testlerinde, modifiye edilmiş reçinelerden yapılmış köpük belirli bir süre sonra kendiliğinden söner, sol taraftaki modifiye edilmemiş reçineden elde edilen poliüretan köpük tamamen karbonize oluncaya kadar yanmaya devam eder. Ayrıca modifiye edilmiş reçinelerden elde edilen köpükler katı bir yapıya sahiptir. Siklohekzanon - formaldehit reçineleri asit ve bazik ortamda başarıyla üretilebilir. Bununla birlikte, asetofenon - formaldehit reçinesi ancak potasyum hidroksit varlığında bazik ortamda üretilebilir. Asetif medyumda çok düşük verimle oluşan asetofenon - formaldehit reçinesi ve yumuşama noktası yaklaşık 20-25 ° C idi. Araştırmaya göre elde edilen sonuçlar şöyledir; Asetofenon - formaldehit reçinesi, bazik ortamda potasyum hidroksit varlığında verimli bir şekilde elde edilebilmektedir. Reçine sonradan modifikasyon yöntemi kullanılarak s-triazon bileşikleri ile modifiye edilebilmektedir. Reçinelerin modifikasyonunda kullanılan malzemeler, üre ve formaldehit gibi kolaylıkla temin edilebilir ve ucuz malzemelerdir. Reçinenin bileşimine bağlı olarak, reçinenin modifikasyonu, çözünürlük ve yanmazlık gibi bazı fiziksel özelliklerini değiştirebilmektedir. Modifiye AFR reçinesinin köpük poliüretan yanmazlığı üzerinde pozitif bir etkisi olduğu gözlenmiştir. Bu sonuçlar reçinenin yanmazlık alanında kullanımına katkı sağlayabilir.