Gielda wynalazków i projektów: Poliuretan z natury


26-10-2022 22:16:32

Polimery pochodzenia organicznego i ich kompozyty to ważny obecnie kierunek badań i technologii chemicznych. Jednym z najbardziej zaawansowanych ośrodków w tej dziedzinie jest Katedra Technologii Polimerów Wydziału Chemicznego Politechniki Gdańskiej.

Jest to obecnie jeden z największych wydziałów chemicznych w Polsce – kształci 2500 studentów i 150 doktorantów. Prowadzi wiele projektów badawczych, ma kategorię A+, co wskazuje na wysoki poziom prac i przyszłościowy potencjał. Wydział w momencie powstania specjalizował się w technologii gumy i kompozytów gumowych, obecnie ma wielokrotnie szersze pole badawcze.  

Na tegorocznych targach INTARG w Katowicach Katedra TP zyskała uznanie i wiele nagród za wynalazki związane z technologią biopolioli poliestrowych. Czym są te poliole (termin dziwny dla nieobeznanych z chemią organiczną)? To alkohole z wieloma grupami wodorotlenowymi, a więc polihydroksylowe. Znają je dietetycy, gdyż zastępują cukier w niskokalorycznej żywności. Są przy tym ważną klasa cząsteczek dla chemii polimerów, jako budulec do tworzenia związków chemicznych, w tym poliuretanów. Biologiczne poliole otrzymywane z olejów roślinnych modyfikuje się w celu stworzenia biologicznych poliuretanów, zamiast poliuretanów otrzymywanych z paliw kopalnych. Wdrożenie polioli opartych na naturalnych surowcach odnawialnych zwiększa zawartość odnawialnego węgla w końcowym materiale. Dlatego też użycie polioli odgrywa coraz większą rolę w światowej biogospodarce.

Biopianka do wszystkiego

Nowy sposób otrzymywania liniowych biopolioli poliestrowych opracowano, jako wynik pracy dr Pauliny Parchety-Szwindowskiej i prof. Janusza Datty. Sposób dotyczy wykorzystania monomerów pochodzenia naturalnego, łatwo dostępnych na rynku. Wynalazek ma zastosowanie w przemyśle tworzyw sztucznych do produkcji różnego rodzaju elastycznych poliuretanów – pianek, elastomerów, materiałów powłokotwórczych, farb, lakierów czy klejów. Poliole użyte jako komponent wpływają na właściwości uzyskanego produktu. Są to ciecze o wysokiej lepkości zakończone grupami hydroksylowymi lub częściowo aminowymi. Najważniejsze z nich to poliole polieterowe oraz poliestrowe. Poliole poliestrowe, w tym liniowe mają masę cząsteczkową od ok. 1000 do ok. 4000 g/mol oraz stanowią drugą grupę polioli o największym światowym zużyciu. Sposób cechuje się tym, że w pierwszym etapie przeprowadza się estryfikację z wykorzystaniem kwasu bursztynowego pochodzenia naturalnego oraz jednej z odmian glikolu, również naturalnego (albo 1,4-butanodiolu pochodzenia naturalnego), lub mieszaniną innej odmiany glikolu pochodzenia naturalnego z butanodiolem, zachowując odpowiedni stosunek molowy reagentów. Sposób ten pozwala na efektywne wytwarzanie liniowych biopolioli poliestrowych dzięki właściwemu doborowi składników i odpowiednich warunków prowadzenia reakcji. Sposób umożliwia otrzymywanie liniowych biopolioli poliestrowych o różnych, zaprojektowanych według zapotrzebowania, masach cząsteczkowych. Otrzymane biopoliole powinny mieć w swojej budowie więcej niż 2 grupy hydroksylowe –OH.

Już nie spłonie

W nurcie poszukiwań polimerowych materiałów niepalnych lokuje się sposób otrzymywania lanych poliuretanów o obniżonej palności. Chodzi tu o technologię produkcji materiałów poliuretanowych narażonych na bezpośrednie działanie ognia podczas użytkowania, a więc przede wszystkim w budownictwie i przemyśle. Poliuretany są trwałe i mają korzystne właściwości chemiczne i fizyczne, a więc są popularne w zastosowaniach gospodarczych. Niestety, większość poliuretanów jest łatwopalna. Niektóre uwalniają toksyczne gazy i dym podczas spalania. Dlatego bardzo ważną kwestia jest dobór odpowiednich składników obniżających palność. Syntezę materiałów o takich właściwościach przeprowadza się w wyniku reakcji, w której komponentami są poliole, diizocyjaniany i małocząsteczkowe przedłużacze łańcucha polimeru. Dodaje się je w niewielkiej ilości, jednak mają istotny wpływ na mechaniczne i fizykochemiczne właściwości lanych poliuretanów, jak sztywność, gęstość wiązań wodorowych, masę cząsteczkową. Oprócz kluczowych substratów do produkcji lanych poliuretanów wykorzystywane są często katalizatory lub dodatki , takie jak napełniacze, pochłaniacze wilgoci, opóźniacze palenia. Sposób, według wynalazku, pozwala na syntezę lanych poliuretanów o obniżonej palności w krótkim czasie, przy stosunkowo niskiej temperaturze, co przyczynia się do obniżenia kosztów syntezy. Wynalazek umożliwia otrzymanie materiałów o dobrych właściwościach przy zastosowaniu tylko trzech komponentów. Otrzymuje się poliuretan o zoptymalizowanej zawartości poliolu fosforowego, co ma znaczny wpływ na obniżenie palności. Właściwości te pozwalają na otrzymanie różnych materiałów poliuretanowych i do wytwarzania różnych odmian lanych polimerów uretanowych.

Istnieje realna szansa na wdrożenie nowych, ekologicznych poliuretanów. Polski Związek Producentów i Przetwórców Izolacji Poliuretanowych PUR i PIR „SIPUR” zrzesza 28 firm produkcyjno-handlowo-usługowych działających w Polsce. Niektóre z nich są potentatami międzynarodowymi. Asortyment jest ogromny: izolacje techniczne, natryski, płyty izolacyjne, płyty warstwowe, płyty SIP, rury preizolowane, surowce, komponenty i systemy oraz urządzenia do produkcji i obróbki poliuretanu.

Autorzy: Janusz Datta, Paulina Parcheta, Izabela Zagożdżon, Joanna Niesiobędzka.

jaz.

Komentuje Waldemar Rukść

eNOT.pl - Portal Naczelnej Organizacji Technicznej | eNOT.pl