Poliüretan

Poliüretan, 1937 yılında Bayer tarafından sentetik elyaf (iplik) çalışmaları sırasında bulunmuş, İkinci Dünya Savaşı dolayısıyla bulunuşundan ancak 10-15 sene sonra gündelik hayatımıza girmiştir. Malzemenin flexible (yumuşak ve esnek) olmasının yanısıra kabarması, yani düşük yoğunluklu olması ilk olarak döşek/yatak dolgu malzemesi olarak kullanılmasını sağlamıştır. Günümüzde de poliüretanın en yaygın kullanım alanı yatak ve mobilya sektörüdür. Yumuşak süngerden başka sert köpükler ikinci büyük sınıfı oluştururlar. Bal peteğine benzer hücre yapısında olan sert köpüğün kapalı hücreye sahip tipleri ısı yalıtımında kullanılırlar. Buzdolabı ve metal çatı paneli üretimi bu tip yalıtım köpüğünün en yaygın iki örneğini teşkil eder. Bundan başka poliüretanlar; otomotiv, ayakkabı, yapıştırıcı, elastomer, elektrik reçinesi ve boya gibi endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Poliüretan bileşenleri, poliol ve izosiyanatlar, ham petrolün ana rafineri çıktısı olan Nafta’nın bir kaç basamaklı ve karışık prosesler sonucu işlenmesinden elde edilir. Kabaca flexible (esnek) ve rigid (sert) olarak ikiye ayrılabildiği gibi, hücre yapılı ve solid (amorf) olarak da sınıflandırılabilirler.

Poliüretan prosesi, kabaca poliol formülasyonu ve izosiyanat bileşenlerinin egzotermik olarak kimyasal reaksiyona girmesi sonucu oluşur. Polioldeki alkol (-OH) molekülleri, siyanat (-NCO) molekülleri ile bağlanarak polimerleşmeyi gerçekleştirir, bu arada izosiyanat ile poliolün içindeki suyun (-OH) birleşmesiyle üre ve karbondioksit gazı (CO2) oluşur. Üre malzemeye sertlik sağlarken CO2 malzemeyi kabartır. Daha fazla kabarma yani düşük yoğunluk hedeflenirse ilaveten fiziksel şişirici kimyasallar da kullanılır. Şişirici ajan olarak adlandırılan Metilen Klorid, Pentan türevleri, sıvı karbondioksit (CO2)veya kısmen su; bir yandan malzemeyi kabartıp yoğunluğu azaltırken diğer yandan ortamı soğuturlar. Şişirici ajanlar kimyasal reaksiyona girmeyip sadece fiziksel faz değişimi gösterirler, yani sıvı fazdan buhar (gaz) fazına geçerler. Zaten şişirme özelliği de bu sayede ortaya çıkar.

Polioller genel olarak polieter polioller ve poliester polioller olarak 2 ana gruba ayrılırken, izosiyanatlar da Toluylene Di Isocyanate (TDI) ve diphenyl Methane Di Isocyanate (MDI) başlıkları altında ele alınırlar. Bundan başka nispeten çok daha az kullanılan ve yüksek mukavemetli elastomer üretiminde önemli yer tutan Naphtalene Di Isocyanate (NDI) dan da bahsedilebilir.