البولي يوريا

البولي يوريا نوع من أنواع المطاط الصناعي يُشتق من ناتج تفاعل مكون إيزوسيانات مع مكون أميني . قد يكون الإيزوسيانات عطريًا أو أليفاتيًا . ويمكن أن يكون مونومرًا أو بوليمرًا أو أي شكل آخر من أشكال تفاعل الإيزوسيانات، أو شبه بوليمر أولي أو بوليمر أولي . ويمكن تصنيع البوليمر الأولي، أو شبه البوليمر الأولي، من راتنج بوليمري منتهي بمجموعة أمينية أو راتنج بوليمري منتهي بمجموعة هيدروكسيلية . ^{[ 1 ]}

قد يتكون مزيج الراتنج من راتنجات بوليمرية ذات نهايات أمينية، و/أو مُطيلات سلسلة ذات نهايات أمينية. لا تحتوي الراتنجات البوليمرية ذات النهايات الأمينية على أي مجموعات هيدروكسيل مُتعمدة . أي مجموعات هيدروكسيل موجودة هي نتيجة تحويل غير كامل إلى هذه الراتنجات. قد يحتوي مزيج الراتنج أيضًا على إضافات أو مكونات غير أساسية. قد تحتوي هذه الإضافات على مجموعات هيدروكسيل، مثل الأصباغ المُشتتة مُسبقًا في حامل بوليول . عادةً، لا يحتوي مزيج الراتنج على أي مُحفزات ، وذلك لأن التفاعل بين الإيزوسيانات والأمين سريع للغاية، وبالتالي لا يحتاج إلى مُحفز.

كلمة "بولي يوريا" مشتقة من الكلمتين اليونانيتين πολυ- (بولي) وتعني "كثير"؛ و ουρίας- (أورون) وتعني "التبول" (في إشارة إلى مادة اليوريا الموجودة في البول ). اليوريا، المعروفة أيضًا باسم الكارباميد، هي مركب عضوي صيغته الكيميائية (NH₂ ₎ ₂CO _. يحتوي جزيء اليوريا على مجموعتي أمين (-NH₂ ₎ مرتبطتين بمجموعة كربونيل وظيفية (C=O). في البولي يوريا، تتفاعل وحدات المونومر المتناوبة من الإيزوسيانات والأمينات مع بعضها لتكوين روابط اليوريا. يمكن أيضًا تكوين اليوريا من تفاعل الإيزوسيانات مع الماء، مما ينتج عنه حمض كارباميك وسيط. يتحلل هذا الحمض بسرعة عن طريق إطلاق ثاني أكسيد الكربون، تاركًا وراءه أمينًا. يتفاعل هذا الأمين بعد ذلك مع مجموعة إيزوسيانات أخرى لتكوين رابطة البولي يوريا. يُستخدم هذا التفاعل المكون من خطوتين لصنع ما يُعرف خطأً باسم رغوة البولي يوريثان. ثاني أكسيد الكربون الناتج عن هذا التفاعل هو العامل الأساسي للنفخ (تكوين الرغوة)، خاصةً في العديد من أنواع رغوة البولي يوريثان، والتي يُفضل تسميتها رغوة البولي يوريثان/اليوريا.

البولي يوريا والبولي يوريثان عبارة عن بوليمرات مشتركة تستخدم في صناعة الإسباندكس ، الذي تم اختراعه في عام 1959.

طُوِّرت مادة البولي يوريا في الأصل لتطبيقات السيارات في ثمانينيات القرن الماضي ^{[ 2 ] [ 3 ]} ، ثم توسعت لتشمل تطبيقات أخرى مثل حماية حواف أسطح الطاولات. ^{[ 4 ]} وبفضل تفاعلها السريع ومقاومتها النسبية للرطوبة، أصبحت مادةً مفيدةً في طلاء المشاريع ذات المساحات الكبيرة، مثل الحواجز الثانوية، وطلاءات غرف التفتيش والأنفاق، وبطانات الخزانات، وبطانات أحواض الشاحنات . ويُمكن الحصول على التصاق ممتاز بالخرسانة والفولاذ باستخدام طبقة أساس مناسبة ومعالجة سطحية ملائمة. كما يُمكن استخدامها في قولبة الرش والدروع. ^{[ 5 ]} تصل قوة شد بعض أنواع البولي يوريا إلى 40 ميجا باسكال (6000 رطل لكل بوصة مربعة) واستطالة تتجاوز 500%، مما يجعلها طلاءً متينًا. ويسمح وقت التصلب السريع بتكوين طبقات متعددة بسرعة. وتُعد القوة العالية ومقاومة الصدمات والتآكل لطلاءات البولي يوريا سببًا رئيسيًا لاستخدامها. ^{[ 6 ]}

في عام ٢٠١٤، تم إثبات قدرة مادة مصنوعة من مطاط البولي يوريا على التئام ذاتي، حيث تندمج أجزاؤها معًا بعد قطعها إلى نصفين. تحتوي هذه المادة أيضًا على مركبات متوفرة تجاريًا وبأسعار معقولة. تم تعديل جزيئات المطاط لزيادة طول الروابط بينها، مما يجعل فصلها أسهل، كما أنها قادرة على إعادة الارتباط في درجة حرارة الغرفة بنفس القوة تقريبًا. ويمكن تكرار عملية إعادة الارتباط. وقد خطت الدهانات المرنة ذاتية التئام وغيرها من الطلاءات خطوة أقرب إلى الاستخدام الشائع مؤخرًا، بفضل الأبحاث التي تُجرى في جامعة إلينوي. استخدم العلماء هناك مكونات جاهزة للاستخدام لإنتاج بوليمر يندمج مجددًا بعد قطعه إلى نصفين، دون إضافة أي مواد كيميائية أخرى. ^{[ ٧ ] [ ٨ ]}

أصبحت مادة البولي يوريا حلاً مفضلاً طويل الأمد للقوارب الضيقة . ويجري استبدال الطلاء التقليدي بالبيتومين، المعروف باسم "التسويد"، باستخدام طلاءات البولي يوريا. وتتمثل الميزة الأبرز في عدم الحاجة إلى إعادة تطبيق الطلاء كل 3-4 سنوات. ويُعتقد أن طلاءات البولي يوريا تدوم لمدة 25-30 عامًا. ^{[ 9 ]}

تشمل العلامات التجارية لمادة البولي يوريا Line-X وGLS 100R وPentens SPU-1000، على سبيل المثال لا الحصر. ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]} توجد تركيبات متعددة ممكنة لمادة البولي يوريا. جمعية تطوير البولي يوريا هي جمعية تجارية تمثل مصالح مصنعي طلاء البولي يوريا. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

• إسترات البولياسبارتيك – فئة من البوليمرات