چرا کف پلی اورتان زرد می شود؟

چرا کف پلی اورتان زرد می شود؟

فوم پلی اورتان (PU) به دلیل تطبیق پذیری و خواص بالشتک ، در مبلمان ، تشک ، فضای داخلی خودرو ، بسته بندی و سایر برنامه ها استفاده می شود.

با این حال ، زردی کف PU با گذشت زمان یک مسئله متداول است که بر زیبایی شناسی تأثیر می گذارد و نگرانی در مورد تخریب مواد را ایجاد می کند. این پدیده ناشی از فعل و انفعالات پیچیده شیمیایی و محیطی است. در زیر تجزیه و تحلیل مفصلی از علل و راه حل های زردی فوم PU ارائه شده است.

I. علل اصلی زردی

1. اکسیداسیون عکس (تخریب ناشی از UV)

مکانیزم:
فوم PU حاوی گروه های شیمیایی مانند پیوندهای اورتان (-NHCOO-) و پیوندهای اتر (-o-) است که نسبت به نور ماوراء بنفش (UV) بسیار حساس هستند. هنگامی که در معرض تابش اشعه ماوراء بنفش (طول موج 290-400 نانومتر) قرار گرفتند ، این اوراق قرضه می شکنند و باعث ایجاد رادیکال های آزاد می شوند. این رادیکال ها واکنش های زنجیره ای را ایجاد می کنند که کروموفورها (مولکول های ایجاد کننده رنگ) را تشکیل می دهند ، مانند ساختارهای کوینوئید و پیوندهای مضاعف کونژوگه ، که نور مرئی را جذب می کنند و زرد به نظر می رسند.

عوامل تسریع:
نور مستقیم خورشید ، نورپردازی فلورسنت یا هر محیطی با قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش این روند را تسریع می کند. فوم های سلول باز ، با مناطق بزرگتر ، بیشتر از فوم های سلول بسته مستعد زرد شدن هستند.

2 اکسیداسیون حرارتی

قرار گرفتن در معرض حرارت:
At elevated temperatures (>60 درجه) ، تحرک زنجیره های پلیمری PU افزایش می یابد و باعث می شود اکسیژن راحت تر به مواد نفوذ کند. این منجر به اکسیداسیون می شود و گروههای کربونیل (C {1} O) تولید می کنند که نور آبی را جذب می کنند و رنگ های زرد را منعکس می کنند.

اصطکاک داخلی:
فشرده سازی مکرر فوم (به عنوان مثال ، در تشک) گرمای موضعی ایجاد می کند ، بیشتر اکسیداسیون و زردی را ارتقا می بخشد.

3. مهاجرت و واکنش افزودنی

باقیمانده کاتالیزور:
کاتالیزورهای مبتنی بر آمین (به عنوان مثال ، تری اتیلن دی آمین) که در سنتز PU مورد استفاده قرار می گیرند ممکن است بدون واکنش باقی بمانند. این باقیمانده ها می توانند با اکسیدهای نیتروژن (NOX) در هوا واکنش نشان دهند و ترکیبات نیتروآمین زرد را تشکیل دهند.

مقاوم در برابر شعله:
مهارکننده های شعله هالوژن یا فسفر مبتنی بر فسفر ممکن است با گذشت زمان تخریب شوند ، فرآورده های جانبی اسیدی را که کاتالیز و تغییر رنگ زنجیره ای پلیمر را کاتالیز می کنند ، آزاد می کنند.

کاهش آنتی اکسیدان:
آنتی اکسیدان ها مانند هیدروکسی تیولوئن بوتیل (BHT) به تدریج از بین می روند و توانایی کف را در مقاومت در برابر اکسیداسیون کاهش می دهند.

4. آلاینده های محیطی

آلاینده های هوا:
اکسیدهای نیتروژن (NOX) و ازن (O₃) با گروه های آمین در PU واکنش نشان می دهند و ترکیبات نیترو زرد را تشکیل می دهند.

کاتالیز یون فلزی:
فلزات ردیابی (به عنوان مثال ، آهن ، مس) از تجهیزات دست زدن یا ذخیره سازی می توانند به عنوان کاتالیزور عمل کنند و اکسیداسیون را تسریع کنند.

ii. استراتژی هایی برای کاهش زرد

1. پیشرفت های طراحی مولکولی

از ایزوسیانات آلیفاتیک استفاده کنید:
ایزوسیاناتهای معطر (به عنوان مثال ، MDI ، TDI) را با گزینه های آلیفاتیک مانند هگزامتیلن دییزوسیانات (HDI) جایگزین کنید ، که فاقد حلقه های بنزن حساس به اشعه ماوراء بنفش هستند و در برابر زردی مقاومت می کنند.

گروه های تثبیت کننده را درج کنید:
پلیول ها را با تثبیت کننده های UV داخلی ، مانند تثبیت کننده نور آمین (HAL) یا مشتقات بنزوتریوزول ، اصلاح کنید تا مقاومت ذاتی را تقویت کنید.

2. سیستم های افزودنی

جاذب های UV:
مواد افزودنی مانند UV -326 یا UV {1}}} اشعه UV مضر را جذب می کند و پلیمر را از تجزیه عکس محافظت می کند.

آنتی اکسیدان های هم افزایی:
آنتی اکسیدان های اولیه (به عنوان مثال ، ترکیبات فنلی) را با آنتی اکسیدان های ثانویه (به عنوان مثال ، فسفیت ها) ترکیب کنید تا واکنش های زنجیره ای اکسیداسیون را مختل کنند.

تثبیت کننده های سبک:
HALS رادیکال های آزاد را به هم می ریزد و چرخه تخریب را می شکند. آنها به طور هم افزایی با جاذب های UV برای محافظت بیشتر کار می کنند.

3 بهینه سازی فرآیند

پس از مصرف:
برای اطمینان از مصرف کامل کاتالیزورهای باقیمانده ، به حداقل رساندن محتوای آمین واکنشی ، زمان پخت را افزایش دهید.

پوشش های محافظ:
از روکش های مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش (به عنوان مثال ، فیلم های سیلیکون یا پلی اورتان) استفاده کنید تا سدی در برابر اکسیژن و آلاینده ها ایجاد شود.

4. کنترل های محیطی

محافظ UV:
برای محدود کردن قرار گرفتن در معرض نور در هنگام ذخیره ، از بسته بندی های مسدود کننده UV یا مواد افزودنی مانند کربن سیاه استفاده کنید.

مدیریت آب و هوا:
کف کف را به صورت خنک ذخیره کنید (<30°C), dry (RH <50%) environments to slow oxidative reactions.

iii آزمایش صنعت و استانداردها

تست های پیری تسریع شده:

تست QUV: برای پیش بینی زردی طولانی مدت ، قرار گرفتن در معرض UV را با استفاده از ASTM G154 شبیه سازی می کند.

آزمایش قوس زنون: به دنبال ISO 4892-2 برای تکرار جلوه های نور خورشید طیف کامل.

اندازه گیری رنگ:
اسپکتروفتومترها تغییر رنگ را از طریق مقادیر ΔE تعیین می کنند. ΔE> 2 نشانگر زردی قابل مشاهده است.

مطالعه موردی:
Polyols Voranol ™ Dow Chemical ، که برای مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش بهینه شده اند ، می توانند عمر خدمات فوم را با 3-5 × در فضای داخلی خودرو گسترش دهند.

IV پایان

زردی درکف پانتایج حاصل از ترکیبی از قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش ، گرما ، اکسیداسیون ، تعامل افزودنی و آلاینده های محیطی. راه حل های مدرن بر طراحی مجدد مواد (به عنوان مثال ، ایزوسیانات آلیفاتیک) ، تثبیت کننده های پیشرفته و کنترل فرآیند متمرکز است. ترکیب پلیمرهای ذاتاً پایدار با پوشش های محافظ برای کاربردهای با ارزش بالا مانند صندلی های لوکس اتومبیل می تواند به ثبات رنگ چند ساله برسد.

تولید کنندگان باید هزینه و عملکرد را برای راه حل های مناسب برای موارد استفاده خاص تعادل برقرار کنند. نظارت منظم از طریق آزمایش شتاب ، رعایت استانداردهای صنعت و انتظارات مشتری را تضمین می کند.