محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر در صدد هستند با استفاده از پوشش‌های دوستدار محیط زیست به فرآوری چرم هایی بپردازند که شعله‌ور شدن را به تأخیر می‌اندازد.
به گزارش ایسنا، سیده فرزانه طباطبایی حسینی فارغ التحصیل مقطع دکتری از دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح «سنتز پراکنه‌های پلی‌یورتان آب پایه خودشبکه‌ای‌شونده تأخیرانداز شعله برای پوشش‌دهی چرم» گفت: قانون فدرال ایالات متحده آمریکا مربوط به کنترل آلودگی هوا تحت عنوان کار و جنبش در جهت پاکسازی هوا، در سال ۱۹۷۰ به همراه بسیاری از قوانینی که اخیراً در کشورهای اروپایی تصویب شده است، کلیه صنایع پوششی و رنگسازی را به کاهش رهاسازی ترکیبات آلی گریز موظف کرده است.
وی با بیان اینکه در پیامد به این قوانین، سازندگان به‌دنبال راهی برای حذف حلال‌های آلی از پوشش‌ها و رنگ‌ها برآمدند، افزود: با رویکرد به سمت پوشش‌های آب‌پایه، صنایع با فواید سایر آن‌ها نظیر تفریق قیمت ناشی از حذف حلال‌ها در کنار کاهش خطرات احتمالی نظیر آتش‌سوزی، سمیت و غیره روبه‌رو شدند.
این محقق با ذکر اینکه در سال‌های اخیر، پراکنه‌های پلی‌یورتان آب‌پایه پروا تجاری بسیاری را به‌ویژه در حوزه پوشش‌ها به سمت خویش جلب کرده است، گفت: از دلایل پروا به آن‌ها را می‌توان برآمده از دوستدار محیط‌زیست بودن به علت تفریق انتشار ترکیبات آلی فرار و آلاینده‌های پرخطر هوا گرانروی ناچیز در عین جرم مولکولی بالا و بها ارزان‌تر دانست.
به گفته فارغ التحصیل دانشگاه صنعتی امیرکبیر، فرآیندهای مختلفی برای تهیه پراکنه‌های پلی‌یورتان آب‌پایه گسترش یافته است.
طباطبایی با ذکر اینکه گرد از کاربردهای پرمصرف پراکنه‌های پلی‌یورتان آب‌پایه در صنعت تکمیل چرم است، اظهار کرد: از دشواری ها پراکنه‌های پلی‌یورتان آب‌پایه ترموپلاست، حساسیت به آب نسبتاً بالا و ویژگان مکانیکی ناتوان آن‌هاست که استعمال این پراکنه‌ها را به عنوان پوشش رویه در تکمیل چرم اندک می‌کند.
وی پیوستگی داد: این در حالی است که در بسیاری از کاربردهای محصولات چرمی، مقاومت به آب جزو مهمترین خاصیت به‌شمار می‌رود. وانگهی امروزه بهبود پایداری کالاهای چرمی در برابر اثیر به‌ویژه در صنایع مبلمان، خودروسازی و هواپیما سازی باره پروا گسترده‌ای واقع شده است.
وی با پافشاری بر اینکه امروزه بیشترین تحقیقات انجام‌شده بر روی پراکنه‌های پلی‌یورتان آب‌پایه به هدف درمان ویژگان فیزیکی-مکانیکی، گرمایشی و مقاومت در مساوی جذب آب و حلال آن‌هاست، خاطر نشان کرد: این اصلاحات از طریق پیوندزدن، برپایی پیوستگی عرضی و یا درهمی با پلیمرهای دیگر حاصل می‌شود.
طباطبایی بیان کرد: در این سیستم‌ها به دلیل نیاز به منبع گرما و یا تابش پرتو، محدودیت فرصت کاربری جزء اتصال‌دهنده و در ضمن در اکثر موارد سمیت برآمده از جزء دوم نظیر آزیریدین، کاربرد عملی آن‌ها محدود می‌شود. بدین قصد در سال‌های بازپسین توجه زیادی به سمت ساخت پراکنه‌های پلی‌یورتانی آب‌پایه خودپخت‌شونده در دمای محیط بدست پروسه هیدرولیز و تراکمی گروه‌های آلکوکسی‌سیلان جلب شده است. تجهیزات اداری
وی افزود: چالش‌های اصلی در سنتز پراکنه‌های پلی‌یورتانی آب‌پایه خودشبکه‌ای شونده سیلوکسانی، کنترل پارامترهای فرآیندی مهم (رطوبت و دما) در حین ساخت و همچنین برقراری تعادلی محتاطانه بین درجه اتصال عرضی و محتوای گروه‌های آبدوست است. در ضمن آتش‌پذیری ذاتی مواد پلیمری، سالانه خسارات جانی و مالی متعددی را به همراه دارد.
طباطبایی ادامه داد: از این جهت در تحقیقات پسین توجه بسیاری معطوف به درمان ویژگان تأخیراندازی اخگر مواد پلیمری شده است. بررسی‌های انجام‌شده در این گستره پرتو دیتا است که در میانی مواد تأخیرانداز شعله، ترکیبات در بر گیرنده فسفر و عاری از هالوژن به انگیزه بازده بالا و فرآوری کمتر دود و گازهای سمی، باره پیشباز بیشتری واقع شده‌اند.
وی با بیان اینکه تقریباً ۷ درصد از منابع نفت و گاز دانشمند برای ساخت پلیمرها مصرف می‌شود، تصریح کرد: اخیراً به دلایلی چون نگرانی در مورد محدودیت ذخایر نفتی، بها بالای نفت خام و دلایل زیست‌محیطی توجه زیادی به سمت استفاده از مواد تجدیدپذیر زیستی به‌ویژه روغن‌های گیاهی جلب شده است.
طباطبایی عنوان کرد: روغن‌های گیاهی به دلیل فراوانی و در دسترس‌بودن، ارزانی، غیرسمیت و پایداری گرمایشی بالا باره توجه اکثریت قرار گرفته‌اند. از این‌رو در سال‌های تازه تحقیقات فراوانی در جهت استفاده از روغن‌های گیاهی به عنوان مواد اولیه در ساخت پلیمرها به‌ویژه پراکنه‌های پلی‌یورتانی انجام شده است.
ارائه طرح‌های نوآورانه برای ایجاد پوشش‌هایی به عنوان ماده اولیه چرم
وی افزود: منظور از سپریدن پژوهش حاضر، طراحی نوآورانه و دوستدار محیط زیست از پراکنه‌های پلی‌یورتان آب‌پایه به عنوان پوشش‌های تأخیرانداز شعله برای تکمیل چرم است.
به گفته این محقق، بدین هدف در فاز نخست پژوهش به قصد بهبود خواص مکانیکی و گرمایشی پراکنه‌های پلی‌یورتان آب‌پایه به جهت بهره‌گیری در پوشش رویه چرم، از اتصال‌دهنده عرضی سیلانی بهره‌گیری شده و غلظت آن در فرمولاسیون بهینه شد.
وی تاکید کرد: در پیوستگی ویژگان تأخیراندازی شعله و مقاومت در برابر جذب آب فیلم‌های پلی‌یورتان آب‌پایه اصلاح شد. در منتهی کارآیی این پوشش‌ها بدست اعمال بر روی چرم طبیعی رسیدگی شد. در پیوستگی مفصلاً به شرح تحقیق و ابتکار آن پرداخته می‌شود.
طباطبایی با اشاره به روند پروژه که در اسپانیا انجام گرفته است، اظهار کرد: در ابتدا پراکنه‌های پلی‌یورتان آب‌پایه با قابلیت برپایی اتصال عرضی در دمای پیرامون ساخته شد و سپس خواص ساختاری، کلوییدی، سطحی، فیزیکی-مکانیکی و گرمایشی باره بررسی واقع شد.
وی خاطر نشان کرد: محتوای ژل برای نمونه حاوی ۱۰ درصد وزنی از عامل اتصال‌دهنده سیلانی، مقدار ۹۰.۵ درصد گزارش شد که تاییدی بر برپایی ساختار شبکه‌ای سیلوکسانی بود. افزایش در غلظت آلکوکسی‌سیلان از صفر به ۱۰ درصد وزنی، منجر به افزایش در اندازه ذره از ۳۶.۵ به ۶۳ نانومتر گشت. با این‌حال، نمونه‌ها بیش از ۱۲ ماه در دمای محیط نگهداری شدند و هیچ‌گونه علایمی از ته نشین و یا دوفازی شدن نگریستن نشد. بررسی ریخت‌شناسی، شفا در جدایش میکروفازی در حضور آلکوکسی سیلان را پرتو داد. به علاوه، با افزایش میزان اتصال‌دهنده عرضی، سیستم سخت‌تر شده که منجر به افزایش در دمای انتقال شیشه‌ای، مدول یانگ و استحکام کششی و وانگهی تفریق در فزونی طول در هنگام پارگی شد.
طباطبایی افزود: از طرفی فیلم‌های پلی‌یورتان آب‌پایه خودپخت‌شونده، خواص ضدآبی و پایداری حرارتی فوقانی از خویش نشان‌دادند که ناشی از عمکرد عالی شبکه سیلوکسانی بود. به عنوان نتیجه کلی، حضور ۱۰ درصد وزنی از عامل اتصال‌دهنده سیلانی مایه بهبود چشمگیری در خواص پراکنه، ضدآبی، مکانیکی و گرمایشی شد. از این رو در بخش بعدی برای ساخت پراکنه‌ها از غلظت بهینه ۱۰ درصد وزنی آلکوکسی سیلان کاربرد شد.
وی ادامه داد: در تقسیم دوم از پژوهش، از دی‌ال فسفری بازرگانی به عنوان عامل تأخیرانداز شعله از گونه فعال برای بازتاب با ایزوسیانات، استفاده شد.
محقق طرح با پافشاری بر اینکه از روغن کرچک به عنوان گزینه پسندیده در جهت افزایش آبگریزی چرم استفاده کردیم، بیان کرد: روغن کرچک با داشتن گروه‌های هیدروکسیل برای پیامد سر راست با ایزوسیانات بدون سپریدن اصلاحات اضافی، در ساخت پلی‌یورتان‌ها مورد پروا واقع شده است. از این رو استفاده از این روغن در ساخت پراکنه‌های پلی‌یورتان آب‌پایه نه تنها منجر به درمان آبگریزی سیستم شده، بلکه میزان غذا تجدیدپذیر در فرمولاسیون را افزایش عدل که گامی مثبت در جهت نگرانی‌های تازه درباره محدودیت سوخت‌های فسیلی است.
وی با پافشاری بر اینکه به همین دلیل از روغن کرچک برای پوشش چرم بهره بردیم، اظهار کرد: به اثناء اتمام آزمایش‌ها، نشانه تأخیرانداز شعله و پلی‌ال تجدیدپذیر بر ویژگان ساختاری، پراکنه، فیزیکی-مکانیکی، حرارتی و در پایان تأخیرانداز شعله را مورد رسیدگی پیمان دادیم.
وی خاطر نشانه کرد: مقادیر جذب آب فیلم‌های پلی‌یورتان آب‌پایه با افزودن دی‌ال فسفری افزایش یافت. با این‌حال به قصد بهبود آبگریزی سیستم، روغن کرچک در فرمولاسیون بهره‌گیری شد و منجر به افزایش زاویه تماس آب و مقاومت در برابر جذب آب فیلم‌ها شد. مقدار شاخص حدی اکسیژن برای فیلم در بر گیرنده ۸.۷ درصد وزنی دی‌ال فسفری، ۳۰.۴ درصد به اتفاق با رتبه‌بندی V۰ در آزمون برآفروختن عمودی UL-94 به دست آمد.
به گفته این محقق، وانگهی نتایج امتحان گرماسنجی مخروطی در پیمانه میکرو برای نمونه‌های حاوی دی‌ال فسفری، تفریق چشمگیری در مقادیر نرخ رهایش گرما، بیشترین دما در پیک نرخ رهایش رما، مجموع گرمای آزادشده و ظرفیت گرمای آزادشده نشان داد. بر پای بست، نتایج برآمده از آزمون‌های انجام شده، سازوکار تخریب گرمایشی پلی‌یورتان‌های آب‌پایه تأخیرانداز شعله به طور جزئی از گونه فاز گاز و عمدتاً از نوع فاز فشرده برآمده از برپایی لایه زغال نگهبان در پرتو هم‌افزایی فسفر و سیلیکون به دست آمد.
فارغ‌التحصیل دانشگاه صنعتی امیرکبیر افزود: در منتهی می‌توان نتیجه گرفت که با تغییر محتوای وزنی دی‌ال فسفری و پلی‌ال تجدیدپذیر می‌توان به پلی‌یورتان‌های آب‌پایه عامل‌دار شده با خواص متنوع جهت کاربرد در پوشش‌های تأخیرانداز اخگر دست یافت.
وی پافشاری کرد: در انتها به قصد بررسی تاثیر نمونه‌های پلی‌یورتان آب‌پایه تأخیرانداز شعله حاوی روغن کرچک به عنوان پوشش رویه چرم طبیعی، برخی از آزمون‌های کیفی مهم به همراه امتحان شاخص حدی اکسیژن بر روی چرم‌های پوشیده شده از این نمونه‌ها انجام شد.
طباطبایی با اشاره به نتیجه تحقیقات خود گفت: بر اساس نتایج به‌دست‌آمده از آزمون‌های سپریدن شده بر روی پراکنه‌ها و فیلم‌های پلی‌یورتان آب‌پایه تأخیرانداز شعله در بر گیرنده روغن کرچک، این نمونه‌ها حائز خواص دلخواه برای استفاده در پوشش رویه چرم طبیعی بودند. فیلم‌های پوششی برای همگی نمونه‌ها عاری از چسبناکی همراه با شفافیت بسیار بالا و چسبندگی عالی به لایه‌های زیرین چرم بود. وانگهی استوار نمونه‌ها در مساوی اصطکاک تر و خشک، روشنایی و لکه آب بسیار پسندیده گزارش شد. همچنین نمونه‌های چرمی حاوی دی‌ال فسفری، درمان در ویژگان تأخیراندازی شعله از راه افزایش در مقادیر شاخص حدی اکسیژن (بالای ۳۰ درصد) و کاهش دود در حین آفروختگی پرتو دادند.
وی ادامه داد: از این رو، نتایج برآمده از آزمون‌های انجام شده، پراکنه‌های پلی‌یورتان آب‌پایه خودشبکه‌ای شونده را گزینه‌ای زیاد مناسب به عنوان پوشش‌های تأخیرانداز اخگر در صنایع چرم مطرح می‌کند.
به گزارش ایسنا، دسته آزمایشگاهی این طرح به طور کامل در کشور اسپانیا در دانشگاه باسک انجام گرفت. اساتید راهنمای این پروژه دکتر منوچهر خراسانی و دکتر مرتضی ابراهیمی هستند.
