Rijit poliüretan köpük üretimi için biyobazlı poliol sentezi

Abstract

Poliüretan (PU) yapı, otomotiv, elektronik, beyaz eşya, tekstil ve boya gibi pek çok alanda kullanılabilen esnek, dayanıklı, çok amaçlı ve ticari öneme sahip bir polimerdir. PU'ların çok yönlülüğü sentezlerinde kullanılan bileşenler olan poliol ve izosiyanatların farklılığından kaynaklanmaktadır. İnşaat sektöründe yalıtım amacıyla kullanılan rijit poliüretan köpük (RPUK) sistemleri PU pazarındaki en büyük paya sahiptir. Petrol kaynaklarının hızla tükeniyor olması ve çevre üzerindeki olumsuz etkilerinin artması polimerlerin sentezinde yenilenebilir, düşük maliyetli ve kolay erişilebilen bitkisel kökenli hammaddelere yönelimi artırmıştır. Bu çalışmada; bitkisel kaynaklardan biyobazlı bir poliol geliştirilmesi ve elde edilen poliolün yangın direnci yüksek RPUK üretiminde kullanımı amaçlanmıştır. Bunun için, epoksilenmiş soya yağının (ESY) dietilen glikol (DEG) ile katalizör varlığında epoksi halka açılması reaksiyonuyla biyobazlı polioller sentezlenmiştir. Sentezlenen biyobazlı poliollerin polimerik difenilmetilen diizosiyanat (PMDI) ile kondenzasyon reaksiyonları sonucu RPUK'lar elde edilmiştir. Ayrıca sentezlenen biyobazlı poliollere inorganik bentonit ilave edilerek RPUK'ların performans özellikleri iyileştirilmeye çalışılmıştır. Sentezlenen biyobazlı poliollerin hidroksil (OH) sayıları tespit edilmiş ve yapıları FTIR ile karakterize edilmiştir. Elde edilen RPUK'ların, endüstriyel standartlara uygunluğunun tespit edilmesi amacıyla yoğunluk, yanma ve basınç dayanımı değerleri petrol bazlı RPUK'lar ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca hücre morfolojilerinin incelenebilmesi ve ısıl kararlılıklarının analiz edilebilmesi amacıyla SEM ve TGA analizleri yapılmıştır.Polyurethane (PU) is a flexible, durable, multi-purpose, and commercially important polymer that can be used in many areas such as construction, automotive, electronics, appliances, textiles, and paint. The versatility of PUs is due to the difference in polyols and isocyanates, which are the components used in their synthesis. Rigid polyurethane foam (RPUK) systems used for insulation in the construction industry have the largest share in the PU market. The rapid depletion of petroleum resources and the increase in their negative effects on the environment have increased the orientation to sustainable, low-cost, and easy to access plant-based raw materials in the synthesis of polymers. In this study; It is aimed to develop a biobased polyol from vegetable sources and to use the obtained polyol in the production of RPUK with high fire resistance. For this, biobased polyols were synthesized by an epoxy ring-opening reaction of epoxidized soybean oil (ESY) with diethylene glycol (DEG) in the presence of a catalyst. RPUKs were obtained as a result of condensation reactions of synthesized biobased polyols with polymeric diphenyl methylene diisocyanate (PMDI). In addition, the performance properties of RPUKs were tried to be improved by adding inorganic bentonite to the synthesized biobased polyols. The hydroxyl (OH) numbers of the synthesized biobased polyols were determined and their structures were characterized by FTIR. Density, fire and pressure resistance values of the obtained RPUKs were compared with petroleum-based RPUKs in order to determine their compliance with industrial standards. In addition, SEM and TGA analyzes were performed in order to examine cell morphologies and analyze their thermal stability.