کنشدهنده با ایزوسیاناتها که در تولید پلییورتانها استفاده میشوند، باید دارای حداقل دارای دو اتم هیدروژن فعال به ازای هر مولکول باشند[1].
1-4-2-1. پلیالهای پلیاتری
پلیالهای پلیاتری از واکنش میان یک آغازگر7 همانند اتیلن گلیکول، پروپیلن گلیکول، گلیسیرین، تریمتیل پروپان ساکاروز و اترهای حلقوی8 همانند اتیلن اکسید (EO)، پروپیلن اکسید (PO)، تتراهیدروفوران9 تولید می‌شوند. واکنش میان یک شروع‌کننده با یک الکیلن اکسید (AO) باعث تولید پلیاتر با انتهای هیدروکسیل می‌شود. رفتار پلیاتر بر اساس رفتار شروعکنندهی آن میباشد[8].
پلیاترها عموماً در ساختار فومهای پلی‌یورتانی با کیفیت بالا استفاده میشوند. از مهم‌ترین پلیاترها میتوان به پلیتترامتیلن اتر گلیکول10، پروپیلن اکسید گلایکول و پلی بوتیلن اکسید گلیکول اشاره کرد که در شکل (1-4) قابل‌مشاهده است[8].
شکل (1-4): ساختار شیمیایی برخی از پلی‌ال‌های پلیاتری[8]
این نوع پلیالها، سبب مقاومت بیشتر پلییورتانها در مقابل آب میشوند. یکی از پلیاترهای مورد استفاده پلیتترامتیلن اتر گلیکول میباشد که از واکنش تتراهیدروفوران با اسید قوی همانند فلوروسولفونیک اسید و سپس هیدرولیز کردن از طریق واکنش با آب تولید میشود، از آن جایی که در واکنش اصلی تولید این ماده تتراهیدروفوران استفاده میشود به آن پلی تتراهیدروفوران نیز گفته میشود[8].
1-4-2-2. پلی‌ال‌های پلی‌استری
پلی آلکیلن گلیکول استرها همانند پلیبوتیلنترفتالات یا آدیپات، کاپرولاکتون پلی‌استرها موادی با وزن مولکولی بالا میباشند که در زنجیر پلیمری آن‌ها گروه -O-C- تکرار میشود و معمولاً از واکنش بین یک کربوکسیلیک اسید دارای دو عامل اسیدی و یک دیال به دست میآیند. این نوع پلیالها دارای گروههای با انتهای هیدروکسیلی میباشند. متداولترین اسیدهای مورد استفاده در تولید آنها آدیپیکاسید، آزلائیکاسید و ایزوفتالیکاسید میباشد. از مهم‌ترین گلیکول‌ها در ساختار پلیاسترها می‌توان به موارد زیر اشاره نمود: بوتان‌دی‌ال، اتیلن و یا پروپیلن گلیکول و 1و6 هگزاندیاُل. گلیکولها مواقعی به کار میروند که بخواهیم استر به‌دست‌آمده دارای ساختار خطی باشد؛ پس اگر ساختار شاخهای و یا دارای پیوند عرضی برای پلیاستر موردنظر باشد، می‌توان از الکلهای سه عاملی مانند گلیسیرول، تریمتیلولپروپان، سوربیتول و تریمتیلولاتان استفاده کرد. روشی که در تهیهی پلی‌استرهای موردنیاز صنعت پلییورتان به کار می‌رود، روش پلیاستریفیکاسیون است و چون لازم است که در انتهای زنجیر پلیاسترهای به‌دست‌آمده عامل هیدروکسی باشد، از گلیکول به میزان بالاتری از حد استوکیومتری استفاده می‌شود. معمولاً پلی‌استرها سبب ایجاد خواص مکانیکی بهتر در پلی‌یورتان‌ها میشوند[10،1].
1-4-3. زنجیرگستراننده11
زنجیرگسترانندهها موادی با وزن مولکولی پایین هستند که سبب ایجاد ویژگیهای الاستومری در پلییورتان میشوند. این مواد وزن مولکولی از 40 تا 300 را دارا میباشند و به دو گروه عمدهی انتها با اتر هیدروکسیل و انتها با آمین تقسیم میشوند. تعداد زیادی از گلیکول‌ها و دی آمینها به‌عنوان زنجیرگستراننده در تولید پلییورتانها به کار میروند که بیشترین کاربردها را اتیلن گلیکول دارا است. 1،4بوتاندیال مهم‌ترین زنجیرگستراننده در سیستم الاستومری می‌باشد. زنجیرگسترانندهها بخشی از قسمت سخت در ترموپلاستیک پلییورتان میباشند[8]. جدول (1-1) برخی از زنجیرگستراننده را ارائه می‌دهد.

جدول(1-1): ساختار برخی از زنجیرگسترانندهها[8]
زنجیرگستراننده‌ی 1،4بوتاندیال بر اثر هیدروژناسیون 1،4 بوتیندیال در فشار زیاد و در مجاورت کاتالیزور نیکل، مس و منگنز به دست میآید. 1،4 بوتیندیال نیز از واکنش میان استیلن و فرمالدهید حاصل میشود[1].
1-4-4. کاتالیزورها
هدف از کاربرد کاتالیزور در تهیهی پلییورتان، افزایش سرعت واکنش به میزانی معین و مناسب است. چرا که مواد مختلف مورد استفاده جهت انجام واکنش از لحاظ فعالیت شیمیایی به میزان زیادی با یکدیگر تفاوت دارند. از کاتالیزور در واکنش تولید ترموپلاستیک پلییورتان به منظور راحتتر واکنش دادن ایزوسیانات با پیوندهای هیدروژنی استفاده میشود[12].
الف- کاتالیزورهای اسیدی
این نوع کاتالیزورها همانند پارانیتروبنزوئیلکلراید و یا بنزوئیلکلراید، سرعت گسترش زنجیر را به میزان کمی افزوده و از پیوند عرضی جلوگیری میکنند[1].
ب- کاتالیزورهای بازی
بازها کلیهی واکنشهای ایزوسیاناتها را تشدید میکنند و میتوان از 1،4 دیآزو2،2،2بیسیکلواکتان و یا دابکو12 نام برد[1].
ج- کاتالیزورهای آمینی
این نوع کاتالیزورها دارای نیتروژن در ترکیب خود میباشند که می‌توانند الکترون آزاد در واکنش آزاد کنند و باعث پیوندهای شبکهای گردند. به دلیل دارا بودن اندازهی کوچک و الکترون آزاد نتایج خوبی حاصل میکنند[1].
د- کاتالیزورهای فلزی
ترکیبات آلی‌فلزی بر روی واکنشهای گروه ایزوسیاناتها اثر کاتالیزوری دارند از آن جمله میتوان به دیبوتیلتیندیلورات و استانوسآرات نام برد[12،1].
1-4-5. سایر مواد افزودنی به پلییورتانها
از مواد دیگری که می‌توان در تولید ترموپلاستیک پلییورتان به کاربرد می‌توان به جذب‌کننده‌ی فرابنفش، پرکنندههای معدنی همانند کربنات کلسیم و سیلیکا، پرکنندههای تقویت‌کننده همانند میکا، الیاف شیشه و پلاستیسایزر برای تولید گریدهای نرم ترموپلاستیک پلییورتان، اشاره کرد[10].
1-5. سنتز ترموپلاستیک پلی‌یورتان
در سنتز پلییورتانها، برای کنترل شرایط سنتز و خواص مکانیکی محصول نهایی به‌دست‌آمده، نسبت استوکیومتری مواد شرکت‌کننده در واکنش، یعنی نسبت NCO/OH که معمولاً نسبت مولی نامیده میشود، بسیار مهم است. نظر به اینکه مواد شرکت‌کننده در واکنش از لحاظ استوکیومتری با بازده صد در صد با یکدیگر واکنش میدهند. لذا میتوان با انتخاب نسبت مولی معینی از -NCO و -OH نوع ساختار پلیمر نهایی را تعیین کرد. برای رسیدن به نتایج بهتر، نسبت میان NCO/OH بهتر است که 0/1 باشد. با نسبت پایین‌تر از 96/0 پلیمر تولیدی، وزن مولکولی پایینتری خواهد داشت و با نسبت بیشتر از 1/1 پیوندهای عرضی بیشتری مشاهده میشود. وزن مولکولی متوسط 000/40 مناسبترین ویژگی را میتواند داشته باشد که نسبت میان NCO/OH در آن تقریباً 98/0 میشود. شکل (1-5) نشان‌دهنده‌ی ارتباط میان نسبت میان NCO/OH با وزن مولکولی میباشد، با افزایش میزان نسبت میان NCO/OH تا 1 میزان وزن مولکولی ترموپلاستیک پلییورتان افزایش مییابد، با افزایش بیشتر نسبت وزن مولکولی پلیمر کاهش پیدا میکند. با افزایش نسبت میان NCO/OH میزان پیوندهای عرضی که دلخواه و مناسب تولید پلیمر نیستند و همچنین واکنشهای نامناسب دیگر افزایش مییابد که سبب کاهش بازده تولید ترموپلاستیک پلییورتان میشوند و در نتیجه کاهش میزان وزن مولکولی را سبب میگردند[10].
شکل (1-5): ارتباط میان وزن مولکولی ترموپلاستیک پلییورتان با نسبت میان NCO/OH[10]
روش‌هایی که در سنتز پلی‌یورتان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد به شرح زیر توضیح داده میشوند:
1-5-1. روش پیش پلیمری (یا دومرحله‌ای )
پیش پلیمر از واکنش یک پلیال با مقادیر اضافی ایزوسیانات (بیش از حد استوکیومتری) به دست میآید. بنابراین پیش پلیمر به‌دست‌آمده با داشتن وزن مولکولی متوسط دارای NCO – در قسمت انتهایی زنجیر میباشد. طرح (1-4) نشاندهندهی مثالی از واکنش تولید پیش پلیمر پلییورتان میباشد. این پیش پلیمر با یک زنجیرگستراننده واکنش داده و پلیمر نهایی به دست می‌آید. طرح (1-5) مثالی از واکنش پیش پلیمر با زنجیرگسترانندهی دیالی را نشان میدهد. سنتز پلییورتان به روش پیش پلیمر میتواند از دو طریق پلیمر شدن مذاب و پلیمر شدن در حلال مناسب انجام شود[1،13].
طرح (1-4): واکنش تولید پیش پلیمر پلییورتان[1]
طرح (1-5): واکنش تولید پلیمر پلییورتان نهایی از پیش پلیمر[1]
1-5-1-1. روش پلیمر شدن مذاب
در روش پلیمر شدن مذاب، پلی‌ال و دی‌ایزوسیانات با نسبت‌های مشخص در حالت مذاب مخلوط می‌شوند و در طی مدت ‌زمان و دمای مشخص هم زده میشوند تا پیش پلیمر به دست آید. معمولاً پیش پلیمرها مایعاتی با ویسکوزیتهی بالا هستند. سپس زنجیرگستراننده و کاتالیزور در حالت مذاب به آن اضافه میشوند تا پلیمر نهایی به دست آید[1].
1-5-1-2. پلیمر شدن در حلال
در روش پلیمر شدن در حلال، پلی‌ال در یک حلال مناسب حل میشود و ایزوسیانات به ‌صورت قطره‌قطره در دما و مدت زمان مناسب اضافه میگردد. درنهای