ثنائي إيزوسيانات الهكساميثيلين (HDI) سائل شفاف يتراوح لونه بين عديم اللون والأصفر الباهت، وتتميز رائحته بنفاذ خفيف. وهو قليل الذوبان في الماء ويتفاعل ببطء في البيئات المائية. تبلغ كثافته النسبية نحو 1.05 في درجة حرارة الغرفة. وتشمل درجات حرارة التحول الطوري الرئيسية نطاق غليان يتراوح بين 255 و261°C، ودرجة تجمد أو انصهار تتراوح بين -67 و-55°C. ووفقًا لبيانات ضغط البخار، يبلغ تركيز HDI المشبع 46 mg/m³ عند 20°C و137 mg/m³ عند 30°C.

يُستخدم HDI، بوصفه بولي إيزوسيانات أليفاتيًا، بصورة أساسية في تصنيع منتجات البولي يوريثان ذات المقاومة الجيدة للاصفرار. وتفاعليته أقل مقارنةً بثنائيات الإيزوسيانات العطرية. ويسهم غياب الحلقات العطرية في HDI في إنتاج إلاستومرات البولي يوريثان ذات الصلابة والمتانة المتوسطتين والمرونة الجيدة. HDI قابل للاشتعال وغير قابل للذوبان في الماء البارد، لكنه يذوب في المذيبات العضوية مثل البنزين والتولوين والكلوروبنزين. وتشمل خواصه الفيزيائية درجة انصهار تبلغ -67°C، وكثافة نسبية تبلغ 1.04، ودرجة غليان تتراوح بين 130 و132°C عند ضغط 99,725 Pa، ودرجة وميض تبلغ 140°C، ومعامل انكسار يبلغ 1.4530. يتفاعل HDI مع الكحولات والأحماض والأمينات، بينما يؤدي تلامسه مع الماء أو القواعد إلى تحلله. كما يمكن أن يخضع للبلمرة في وجود كلوريدات المعادن، بما في ذلك كلوريدات النحاس أو الحديد.

المواد الخام الشائعة الاستخدام لثنائيات الإيزوسيانات

1. ثنائي إيزوسيانات الإيزوفورون (IPDI) هو ثنائي إيزوسيانات أليفاتي عالي الأداء. ويتكون IPDI المتاح تجاريًا من مزيج من متماكبي cis وtrans، ويظهر كسائل يتراوح لونه بين عديم اللون والأصفر الباهت في درجة حرارة الغرفة. وتختلف تفاعلية مجموعتي الإيزوسيانات في IPDI: تكون مجموعة الإيزوسيانات الأولية أكثر تفاعلية عند استخدام محفز أميني، في حين تكون مجموعة الإيزوسيانات الثانوية أكثر تفاعلية عند استخدام محفز من مركبات القصدير العضوية.

2. يتكون ثنائي إيزوسيانات التولوين (TDI) عادةً من مزيج من 2,4-ثنائي إيزوسيانات التولوين و2,6-ثنائي إيزوسيانات التولوين، وتمثل الأولى عادةً 80% من التركيبة. وتختلف تفاعلية مجموعتي الإيزوسيانات في موضعي أورثو وبارا في 2,4-TDI اختلافًا كبيرًا؛ ويمكن الاستفادة من هذا الاختلاف لتصنيع نواتج إضافة تحتوي على مجموعات إيزوسيانات. وتتغير التفاعلية النسبية لهذين الموضعين بتغير درجة الحرارة؛ فعند درجات الحرارة المرتفعة (أعلى من 100°C)، تميل تفاعليتهما إلى التساوي. وعلى الرغم من السمية العالية لـ TDI، فإنه منخفض التكلفة وأكثر أنواع ثنائيات الإيزوسيانات استخدامًا.

3. ثنائي إيزوسيانات ثنائي فينيل الميثان (MDI)، شأنه شأن TDI، ثنائي إيزوسيانات عطري ويُستخدم أيضًا بكميات كبيرة.

4. يُصنَّف ثنائي إيزوسيانات الزيلين (XDI) على أنه ثنائي إيزوسيانات أليفاتي، رغم احتوائه على حلقة بنزين.

5. ثنائي إيزوسيانات الهكساميثيلين (HDI) هو ثنائي إيزوسيانات أليفاتي؛ وعلى غرار TDI، يتميز بضغط بخار مرتفع وسمية عالية.

6. ثنائي إيزوسيانات ثنائي سيكلوهكسيل الميثان (H12MDI) هو ثنائي إيزوسيانات أليفاتي شائع الاستخدام. ومن بين متعددات الإيزوسيانات المذكورة أعلاه، يُعد TDI وMDI عطريين؛ وهما أكثر تفاعلية بكثير من نظيريهما الأليفاتيين، ما يؤدي إلى معدلات تفاعل أسرع بكثير، مع أن أغشية الطلاء الناتجة تكون عرضة للاصفرار. وينجم الاصفرار عن وجود مجموعات أمين حرة؛ إذ يمكن أن تتولد الأمينات العطرية إما من تفاعل الإيزوسيانات مع الماء أو من التحلل الضوئي لروابط اليوريثان، ثم يمكن لهذه الأمينات العطرية أن تكوّن بُنى كوينويدية عند تعرضها للأكسجين.

المعايير

يُعد HDI أهم مونومر بين ثنائيات الإيزوسيانات الأليفاتية (ADI)، إذ يمثل نحو 60% من إجمالي الطلب على ADI. ويُحوَّل معظم HDI إلى بيوتيريت HDI أو ثلاثي HDI. ويُعد HDI ومشتقاه، البيوتيريت والثلاثي، من المواد الخام المهمة لتصنيع طلاءات البولي يوريثان وإلاستومرات البولي يوريثان.

تتميز طلاءات البولي يوريثان القائمة على HDI أو بيوتيريت HDI أو ثلاثي HDI بمقاومة ممتازة للعوامل الجوية والاصفرار. ونتيجةً لذلك، تُستخدم على نطاق واسع في صناعات متعددة، منها الطيران والفضاء والسيارات والبناء وتشطيب الأخشاب والبلاستيك ومعالجة الجلود. إضافةً إلى ذلك، تُستخدم هذه المشتقات عواملَ تشابك لراتنجات الألكيد المجففة وموادَّ خامًا للألياف الاصطناعية. كما تُستخدم في إنتاج طلاءات البولي يوريثان الأليفاتية وتُستعمل عواملَ لتشطيب الجلود.