O principal componente da espuma de poliuretano (espuma de PU) é o poliuretano. As matérias-primas são principalmente poliisocianatos e polióis. Ao adicionar aditivos apropriados - o mais importante dos quais é uma série de aditivos espumantes relacionados à formação de espuma - - Uma grande quantidade de espuma é gerada no produto da reação, obtendo-se assim um produto de espuma de poliuretano. Este artigo apresentará brevemente as matérias-primas e auxiliares de formação de espuma para a produção de espuma de PU.

1. Poliisocianato
Os poliisocianatos mais comumente utilizados na produção de espumas de poliuretano são diisocianato de tolueno (TDI), isocianato de polimetileno polifenil (PAPI), diisocianato de difenilmetano (MDI) e MDI liquefeito (L-MDI).

O TDI é usado principalmente na indústria de espumas plásticas para produzir espuma flexível de poliuretano. O MDI é mais reativo que o TDI e menos volátil. Alguns MDI modificados liquefeitos podem ser usados ​​como substitutos do TDI na produção de espuma de poliuretano flexível, como espuma de poliuretano flexível de alta densidade e espuma semirrígida ou materiais elásticos de poliuretano microcelulares. fabricação.

PAPI também é chamado de MDI bruto e MDI polimérico. O peso molecular médio dos produtos PAPI típicos está na faixa de 30 a 400, e sua fração de massa de NCO é de 31% a 32%. A funcionalidade média do PAPI de baixa viscosidade está geralmente entre 2,5 e 2,9.

No campo de espumas plásticas, PAPI e PAPI modificado são usados ​​​​principalmente para produzir várias espumas rígidas de poliuretano, e uma pequena quantidade é usada para produzir espumas macias de alta resiliência, espumas de pele inteira e espumas semirrígidas. PAPI pode ser misturado com TDI para fazer espuma de alta resiliência curada a frio. 2. Poliéter e poliéster poliol

1. Poliéter poliol
Os poliéter polióis usados ​​para produzir espumas flexíveis de poliuretano são geralmente poliéteres de cadeia longa e de baixa funcionalidade. A funcionalidade do poliéter poliol na formulação de espuma macia é geralmente de 2 a 3, e o peso molecular médio está entre 2.000-6.500. O poliéter triol é o mais comumente usado em espuma macia. Geralmente, utiliza-se glicerina (glicerol) como agente de partida, que é obtida por polimerização por abertura de anel de óxido de 1,2-propileno ou copolimerizada com uma pequena quantidade de óxido de etileno. O peso molecular geralmente entre 3.000 ~ 7.000.

Entre eles, o poliéter de alta reatividade é usado principalmente para espuma macia de alta resiliência e também pode ser usado para produtos de espuma, como espuma semirrígida. Uma pequena quantidade de poliéter glicol pode ser usada como material auxiliar e misturada com poliéter triol em formulações de espuma macia. Poliéter polióis com baixa insaturação e alto peso molecular podem ser usados ​​para produzir espumas macias e reduzir a quantidade de TDI.

Geralmente, polióis poliéteres com alta funcionalidade e alto valor de hidroxila são usados ​​em formulações de espuma rígida, de modo que possam ser produzidas reticulação e rigidez suficientes. O valor de hidroxila do poliéter poliol de espuma rígida é geralmente 350 ~ 650 mg KOH/g, e a funcionalidade média está acima de 3. As formulações gerais de espuma dura são principalmente misturadas com dois poliéteres, e o valor médio de hidroxila é de cerca de 4000 mg KOH/g.

As formulações de espuma semirrígida geralmente utilizam parte de poliéteres de alto peso molecular, especialmente poliéter polióis de alta reatividade e parte de poliéteres de espuma rígida de alta funcionalidade e baixo peso molecular.

2. Poliol poliéster
Polióis de poliéster alifáticos comuns de baixa viscosidade, como polidietileno adipato diol com um valor de hidroxila de cerca de 56 mg KOH/g ou polióis de poliéster ligeiramente ramificados, podem ser usados ​​para fazer espuma macia de poliéster poliuretano. O poliol poliéster possui alta reatividade. Atualmente, o bloco de espuma de poliéster PU é usado apenas em um pequeno número de áreas, como acessórios de vestuário.

Polióis aromáticos sintetizados a partir de ácidos dibásicos (como anidrido ftálico, ácido tereftálico, etc.) e pequenos dióis moleculares (dietilenoglicol, etc.) ou polióis. Entre eles, o alto valor hidroxila pode ser utilizado para produzir espuma rígida de poliuretano e polióis. Espuma rígida de isocianurato. O menor valor hidroxila do álcool poliéster anidrido ftálico também pode ser usado para espuma flexível de alta resiliência, espuma de pele inteira e espuma semirrígida e materiais de poliuretano sem espuma.

3. Poliol polimérico
Os polióis poliméricos (poliéter polióis enxertados) contêm estireno rígido, homopolímeros e copolímeros de acrilonitrila e polímeros de enxerto. Esses polímeros vinílicos atuam como “enchimentos” orgânicos para melhorar o desempenho de suporte de carga.

Os polióis poliméricos podem ser usados ​​para produzir espumas flexíveis de alta dureza, espumas de alta resiliência, espumas macias moldadas a quente, espumas semirrígidas, espumas com pele própria, produtos de moldagem por injeção de reação (RIM), etc., que podem reduzir a espessura do produto e reduzir A densidade da espuma reduz o custo, também pode aumentar a célula aberta da espuma plástica e dar ao produto um certo desempenho retardador de chama.

O poliol poliureia (dispersão PHD) também é um poliol modificado com polímero especial, que pode ser usado para espuma macia de alta resiliência, espuma semirrígida e espuma macia. Existem poucos produtos no mercado atualmente.

Existem também alguns polióis especiais usados ​​​​na produção de espumas de poliuretano, como polióis de óleo vegetal, polióis de poliéster de colofônia e polióis de poliéster poliméricos.

3. Auxiliares de formação de espuma
Os auxiliares espumantes são indispensáveis ​​na fabricação de espumas de poliuretano, incluindo catalisadores, estabilizadores de espuma (estabilizadores de espuma), agentes espumantes, etc. Existem também alguns aditivos que são opcionais e podem ser usados ​​quando necessário, como barreiras. Agente de queima, extensor de cadeia/agente de reticulação, antioxidante, estabilizador de luz, amaciante de espuma, abridor de células, enchimento, pasta colorida, agente antiestático, estabilizador de hidrólise, estabilizador de armazenamento de composição de espuma, etc.

1. Agente espumante
A água é um importante agente espumante na produção de materiais de poliuretano. É um agente espumante químico. O gás dióxido de carbono gerado pela reação com isocianato expande, espuma e solidifica o material de espuma viscoelástica para obter várias espumas de poliuretano.

Como o dióxido de carbono tem alta condutividade térmica e forte permeabilidade, agentes espumantes físicos devem ser usados ​​para formulações de espuma rígida de poliuretano que requerem altas propriedades de isolamento térmico. Como o estágio inicial de mistura de materiais na produção de espuma rígida gera muito calor em dezenas de segundos, é necessário que o agente espumante absorva parte do calor e, ao mesmo tempo, a gaseificação do agente espumante faz com que a espuma se expanda e espuma.

Na produção de espumas flexíveis de poliuretano, para obter espumas flexíveis de baixa densidade sem muita água que torne a espuma rígida, geralmente é necessário controlar a quantidade de água e adicionar uma quantidade adequada de agente espumante físico como auxiliar agente de formação de espuma.

O CFC-11 (Triclorofluorometano) realizou a produção industrial no final da década de 1920. Como o CFC-11 possui características de incombustibilidade, ponto de ebulição adequado, fácil gaseificação, baixa condutividade térmica do gás, baixa toxicidade, boa compatibilidade com matérias-primas de poliuretano, não corrosivo, baixo preço, processo simples de formação de espuma, etc., é uma produção de espuma de poliuretano Agente de expansão muito ideal no meio.

Da década de 1960 ao início da década de 1990, o CFC-11 foi amplamente utilizado como agente de expansão para espumas de poliuretano. Porém, na década de 1970, os cientistas descobriram que o CFC-11 emitido na atmosfera poderia destruir lentamente a camada de ozônio, o que atraiu a atenção de ambientalistas de todo o mundo. Os principais tipos de agentes de expansão atualmente utilizados como alternativas ao CFC-11 são HCFC (hidroclorofluorocarboneto), HFC (hidrofluorocarboneto), HC (alcano), CO2 líquido e água.

2. Estabilizador de espuma
Ao produzir espuma de poliuretano, o estabilizador de espuma (ou estabilizador de espuma) é um componente indispensável. Pode aumentar a solubilidade mútua de cada componente e desempenhar o papel de emulsionar materiais de espuma, estabilizar a espuma e ajustar as células. Os estabilizadores de espuma são surfactantes e existem dois tipos de compostos sem silício e compostos organossilícios.

A maioria dos estabilizadores de espuma atualmente em uso são copolímeros em bloco de polissiloxano oxialquileno, que são surfactantes de silicone modificados com poliéter, às vezes comumente chamados de "óleo de silicone" na indústria. Devido à ampla gama de composição estrutural deste tipo de surfactante e ao bom efeito de uso, os surfactantes de silicone modificados com poliéter têm sido amplamente utilizados como estabilizadores de espuma na indústria de espuma de poliuretano.

3. Abridor de poros
Método de obtenção de espuma de poliuretano de células abertas:

Use um catalisador adequado para atingir o equilíbrio necessário entre a reação de gel e a reação de formação de espuma. Quando o material de espuma atinge o ponto mais alto, a resistência do filme da parede celular não é suficiente para selar as bolhas internas e o gás sai da parede para formar células abertas. A estrutura de espuma;
Use matérias-primas de poliéter poliol adequadas para formar espuma de células abertas;
Quando o catalisador e as principais matérias-primas não são suficientes para resolver o problema, uma pequena quantidade de abridor de células é utilizada para dispersar a uréia formada pela formação de espuma com água para obter uma espuma com certa proporção de células abertas.

O abridor de células é um tipo especial de surfactante, geralmente contendo segmentos ou grupos hidrofóbicos e hidrofílicos. Sua função é reduzir a tensão superficial da espuma, promover a ruptura celular e aumentar a taxa de células abertas da espuma de poliuretano. Melhore o encolhimento de produtos plásticos de espuma macios, semirrígidos e rígidos causados ​​por células fechadas.

Devido à alta densidade de reticulação da espuma rígida de poliuretano comum, a resistência do filme da parede celular na espuma é alta e geralmente é uma estrutura de célula fechada. No entanto, ao adicionar um agente de abertura de células, uma espuma rígida de poliuretano de células abertas pode ser fabricada para redução de ruído, para fins como filtragem.

Parafina líquida hidrofóbica precoce, polibutadieno, dimetil polissiloxano, etc. podem ser usados ​​como estabilizadores de espuma e abridores de células. Dispersões de parafina e óxido de polietileno também podem ser usados ​​como abridores de células. Atualmente, composições químicas especiais de copoliéter de óxido de polioxipropileno-etileno, copolímero de polioxialquileno-polissiloxano, etc. são usadas como agentes de abertura de poros.

4. Amaciante
A utilização de amaciantes na produção de espumas flexíveis de poliuretano formuladas com alto teor de água pode inibir a rigidez da espuma causada pelo excesso de grupos ureia. O modificador de amaciamento de espuma tem um efeito suavizante. A utilização de amaciadores pode reduzir a quantidade de isocianato e, portanto, a dureza da espuma. É utilizado na produção de espuma flexível de poliuretano. Os amaciantes comerciais geralmente contêm poliéteres especiais, polióis especiais e água.