Crearea de rețete cu prepolimeri de poliuretan
CREAREA formulat cu prepolimeri de poliuretan
În lumea de astăzi, să acorde mai multă atenție problemelor de securitate, utilizarea izocianaților devine tot mai limitată. O modificare chimică imediată poate elimina toate aceste probleme, legate de securitate, în timp ce creșterea posibilităților de utilizare a compușilor obținuți prin polimerizare. Aceste substanțe chimice valoroase sunt prepolimeri poliuretanice.
Prepolimerii sunt în general lichid vâscos, amestecat în reactoare lot. Ele sunt formate prin reacția componentelor diizocianat și poliol cu toate adezivi din poliuretan (vezi. Figura 1) 1. Izocianatul utilizat a fost cel mai frecvent este fie un difenilmetandiizocianat (MDI) sau toluen diizocianat (TDI), un poliol poate fi foarte simplu, cum ar fi glicol.
Compoziția amestecului reactiv este generat, astfel încât un exces de funcționalitate izocianat rămas în matrice, care se formează după toate poliol va reacționa grupe alcool. Se întâmplă adesea că există un exces de cinci ori mai ieotsianata față de poliol, izocianat și solventul este parțial pentru a preveni gelificarea poliol. Unii cred că prepolimerul este formată numai atunci când un exces de cel puțin de două ori, și în acele cazuri în care mai mult exces de două ori, ele sunt numite semi- sau cvasi-prepolimer obținut matrice 2.
Figura 1: compoziția prepolimeri de poliuretan
După ce se formează complet matrice prepolimer, izocianat nereacționat poate fi îndepărtat prin distilare în vid, pentru a preveni orice problema de toxicitate. La fel de toxicitate, iar acest lucru are un impact asupra vâscozității prepolimerului, care depinde de natura chimică și cantitatea de izocianat libere. Izocianații cu greutate moleculară mai mică, care acționează ca solvenți, mai mici viscozitatea totală a amestecului prepolimer.
Pentru a asigura stabilitatea izocianat și pentru a preveni polimerizarea în continuare a reactanților prepolimerului fiind adăugat și fără încălzire în atmosferă inertă. Amestecul a fost reacționat, complet fără necesitatea de a menține apa la temperaturi sub 100 ° C, pentru a evita formarea ureei și allophonate reticulare (vezi. Figura 5). Pentru a preveni astfel de reticulare, în cazurile în care prepolimerul este supus depozitării înainte de utilizare, se adaugă stabilizatori cum ar fi clorura de benzoil, clorura de acetil, sau acid p-toluen sulfonic.
Alegerea prepolimerului poliuretan
Reactivitatea prepolimer depinde, în mare parte, aproape exclusiv pe natura izocianat: acele izocianati care sunt mai puțin împiedicate ca MDI, este cea mai reactivă. TDI si isophoronediisocyanate sunt molecule asimetrice și grupe izocianat mai reactivă este utilizat pentru a forma prepolimerul, dând o matrice finală a unei reactivitate totală mai mică. Aceasta minimizează reactivitatea prepolimerului cu poliol nereacționat, și mai departe încetinește inițierea polimerizării, ceea ce duce la crearea de macromolecule cu greutate moleculară mai mare. Acest lucru conduce, de asemenea, la o distribuție mai îngustă a greutății moleculare și o viscozitate scăzută.
Viscozitatea prepolimeri de poliuretan crește în mod tipic datorită alofanatului reticulare, care poate începe la temperaturi mai mari de 60 ° C. resturile de alcalii, care sunt uneori prezente în polioli de poliester pot, de exemplu, să fie un catalizator pentru această reacție, care va pune în aplicare reacția la aceste temperaturi relativ scăzute. Valorile de viscozitate tetrametioksiliden prepolimeri diizotsiantanyh de asemenea foarte scăzută datorită sterice în atomul de carbon terțiar al grupării izocianat, care încetinește reacția de inițiere și previne formarea alofanat, chiar și atunci când sunt prelucrate la o temperatură de 125 ° C
Figura 2: monomer diizocianat
Pe de altă parte reacția, un rol important îl joacă alegerea poliol pentru a obține proprietăți precum umectabilitate și timpul de întărire a materialului adeziv. Poli (oxid de propilenă / etilenă) glicoli (PPG), care cuprinde o mare proporție de oxid de etilenă, se va forma polimeri care sunt ușor umezite, în timp ce polioli hidrofobe, cum ar fi cauciucurile polibutadienă hidroxilati, nu va fi udat.
Adesea koistallicheskie sau poliesteri amorfe sunt utilizați drept componentă poliol. poliesteri cristalini da putere rapid forma materiale de turnare în stare verde și solidificare rapidă a adezivului final. Dimpotrivă, prezența poliesterilor amorfi poate crește timpul de setare.
Figura 3: Poliolii utilizat și compoziția prepolimerului
Printre alți polimeri posibili includ polimeri amorfi care au o condiție joasă temperatură de tranziție a sticlei, care constau în strânsă relație cu PPG. Și din nou, ei crește timpul de setare, reduce vâscozitatea și asigură o bună flexibilitate la temperatură scăzută. Vinil polimerizat polioli au, de obicei cu greutate moleculară ridicată și solide sticloase. Aceste materiale se extind durata de rezistență a materialului de turnare în stare verde și lipicioasă. 3
De asemenea, utilizarea de poliol cu lanț mai lung în prepolimer produce în mod tipic mai moale materialul finit, mai puțin durabile decât utilizarea lanțurilor scurte. În acest sens, în cazul în care necesitatea de a avea un adeziv mai puternic, acest lucru poate fi realizat prin formularea prepolimerului folosind glicoli cu greutăți moleculare scăzute, de exemplu, mai puțin de 300. 4
Deoarece alegerea prepolimerului influențează formularea
Aceste prepolimeri sunt frecvent utilizate în industrie pentru producerea de adezivi pentru fabricarea monocomponentă adezivilor poliuretanoyh și reactive poliuretani termofuzibili. Fiecare aplicație are un cerințe strict definite pentru proprietăți, cum ar fi vâscozitatea și viteza de întărire. Adeziv monocomponent mai degrabă va tinde să reducă vâscozității pentru ușurința utilizării, în timp ce topitura fierbinte este, în general, inițial are o vâscozitate mai mare înainte de utilizare și se va topi.
Și una topituri componente și reactive reacționează cu umiditatea pentru a forma dioxid de carbon, pentru a obține un leac plin. Pentru a finaliza întărire și de a accelera vindecarea la niveluri de umiditate mai mare de adezivi-component, de obicei, au nevoie la o umiditate relativă de 40 la suta. aditivi accelerând cum ar fi trietanolamina, sunt utilizate în adezivi, sau pentru a aplica acoperirea primară la substrat, poate accelera procesul de reticulare.
Pentru adezivi-component de întărire poate fi efectuată prea repede, ceea ce duce la consecințe nedorite sub forma ratelor de evoluție de dioxid de carbon. Aceasta conduce la formarea de spumă și bule care pot slăbi forța de coeziune a peliculelor adezive. Controlul și viteza de răspuns, iar viscozitatea va reduce riscul de formare de bule în filmul adeziv. 5
Figura 5. Poliolii utilizați în formulare prepolimer
Atunci când se utilizează gama topitură fierbinte de prepolimeri cu rapoarte specifice izotsanatov / polioli pot ajuta la determinarea proprietăților creatorului rețeta pentru formularea finală. Prin scăderea viscozității adezivului, un exces mai mare de izocianat va face adezivul mai rigid, cu o rezistență la tracțiune mai mare și extins setarea timpului pentru a facilita lipirea. cantități mai mici de exces de izocianat conferi performanțe mai tradiționale în topitură fierbinte termoplastic, și de a spori flexibilitatea și rigiditate, în special în combinație cu polioli cu greutate moleculară mai mică.
Pentru poliuretan reactivă întărire topitură fierbinte va continua atâta timp cât grupele izocianat în exces matrice și vor fi furnizate umiditate. Pentru procedeul catalizarea este adesea utilizat care cuprinde octoat stanos, dilaurat de staniu dibutil și adăugarea trietilendiamin.6 va fi posibil să se utilizeze un prepolimer ca o topitură fierbinte reactivă în special fără modificări majore.
Adaptabilitatea adezivi poliuretanici a permis să captureze cota de piață în domeniul încălțămintei de fabricație, construcții și industriile producției industriale. Producția lor actuală este în creștere în lemn lipirea și fabricarea de produse laminate din lemn. Aici, materialele-o singură componentă sunt deosebit de utile, și, în parte, din cauza prepolimeri, adezivi poliuretanici au încă un potențial mai mare de pe piață.