إنتاج البوليمرات الأولية القائمة على البولي إيثر وعملية الرغوة الخاصة بها

في التطبيقات الصناعية، تختلف طرق تصنيع البوليمرات المسبقة بمختلف درجاتها بناءً على متطلبات عملية الرغوة وأداء المنتج النهائي. بالإضافة إلى الاختلافات في المواد الخام والتركيبات، تنقسم تقنيات تصنيع البوليمرات الأولية القائمة على البولي إيثر عمومًا إلى ثلاثة أنواع متميزة: تفرع البيوريت، وتفرع الكاربامات، وتفرع اليوريثان.

(1) بوليمرات البيوريت المتفرعة

تتضمن هذه الطريقة إضافة كمية معينة من الماء (على سبيل المثال، 0.4%) إلى مادة البولي بروبيلين جلايكول، والتي تتفاعل مع الإيزوسيانات لتكوين مجموعات اليوريا. يؤدي تفاعل الأيزوسيانات مع الهيدروجين النشط إلى إنشاء فروع بيوريت، مما يعزز قوة الجل أثناء الرغوة.

تشتمل التركيبة النموذجية على خلط 100 جزء من البولي إيثر متعدد الوظائف مع كمية مناسبة من الماء لتحقيق إجمالي محتوى الماء بنسبة 0.4%. يتم تسخين الخليط في 35–40°ج لمدة 30 دقيقة. بعد ذلك، تتم إضافة الدفعة الأولى من TDI (ثنائي إيزوسيانات التولوين) بناءً على قيمة الهيدروكسيل للبولي إيثر ومحتوى الماء، مع الحفاظ على النسبة المولية لـ NCO/OH عند 1.25/1 وNCO/H₂O عند 1.0/1.0. بعد الخلط، يحدث التفاعل الطارد للحرارة. وبمجرد الانتهاء، يتم زيادة درجة الحرارة إلى 120°ج بمعدل 2°C/min ويتم الحفاظ عليه لمدة 90 دقيقة.

بعد التبريد ل 80°C، تتم إضافة الدفعة الثانية من TDI، مع تحديد الكمية بواسطة محتوى NCO لمنتج التفاعل الأولي ومحتوى NCO المستهدف للبوليمر المسبق للرغوة (عمومًا حوالي 25 جزءًا، مما يؤدي إلى محتوى NCO نهائي يبلغ حوالي 9.5%) . بعد التحريك الشامل، يتم تبريد البوليمر الأولي إلى 40°ج- معبأة ومختومة.

(2) البوليمرات الأولية المتفرعة من الكارباميت

في هذه الطريقة، تتفاعل الأيزوسيانات مع الهيدروجين النشط لأجزاء اليوريثان الموجودة في السلسلة الرئيسية لتكوين فروع الكاربامات.

يتضمن التحضير النموذجي خلط 100 جزء من مادة البولي بروبيلين جلايكول مع الماء (معدلة لمحتوى مائي بنسبة 0.15%) عند درجة حرارة 100%. 35–40°ج لمدة 30 دقيقة. تتم إضافة الدفعة الأولى من TDI لتحقيق NCO/OH عند 1.5/1.0 وNCO/H₂O عند 1.0/1.0. بعد التفاعل الطارد للحرارة، ترتفع درجة الحرارة إلى 120°C ويتم الحفاظ عليه لمدة ساعتين. تتم بعد ذلك إضافة الدفعة الثانية من TDI (حوالي 25 جزءًا، مما ينتج عنه محتوى NCO نهائي بنسبة 9.5٪) ويتم التفاعل عند 120°ج لمدة 1 ساعة. يتم تبريد المنتج إلى 40°C للحصول على البوليمر الأولي المتفرع من الكرباميت.

تتميز الرغاوي المصنوعة من هذا النوع من البوليمر المسبق بخصائص فيزيائية جيدة. ومع ذلك، فإن قوة هلام الرغوة أثناء الرغوة تكون أقل من قوة البوليمرات المسبقة المتفرعة من البيوريت.

(3) البوليمرات الأولية المتفرعة لليوريتان

تقدم هذه الطريقة كمية صغيرة من متعدد الوظائف (ثلاثي أو أعلى) من البولي إيثر والبولي إيزوسيانات إلى بولي إيثر ثنائي الوظيفة لتكوين روابط متقاطعة عبر روابط يوريتان. يزيد هذا التشابك من قوة هلام الرغوة أثناء الرغوة.

يمكن لهذه البوليمرات الأولية المتفرعة بالكامل من اليوريثان أن تستخدم بولي إيثرات عالية الوزن الجزيئي، أو منخفضة الوزن الجزيئي، أو محايدة، أو قلوية كعوامل تشابك.

يعزز هذا الأسلوب الاستقرار الهيكلي للرغوة وقوة الهلام، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب رغاوي قوية.