Sistemas Catalíticos para Espumas Flexibles y Rígidas

En el proceso de moldeo de espuma flexible de poliuretano, el material de espuma requiere buena fluidez en las primeras etapas y una rápida gelificación en las últimas etapas. Esto requiere seleccionar catalizadores apropiados para equilibrar las reacciones de formación de espuma y gelificación. Las primeras espumas flexibles de poliéster y poliéter basadas en prepolímeros utilizaban principalmente catalizadores de dimetilalquilamina de baja actividad, como N,N-dimetilciclohexilamina y N,N-dimetildodecilamina.  

Sin embargo, en el caso de espumas flexibles de poliéter de una etapa, estos catalizadores por sí solos no cumplen los requisitos debido a la baja viscosidad de los poliéter polioles y a la baja reactividad de los grupos hidroxilo secundarios en los extremos de los poliéteres. La lenta reacción de crecimiento en cadena de la espuma da como resultado una resistencia inicial deficiente, lo que lleva al colapso de la espuma. Por tanto, se necesita un catalizador altamente activo como la trietilendiamina (TEDA). Sin embargo, el uso exclusivo de TEDA hace que el proceso sea difícil de controlar.  

En 1958, la American Mobay Chemical Company descubrió por primera vez compuestos organoestaño como catalizadores de gelificación altamente eficientes. Los estudios demostraron que los dialquilestaños tenían una eficiencia catalítica para reacciones de gelificación diez veces mayor que las aminas terciarias. Las primeras espumas flexibles de poliéter PU convencionales de un solo paso utilizaban principalmente una mezcla de trietilendiamina y dilaurato de dibutilestaño. Sin embargo, este último aceleró la degradación oxidativa de las espumas flexibles de poliéter a altas temperaturas (por encima 140°C) y pronto fue reemplazado por octoato estannoso.  

Para las espumas flexibles de densidad media, comúnmente se agrega dimetiletanolamina económica para neutralizar las impurezas ácidas en el material de la espuma, lo que reduce el uso de catalizadores más costosos.  

Actualmente, los catalizadores más utilizados en espumas de poliuretano flexibles de poliéter son la trietilendiamina, el éter bis(dimetilaminoetil), el octoato estannoso y la dimetiletanolamina. En las espumas flexibles estándar, la trietilendiamina actúa principalmente como catalizador de espuma y se utiliza junto con catalizadores de organoestaño. En espumas flexibles de alta resiliencia, funciona como catalizador de gelificación en combinación con A-1 (bis(dimetilaminoetil)éter).  

En los últimos años, se ha prestado mucha atención al desarrollo de catalizadores reactivos, particularmente para aplicaciones como colchones y asientos de espuma para automóviles, que exigen poco olor y un mínimo empañamiento. Las moléculas de catalizador reactivo están diseñadas para incorporar grupos que reaccionan con isocianatos, anclando así el catalizador a la resina de poliuretano y reduciendo los componentes volátiles.  

Sistemas Catalíticos para Espumas Rígidas  

Las espumas rígidas de poliuretano también suelen utilizar sistemas catalizadores compuestos, que a menudo incorporan catalizadores de amina terciaria. De manera similar a los sistemas de moldeo de espuma flexible, también se pueden emplear catalizadores de acción retardada. En las formulaciones de espuma rígida PIR (poliisocianurato), normalmente se requieren catalizadores de trimerización. Estos catalizadores incluyen dos tipos principales: compuestos organometálicos y aminas terciarias (sales de amonio cuaternario)