Catalizadores compuestos y catalizadores retardados

En el estudio y producción de espumas, se ha observado claramente que el efecto catalítico aumenta significativamente cuando se utilizan dos catalizadores juntos. Este fenómeno, conocido como "efecto sinérgico" entre catalizadores, permite un proceso catalítico más eficaz. Para lograr un equilibrio en diversas reacciones durante la producción, es común utilizar dos o más catalizadores para formar un sistema catalítico compuesto. Este enfoque maximiza el efecto catalítico al tiempo que minimiza la cantidad de catalizador necesaria. Los fabricantes pueden ajustar las dosis de diferentes catalizadores según las materias primas, los procesos y los equipos de producción para producir productos de alta calidad. El "efecto sinérgico" se demuestra en la siguiente tabla.

No sólo los catalizadores de estaño y amina exhiben este efecto sinérgico, sino que incluso diferentes aminas, como la tetrametilbutanodiamina (TMBDA) y la trietilendiamina (TEDA), pueden exhibir interacciones similares.

Efecto sinérgico de catalizadores de amina y organoestaño (sobre la reacción NCO-OH)

Basándose en los principios de sinergia de los catalizadores y para facilitar su uso a los productores, los fabricantes de catalizadores especializados han desarrollado varios productos catalizadores compuestos.

En determinadas reacciones de formación de espuma, especialmente en el caso de espumas de poliuretano con formas complejas, es fundamental garantizar un alto rendimiento. Durante la fase inicial, la viscosidad de los materiales no debe aumentar demasiado rápido para permitirles llenar todos los rincones de la cavidad del molde. A menudo se utilizan catalizadores retardados para prolongar el tiempo de cremación de la espuma, permitiendo que el material se expanda completamente y llene el molde. Estos catalizadores exhiben una actividad catalítica significativa sólo cuando la temperatura del material de espuma ha aumentado hasta un cierto nivel.

Los fabricantes de catalizadores nacionales e internacionales, así como algunos productores de espumas, han desarrollado varios catalizadores retardados, normalmente basados ​​en aminas terciarias. Estos catalizadores de amina de acción retardada pertenecen generalmente a la categoría de sales de amonio cuaternario. Algunos o todos los catalizadores de amina se neutralizan con ácidos para formar sales de amonio cuaternario, que son inactivas a bajas temperaturas. En las etapas medias y tardías de la formación de espuma, el calor liberado por el sistema descompone las sales de amonio cuaternario y las aminas terciarias comienzan a exhibir actividad catalítica, acelerando las últimas etapas de la reacción. Los isocianatos también pueden reaccionar con ácidos carboxílicos para promover la liberación de aminas. Los ácidos comunes utilizados para neutralizar las aminas terciarias incluyen el ácido fórmico, el ácido acético y el HCl.

Otro tipo de catalizador de amina termosensible poco común, como el DBU y sus sales, muestra una actividad muy baja a temperatura ambiente, pero su actividad catalítica aumenta significativamente a medida que aumenta la temperatura.

Para mejorar la eficiencia de la producción, es deseable utilizar catalizadores altamente activos o aumentar la dosis de catalizador para acortar el tiempo de curado de las espumas plásticas. Sin embargo, esto a menudo da como resultado tiempos de crema excesivamente cortos y una mala fluidez del material. Para abordar este problema, también se emplean catalizadores retardados.