Introducción a las materias primas de la espuma de poliuretano.

La espuma de poliuretano (espuma de PU) consiste principalmente en poliuretano como componente principal. Las materias primas incluyen principalmente poliisocianatos y polioles, con la adición de diversos aditivos, los más importantes de los cuales son una serie de agentes espumantes relacionados con el proceso de formación de espuma. Estos aditivos conducen a la producción de una cantidad significativa de espuma dentro del producto de reacción, dando como resultado productos de espuma de poliuretano. Este artículo proporciona una breve descripción de las materias primas utilizadas en la producción de espuma de PU y los agentes espumantes.

1.Poliisocianatos

Los poliisocianatos más utilizados en la producción industrial de espumas de poliuretano incluyen diisocianato de tolueno (TDI), isocianato de polimetileno-polifenilo (PAPI), diisocianato de difenilmetano (MDI) y MDI líquido (L-MDI).

TDI

El TDI se utiliza principalmente en la producción de espumas flexibles de poliuretano. El MDI tiene mayor reactividad que el TDI, menor volatilidad y algunas formas modificadas de MDI pueden usarse como sustitutos del TDI en la producción de espumas flexibles de poliuretano, incluida la espuma de poliuretano de alta densidad y la fabricación de elastómeros de poliuretano semirrígidos o microcelulares.

El PAPI, también conocido como MDI crudo o MDI polimerizado, normalmente tiene un peso molecular promedio que oscila entre 30 y 400, con un contenido de NCO del 31 % al 32 %. En el campo de las espumas plásticas, el PAPI y el PAPI modificado se utilizan principalmente para producir diversas espumas rígidas de poliuretano, y algunas también se utilizan en la producción de espumas flexibles de alto rebote, espumas de revestimiento integral y espumas semirrígidas. PAPI se puede mezclar con TDI para fabricar espumas plásticas de alto rebote y curado en frío.

2. Poliéter y polioles de poliéster

2.1 Poliéter polioles

Los polieterpolioles utilizados para la producción de espumas flexibles de poliuretano son generalmente poliéteres de cadena larga y de baja funcionalidad. En la formulación de espumas flexibles, la funcionalidad de los poliéter polioles suele estar entre 2 y 3, con un peso molecular promedio que oscila entre 2000 y 6500. Los trioles de poliéter se utilizan más comúnmente en espumas flexibles, típicamente iniciadas con glicerol (propano-1,2,3-triol) y obtenidas mediante polimerización con apertura de anillo con 1,2-epoxipropano o copolimerización con una pequeña cantidad de óxido de etileno, con un peso molecular que generalmente cae dentro del intervalo de 3000 a 7000.

Poliéter polioles

Los poliéter polioles de alta actividad se utilizan principalmente para espumas flexibles de alto rebote y pueden usarse en la producción de espumas semirrígidas y otros productos de espuma. Algunos poliéter dioles se pueden utilizar como materiales auxiliares, mezclados con poliéter trioles en formulaciones de espuma flexible. Los poliéter polioles de baja insaturación y alto peso molecular se utilizan para la producción de espumas blandas, lo que reduce la cantidad de TDI requerida.

Los poliéter polioles usados ​​en formulaciones de espuma rígida son generalmente poliéter polioles de alta funcionalidad y alto valor de hidroxilo para lograr suficiente reticulación y rigidez. El valor de hidroxilo de los poliéter polioles para formulaciones de espuma rígida suele estar en el intervalo de 350 a 650 mg de KOH/g, con una funcionalidad promedio de 3 o superior. Las formulaciones de espuma rígida suelen utilizar una combinación de dos tipos de poliéter polioles, con un valor de hidroxilo promedio de alrededor de 4000 mg de KOH/g.

Las formulaciones de espuma semirrígida a menudo utilizan algunos poliéteres de alto peso molecular, especialmente poliéter trioles de alta actividad, y algunos poliéter polioles de alta funcionalidad y bajo peso molecular de formulaciones de espuma rígida.

 2.2 Polioles de poliéster

Para la producción de espumas flexibles de poliuretano a base de poliéster se pueden utilizar poliésterpolioles alifáticos de baja viscosidad, como hexanodioladipatodioles con un índice de hidroxilo de aproximadamente 56 mg de KOH/g, o poliésterpolioles ligeramente ramificados. Los polioles de poliéster tienen una alta reactividad. Actualmente, la espuma de poliuretano en bloque fabricada a partir de poliéster sólo se utiliza en unos pocos campos, como por ejemplo como material auxiliar para la confección.

Polioles de poliéster

Los poliésterpolioles aromáticos, sintetizados a partir de ácidos dicarboxílicos (como anhídrido ftálico, ácido tereftálico, etc.) y dioles de molécula pequeña (como etilenglicol, etc.) o polioles, se utilizan para producir espumas rígidas de poliuretano y espumas rígidas de poliisocianurato. Los poliésterpolioles con menor valor de hidroxilo derivados del anhídrido ftálico también se pueden usar para espumas flexibles de alto rebote, espumas de piel integral, espumas semirrígidas y materiales de poliuretano sin espuma.

 2.3 Polioles poliméricos

Los polioles poliméricos, incluidos el estireno rígido, los homopolímeros de acrilonitrilo, los copolímeros y los polímeros injertados, actúan como "rellenos" orgánicos para mejorar el rendimiento de carga. Los polioles poliméricos se utilizan en la producción de espumas en bloque flexibles de alta dureza, espumas de alto rebote, espumas flexibles termoplásticas, espumas semirrígidas, espumas auto-desolladas y productos moldeados por inyección de reacción (RIM). Pueden reducir el espesor del producto, disminuir la densidad de la espuma para reducir costos, aumentar la apertura de las celdas de la espuma plástica e impartir propiedades retardantes de llama a los productos.

Polioles poliméricos

Los polioles de poliurea (dispersiones PHD) son una clase especial de polioles modificados con polímeros que se utilizan en espumas flexibles de alto rebote, espumas semirrígidas y espumas blandas, pero su presencia en el mercado es limitada.

También se utilizan algunos polioles especiales para la producción de espumas de poliuretano, como polioles a base de aceites vegetales, polioles de poliéster a base de colofonia y poliésteres poliméricos. Estos no se describen en detalle en este artículo.