Mecanismo de formación de espuma de rebote lento

1. Introducción

Desde principios de la década de 2000, la espuma de rebote lento ha experimentado un desarrollo significativo en China, tanto en términos de avances tecnológicos como de suministro de materias primas. Muchas empresas aprovecharon esta oportunidad y obtuvieron importantes beneficios. Sin embargo, a medida que maduró la tecnología para las espumas de rebote lento, la demanda del mercado disminuyó drásticamente y estas espumas ya no son un producto de moda. En consecuencia, la atención de la industria ha disminuido y las discusiones sobre la tecnología de espumas de rebote lento han disminuido. Hoy discutiremos la tecnología de las espumas de rebote lento.

2. Características de la espuma de rebote lento

Una característica típica de la espuma de rebote lento es que su proceso de deformación y trayectoria de recuperación no responden casi instantánea y sincrónicamente a la aplicación y eliminación de fuerzas externas, a diferencia de las espumas ordinarias. Particularmente durante la recuperación, comienza desde el borde más externo del punto central de estrés y se recupera gradualmente hacia adentro, siendo el punto central el último en restaurarse. Utilizando esta característica, se han desarrollado muchos productos de amortiguación, almohadillas y artículos artesanales.

Esta característica única permite que la espuma de rebote lento distribuya uniformemente la presión ejercida por objetos de forma irregular, lo que le valió el sobrenombre de "espuma de presión cero". Además, la débil fuerza de rebote puede mantener la forma geométrica formada por el objeto externo que presiona la espuma, por lo que también se la conoce como espuma viscoelástica.

3. Mecanismo de formación de espuma de rebote lento

Es bien sabido que las espumas se fabrican principalmente a partir de poliéter poliol e isocianato, con los aditivos necesarios. Generalmente, el uso de poliéter polioles de alto peso molecular (por ejemplo, de peso molecular de 3000 y superior) y polioles poliméricos (por ejemplo, de peso molecular de 6000 y superior) con isocianato da como resultado espumas de rebote rápido, comúnmente denominadas espumas ordinarias.

Por el contrario, la preparación de espumas de rebote lento casi siempre implica combinar poliéter polioles/polioles poliméricos de alto peso molecular con poliéter polioles de bajo peso molecular (por ejemplo, peso molecular 700 y 550). Normalmente, se hace reaccionar una mezcla de poliéter de peso molecular 3000 o superior y poliéter de peso molecular 550 ó 700 con isocianato para producir espuma de rebote lento. La reacción entre poliéter e isocianato forma segmentos de cadena de distintos pesos moleculares. La sustancia formada a partir de la reacción de poliéter e isocianato de alto peso molecular se denomina segmento blando, mientras que la de la reacción de poliéter e isocianato de bajo peso molecular se denomina segmento duro. Estos segmentos de cadena se combinan a través de enlaces químicos y físicos, entrelazándose y acumulándose, con una ligera separación de fases debido al impedimento estérico.

Se entiende que el poliéter de alto peso molecular tiene un valor de hidroxilo bajo, lo que conduce a una baja densidad de reticulación con isocianato, proporcionando un mayor espacio intramolecular e intermolecular para el movimiento, facilitando la deformación y recuperación, es decir, una alta actividad en segmentos blandos. Por el contrario, el poliéter de bajo peso molecular tiene un alto valor de hidroxilo, lo que da como resultado una alta densidad de reticulación con isocianato, proporcionando un menor espacio intramolecular e intermolecular para el movimiento, lo que dificulta la deformación y recuperación, es decir, baja actividad en segmentos duros.

Las características antes mencionadas de los segmentos blandos y duros, junto con una ligera separación de fases dentro del polímero, dan como resultado el fenómeno en el que la deformación y recuperación de los segmentos blandos y duros no están sincronizadas durante la aplicación y eliminación de fuerzas externas. La razón principal es que la deformación y recuperación de los segmentos blandos es rápida, mientras que la de los segmentos duros es lenta. Este es el mecanismo de formación de la espuma de rebote lento. Los técnicos familiarizados con las formulaciones de espuma de rebote lento saben que cuando el índice es fijo, aumentar la cantidad de poliéter de rebote lento ralentiza la velocidad de rebote de la espuma y disminuir la cantidad la acelera, por las razones descritas anteriormente.

4. Aplicaciones

Comprender el mecanismo de formación de la espuma de rebote lento permite diseñar formulaciones razonables basadas en las necesidades del cliente. Por ejemplo, si un cliente requiere una velocidad de rebote más rápida, la cantidad de poliéter de rebote lento se puede reducir apropiadamente y aumentar la cantidad de poliéter ordinario. Si un cliente requiere una mayor dureza, aumentar la cantidad de poliéter de rebote lento, usar POP para reemplazar parte del poliéter ordinario y aumentar el índice TDI puede cumplir con los requisitos.

Cuestiones como la tendencia de la espuma de rebote lento a formar células cerradas también pueden abordarse en función de su mecanismo de formación. Generalmente, una mayor densidad de la espuma conduce a un cierre de celda más fácil; Un índice TDI más alto también conduce a un cierre celular más fácil. Cuando se produce espuma de rebote lento de alta densidad, normalmente se utiliza poliéter con un peso molecular de 550 y un valor de hidroxilo de 306. Esto aumenta la densidad de reticulación, enrollando y acumulando segmentos de cadena estrechamente, con una ligera separación de fases y dominando los segmentos duros, lo que conduce a una alta tasa de cierre de células. De manera similar, un índice TDI alto aumenta la densidad de reticulación, concentrando segmentos duros, aumentando así la tendencia al cierre celular. Este problema se puede resolver aumentando la cantidad de agentes de apertura celular.