Producción de prepolímeros a base de poliéter y su proceso de formación de espuma

En aplicaciones industriales, los métodos de fabricación de prepolímeros de distintos grados difieren según los requisitos del proceso de formación de espuma y el rendimiento del producto final. Además de las variaciones en las materias primas y las formulaciones, las técnicas de fabricación de prepolímeros a base de poliéter generalmente se dividen en tres tipos distintos: ramificación de biuret, ramificación de carbamato y ramificación de uretano.

(1) Prepolímeros ramificados de Biuret

Este método implica agregar una cantidad específica de agua (por ejemplo, 0,4%) al polipropilenglicol, que reacciona con isocianato para formar grupos urea. La reacción del isocianato con hidrógeno activo crea ramas de biuret, lo que mejora la fuerza del gel durante la formación de espuma.

Una formulación típica implica mezclar 100 partes de poliéter difuncional con una cantidad adecuada de agua para lograr un contenido total de agua del 0,4%. La mezcla se calienta a 35–40°C durante 30 minutos. Posteriormente se añade la primera tanda de TDI (diisocianato de tolueno) en función del valor de hidroxilo del poliéter y del contenido de agua, manteniendo una relación molar de NCO/OH en 1,25/1 y NCO/H₂O en 1,0/1,0. Después de mezclar, se produce la reacción exotérmica. Una vez completado, se aumenta la temperatura a 120°C a una tasa de 2°C/min y mantenido durante 90 minutos.

Después de enfriar a 80°C, se añade el segundo lote de TDI, con la cantidad determinada por el contenido de NCO del producto de reacción inicial y el contenido de NCO objetivo del prepolímero para la formación de espuma (generalmente alrededor de 25 partes, lo que da como resultado un contenido de NCO final de aproximadamente 9,5%). . Después de agitar bien, el prepolímero se enfría hasta 40°C, empaquetado y sellado.

(2) Prepolímeros ramificados de carbamato

En este método, los isocianatos reaccionan con el hidrógeno activo de los segmentos de uretano de la cadena principal para formar ramas de carbamato.

Una preparación típica implica mezclar 100 partes de polipropilenglicol con agua (ajustada a un contenido de agua del 0,15%) a 35–40°C durante 30 minutos. Se añade el primer lote de TDI para conseguir NCO/OH en 1,5/1,0 y NCO/H₂O en 1,0/1,0. Después de la reacción exotérmica, la temperatura se aumenta a 120°C y mantenido durante 2 horas. Luego se añade el segundo lote de TDI (aproximadamente 25 partes, lo que produce un contenido final de NCO del 9,5 %) y se hace reaccionar a 120°C durante 1 hora. El producto se enfría a 40°C para obtener el prepolímero ramificante de carbamato.

Las espumas fabricadas a partir de este tipo de prepolímero presentan buenas propiedades físicas. Sin embargo, la resistencia del gel de la espuma durante la formación de espuma es inferior a la de los prepolímeros ramificados de biuret.

(3) Prepolímeros ramificados de uretano

Este método introduce una pequeña cantidad de poliéter y poliisocianatos multifuncionales (trifuncionales o superiores) en poliéter difuncional para formar enlaces cruzados mediante enlaces de uretano. Esta reticulación aumenta la resistencia del gel de la espuma durante la formación de espuma.

Estos prepolímeros totalmente ramificados de uretano pueden emplear poliéteres de alto peso molecular, de bajo peso molecular, neutros o alcalinos como agentes reticulantes.

Este enfoque mejora la estabilidad estructural y la resistencia del gel de la espuma, lo que la hace adecuada para aplicaciones que requieren espumas robustas.