El peso molecular y la funcionalidad de los poliuretanos (parte 2)

La funcionalidad se refiere al número de grupos reactivos en una molécula de polímero que puede participar en una reacción química. Comprender la funcionalidad de varios polímeros es altamente beneficiosa para seleccionar materias primas apropiadas y sintetizar los productos deseados. Por ejemplo, los elastómeros generalmente usan compuestos difuncionales, mientras que los productos de espuma requieren compuestos polifuncionales.

La fórmula general para la funcionalidad es:

F = Mn / E  (11-27)

Dónde:

Minnesota — peso molecular promedio numérico

E — valor equivalente

En la práctica, los parámetros comúnmente proporcionados son el valor hidroxilo (número OH) y MN de poliéter poliols. Por lo tanto, se puede usar la fórmula (11-2):

E = (1000 × 56.1) / OH

Sustituir en la ecuación (11-27) da:

Fa = (MN × OH) / (1000 × 56.1)  (11-28)

Ejemplo:

El poliéter Desmophen 3900 de Bayer enumera MN = 4800 y un valor hidroxilo de 32 mgkoh/g, pero no proporciona un valor de funcionalidad. Podemos calcularlo usando la fórmula (11-28):

F = (4800 × 32) / (1000 × 56.1) = 2.7

Nota: El MN utilizado en esta fórmula debe medirse mediante cromatografía de permeación de gas, no mediante análisis del grupo final, o el valor F puede desviarse significativamente.

La ecuación (11-28) también permite la determinación de la funcionalidad indirecta del valor hidroxilo de un polímero y MN.

Para polioles mixtos, es mejor medir directamente tanto el peso molecular promedio numérico como el valor hidroxilo, y calcular usando:

Fm = (mnm × Ohm) / ((1000 × 56.1)  (11-29)

Si se conocen las funcionalidades y los valores hidroxilo de cada componente, la funcionalidad de la mezcla (por fracción de peso) se puede calcular como:

FM = (Ohm × FI × Fk) / (ohi × Fk × A + ohk × FI × (1 – a))  (11-30)

Dónde:

Ohm — valor hidroxilo de la mezcla

FI — Funcionalidad del componente 1

Fk — Funcionalidad del componente 2

Ohi — valor hidroxilo del componente 1

Ohk — valor hidroxilo del componente 2

A — fracción de masa del componente 1

1 – A — fracción de masa del componente 2

OHM también se puede calcular a partir de los valores hidroxilo de los dos componentes:

Ohm = Ohi × A + Ohk × (1 –A)  (11-31)

Ejemplo:

Si el 62.5% de un triol de poliéter con OH = 58 mgkoh/g se mezcla con el 37.5% de un diol de poliéter con OH = 114 mgkoh/g, la funcionalidad promedio de la mezcla es:

Primero calcular ohm:

Ohm = 58 × 0.625 + 114 × 0.375 = 79 (mgkoh/g)

Luego aplique la ecuación (11-30):

Fm = (79 × 3 × 2) / (58 × 2 × 0.625 + 114 × 3 × 0.375) = 2.36

Al combinar polioles, a menudo encontramos casos en los que se conocen los pesos moleculares de dos polioles y se desea un peso molecular promedio objetivo. Para determinar las proporciones requeridas, use:

α = (Mnj / mnm) × [(MNK – Mnm) / (mnk – Mnj)]  (11-32)

Ejemplo:

Polyether A tiene Mn = 1990, Polyether B tiene Mn = 1009, y queremos una mezcla con MN = 1500:

α = 1990 / 1500 × (1009 – 1500) / (1009 – 1990) = 0.664

Proporción de poliéter b:

1 – α = 0.336

Si se conocen las funcionalidades y los valores hidroxilo de los polioles, la ecuación (11-32) se puede adaptar a:

α = (Fi / mnm) × [(1000 × 56.1 × Fk – Mnm × Ohk) / (ohi × Fk – Ohk × Fi)]  (11-33)

Para pesos moleculares promedio de peso, α se puede calcular usando:

α = (MWM – MWK) / (MWI – MWK)  (11-34)

Ejemplo:

Para mezclar un diol (OH = 55.4 mgkoh/g) y Triol (OH = 57.2 mgkoh/g) para lograr Mn = 2500:

Dado:

Fi = 2, OHI = 55.4

Fk = 3, ohk = 57.2

Mnm = 2500

Entonces:

α = 2 / 2500 × [(1000 × 56.1 × 3 – 2500 × 57.2) / (55.4 × 3 – 57.2 × 2)] = 0.391 → 39.1%

Segundo componente:

1 – α = 60.9%