Catalyseurs composites et catalyseurs retardés

Dans l'étude et la production de mousses, il a été clairement observé que l'effet catalytique est considérablement amélioré lorsque deux catalyseurs sont utilisés ensemble. Ce phénomène, connu sous le nom d'« effet synergique » entre catalyseurs, permet un processus catalytique plus efficace. Pour parvenir à un équilibre dans diverses réactions au cours de la production, il est courant d'utiliser deux catalyseurs ou plus pour former un système catalytique composite. Cette approche maximise l'effet catalytique tout en minimisant la quantité de catalyseur requise. Les fabricants peuvent ajuster les dosages de différents catalyseurs en fonction des matières premières, des processus et des équipements de production pour produire des produits de haute qualité. L'« effet synergique » est démontré dans le tableau ci-dessous.

Non seulement les catalyseurs à base d’étain et d’amine présentent cet effet synergique, mais même différentes amines, telles que la tétraméthylbutanediamine (TMBDA) et la triéthylènediamine (TEDA), peuvent présenter des interactions similaires.

Effet synergique des catalyseurs aminés et organostanniques (sur la réaction NCO-OH)

Sur la base des principes de synergie des catalyseurs et pour faciliter leur utilisation par les producteurs, les fabricants de catalyseurs spécialisés ont développé divers produits catalytiques composites.

Dans certaines réactions de moussage, notamment pour les mousses polyuréthanes aux formes moulées complexes, il est crucial d'assurer un rendement élevé. Durant la phase initiale, la viscosité des matériaux ne doit pas augmenter trop rapidement pour leur permettre de remplir chaque recoin de la cavité du moule. Les catalyseurs retardés sont souvent utilisés pour prolonger le temps de crème de la mousse, permettant ainsi au matériau de se dilater complètement et de remplir le moule. Ces catalyseurs présentent une activité catalytique significative uniquement lorsque la température du matériau mousse a atteint un certain niveau.

Les fabricants de catalyseurs nationaux et internationaux, ainsi que certains producteurs de mousse, ont développé divers catalyseurs retardés, généralement à base d'amines tertiaires. Ces catalyseurs aminés à action retardée appartiennent généralement à la catégorie des sels d'ammonium quaternaire. Certains ou la totalité des catalyseurs aminés sont neutralisés avec des acides pour former des sels d'ammonium quaternaire, qui sont inactifs à basse température. Aux étapes intermédiaires et tardives de la formation de mousse, la chaleur dégagée par le système décompose les sels d'ammonium quaternaire et les amines tertiaires commencent à présenter une activité catalytique, accélérant les dernières étapes de la réaction. Les isocyanates peuvent également réagir avec les acides carboxyliques pour favoriser la libération d'amines. Les acides couramment utilisés pour neutraliser les amines tertiaires comprennent l'acide formique, l'acide acétique et le HCl.

Un autre type de catalyseur aminé thermosensible rare, tel que le DBU et ses sels, présente une très faible activité à température ambiante mais augmente considérablement son activité catalytique à mesure que la température augmente.

Pour améliorer l'efficacité de la production, il est souhaitable d'utiliser des catalyseurs hautement actifs ou d'augmenter le dosage du catalyseur pour raccourcir le temps de durcissement des mousses plastiques. Cependant, cela entraîne souvent des temps de crème trop courts et une mauvaise fluidité du matériau. Pour résoudre ce problème, des catalyseurs retardés sont également utilisés.