Mécanisme de formation de mousse à rebond lent

1. Introduction

Depuis le début des années 2000, la mousse à rebond lent a connu un développement important en Chine, tant en termes de progrès technologiques que d’approvisionnement en matières premières. De nombreuses entreprises ont profité de cette opportunité et ont récolté des bénéfices substantiels. Cependant, à mesure que la technologie des mousses à rebond lent a mûri, la demande du marché a fortement diminué et ces mousses ne sont plus un produit très prisé. Par conséquent, l’attention de l’industrie a diminué et les discussions sur la technologie des mousses à rebond lent ont diminué. Aujourd’hui, nous aborderons la technologie des mousses à rebond lent.

2. Caractéristiques de la mousse à rebond lent

Une caractéristique typique de la mousse à rebond lent est que son processus de déformation et sa trajectoire de récupération ne répondent pas de manière presque instantanée et synchrone à l’application et à la suppression de forces externes, contrairement aux mousses ordinaires. Particulièrement pendant la récupération, il commence à partir du bord le plus externe du point central de stress et récupère progressivement vers l'intérieur, le point central étant le dernier à se restaurer. En utilisant cette caractéristique, de nombreux produits de rembourrage, coussinets et objets artisanaux ont été développés.

Cette caractéristique unique permet à la mousse à rebond lent de répartir uniformément la pression exercée par des objets de forme irrégulière, ce qui lui vaut le surnom de « mousse zéro pression ». De plus, la faible force de rebond peut maintenir la forme géométrique formée par l’objet externe appuyant sur la mousse, c’est pourquoi elle est également connue sous le nom de mousse à mémoire de forme.

3. Mécanisme de formation de mousse à rebond lent

Il est bien connu que les mousses sont principalement fabriquées à partir de polyéther polyol et d’isocyanate, avec les additifs nécessaires. Généralement, l'utilisation de polyétherpolyols de poids moléculaire élevé (par exemple, 3 000 poids moléculaire et plus) et de polyols polymères (par exemple, 6 000 poids moléculaire et plus) avec de l'isocyanate donne des mousses à rebond rapide, communément appelées mousses ordinaires.

En revanche, la préparation de mousses à rebond lent implique presque toujours de combiner des polyétherpolyols/polyols polymères de poids moléculaire élevé avec des polyétherpolyols de faible poids moléculaire (par exemple, poids moléculaire 700 et 550). Généralement, un mélange de polyéther de poids moléculaire 3 000 ou plus et de polyéther de poids moléculaire 550 ou 700 est mis à réagir avec de l'isocyanate pour produire une mousse à rebond lent. La réaction entre le polyéther et l'isocyanate forme des segments de chaîne de poids moléculaires variables. La substance formée par la réaction d’un polyéther de haut poids moléculaire et d’un isocyanate est appelée un segment mou, tandis que celle issue de la réaction d’un polyéther de faible poids moléculaire et d’un isocyanate est appelée un segment dur. Ces segments de chaîne se combinent par des liaisons chimiques et physiques, s'entrelaçant et s'accumulant, avec une légère séparation de phases due à un obstacle stérique.

Il est entendu que le polyéther de haut poids moléculaire a un faible indice d'hydroxyle, ce qui conduit à une faible densité de réticulation avec l'isocyanate, offrant un plus grand espace intramoléculaire et intermoléculaire pour le mouvement, facilitant la déformation et la récupération, c'est-à-dire une activité élevée dans les segments mous. À l'inverse, le polyéther de faible poids moléculaire a un indice d'hydroxyle élevé, ce qui entraîne une densité de réticulation élevée avec l'isocyanate, fournissant un espace intramoléculaire et intermoléculaire plus petit pour le mouvement, rendant la déformation et la récupération plus difficiles, c'est-à-dire une faible activité dans les segments durs.

Les caractéristiques susmentionnées des segments mous et durs, associées à une légère séparation de phase au sein du polymère, entraînent le phénomène dans lequel la déformation et la récupération des segments mous et durs ne sont pas synchronisées lors de l'application et de la suppression de forces externes. La raison principale est que la déformation et la récupération des segments mous sont rapides, tandis que celles des segments durs sont lentes. C'est le mécanisme de formation de la mousse à rebond lent. Les techniciens familiers avec les formulations de mousse à rebond lent savent que lorsque l'indice est fixe, l'augmentation de la quantité de polyéther à rebond lent ralentit la vitesse de rebond de la mousse et la diminution de la quantité l'accélère, pour les raisons décrites ci-dessus.

4. Applications

Comprendre le mécanisme de formation de la mousse à rebond lent permet de concevoir des formulations raisonnables basées sur les besoins du client. Par exemple, si un client requiert une vitesse de rebond plus rapide, la quantité de polyéther à rebond lent peut être réduite de manière appropriée et la quantité de polyéther ordinaire augmentée. Si un client a besoin d'une dureté plus élevée, l'augmentation de la quantité de polyéther à rebond lent, l'utilisation de POP pour remplacer une partie du polyéther ordinaire et l'augmentation de l'indice TDI peuvent répondre aux exigences.

Des problèmes tels que la tendance de la mousse à rebond lent à former des cellules fermées peuvent également être résolus en fonction de son mécanisme de formation. Généralement, une densité de mousse plus élevée conduit à une fermeture cellulaire plus facile ; un indice TDI plus élevé conduit également à une fermeture cellulaire plus facile. Lors de la production de mousse haute densité à rebond lent, on utilise généralement un polyéther d'un poids moléculaire de 550 et d'un indice d'hydroxyle de 306. Cela augmente la densité de réticulation, en enroulant et en accumulant étroitement les segments de chaîne, avec une légère séparation de phases et des segments durs dominants, conduisant à un taux de fermeture de cellules élevé. De même, un indice TDI élevé augmente la densité de réticulation, concentrant les segments durs, augmentant ainsi la tendance à la fermeture des cellules. Ce problème peut être résolu en augmentant la quantité d’agents d’ouverture des cellules.