Poids moléculaire et fonctionnalité du polyuréthane (partie 1)

Le poids moléculaire d'un polymère est la moyenne des différents poids moléculaires de ses molécules. Il comprend le poids moléculaire (MN) numérique, qui est moyenné sur la base du nombre de molécules, et le poids moléculaire de la moyenne du poids (MW), qui est moyenné sur la base de la masse des molécules. Dans les laboratoires, le poids moléculaire est généralement mesuré en utilisant l'analyse du groupe final ou l'osmométrie de pression de vapeur, produisant tous deux le poids moléculaire à la moyenne du nombre.

La formule générale de Mn est:

Mn = & Sum; Nimi / & Sum; Ni  (11-18)

Si la valeur équivalente (e) et la fonctionnalité (f) d'un polymère sont connues, alors:

Mn = e × f (11-19)

Pour le polyéther ou le polyester polyols avec une valeur hydroxyle (OH) et une fonctionnalité (F), la formule (11-19) peut être réécrite comme:

Mn = (1000 × 56.1 × F) / OH (11-20)

Exemple:

Pour un polyéther triol avec une valeur hydroxyle de 55,8 mgkoh / g:

Mn = (1000 × 56.1 × 3) / 55.8 = 3016.1

Dans la production de polyuréthane, les polyols mélangés sont souvent utilisés pour obtenir des performances de produit optimales. Par conséquent, un calcul précis du poids moléculaire moyen des mélanges de polyols est crucial.

La forme générale pour le poids moléculaire du numéro d'un mélange:

Mnm = (njmj + nkmk) / (nj + nk) (11-21)

Si les poids moléculaires et les fractions de masse de chaque composant sont connus:

MNM = (MNJ × MNK) / (MNK × A + MNJ × (1 - A)) (11-22)

Exemple: pour les élastomères microcellulaires PU (par exemple, semelles à chaussures), en utilisant 80% de polyéther polyol (Mn = 3000) et 20% de polyester polyol (Mn = 1000):

Mnm = (3000 × 1000) / (1000 × 0.8 + 3000 × 0.2) = 2142.8

Si les valeurs hydroxyles, les fonctionnalités et les fractions de masse de deux polyols sont connues, le poids moléculaire à la moyenne de leur mélange est calculé en utilisant:

Mnm = (1000 × 56.1 × Fj × Fk) / (ohj × Fk × A + ohk × Fj × (1 - A)) (11-23)

Où:

Fj – Fonctionnalité du composé j

Fk – Fonctionnalité du composé k

Ohj – Valeur hydroxyle du composé j

Ohk – Valeur hydroxyle du composé k

A – Fraction massive du composé j

1 – A – Fraction de masse du composé k

Dans l'industrie du polyuréthane, les rapports d'analyse des polyols incluent généralement des valeurs et des fonctionnalités hydroxyles, ce qui rend la formule (11-23) plus pratique que la formule (11-22).

Exemple:

Pour une synthèse prépolymère en utilisant du polyéther diol à 70% (OH = 100) et 30% de diol en polyester (OH = 56):

Fj = 2; Fk = 2; A = 0,7; 1 - a = 0.3

Mnm = (1000 × 56.1 × 2 × 2) / (100 × 2 × 0.7 + 56 × 2 × 0.3) = 1292.6

La formule générale pour le poids moléculaire de la moyenne (MW) est:

Mw = & Sum; iwimi / & sum; iwi (11-24)

Où wi – Masse du composant I; Mi – Poids moléculaire du composant i.

Alternativement, en utilisant le nombre de molécules:

Mw = & Sum; inimi² / & Sum; inimi (11-25)

Pour un mélange de polyol, le poids moléculaire de la moyenne est plus simple à calculer:

Mwm = mwj × A + MWK × (1 - A) (11-26)

Remarque: En formule (11-26), MW doit être utilisé. Les valeurs Mn ou OH ne sont pas des substituts valides.