Quelle est l’influence des matières premières en polyuréthane sur la production de mousse flexible ?

1. Polyéther

Le polyéther, en tant que matière première principale, réagit avec l'isocyanate pour former de l'uréthane, qui est la réaction squelettique des produits en mousse. Lorsque le poids moléculaire augmente avec la même fonctionnalité, la résistance à la traction, l'allongement et la résilience de la mousse augmentent, tandis que l'activité réactionnelle de polyéthers similaires diminue. A même valeur équivalente (poids moléculaire/fonctionnalité), une augmentation de la fonctionnalité accélère la réaction, augmente le degré de réticulation du polyuréthane, augmente la dureté de la mousse et réduit l'allongement. La fonctionnalité moyenne des polyols doit être supérieure à 2,5 ; s'il est trop faible, la reprise du corps en mousse après compression est mauvaise.

Si la quantité de polyéther utilisée est élevée, équivalente à une réduction des autres matériaux (TDI, eau, catalyseurs, etc.), il est facile de provoquer la fissuration ou l'effondrement des produits en mousse. Si la quantité de polyéther utilisée est faible, le produit en mousse a tendance à être dur, avec une élasticité réduite et un mauvais toucher.

2. Agent moussant

Généralement, lors de la production de blocs de polyuréthane d'une densité supérieure à 21, seule de l'eau (agent moussant chimique) est utilisée comme agent moussant. Des composés à bas point d'ébullition tels que le chlorure de méthylène (MC) sont utilisés comme agents moussants auxiliaires dans les formules à faible densité ou les formules ultra-douces.

Les agents moussants auxiliaires réduisent la densité et la dureté de la mousse. Puisqu’ils absorbent une partie de la chaleur de réaction, le durcissement est ralenti, ce qui nécessite une augmentation de la quantité de catalyseur. En absorbant la chaleur, le risque de brûlure du noyau est évité.

Le pouvoir moussant peut être exprimé par l'indice de moussage (le nombre de parties d'eau ou quantité équivalente d'eau utilisée pour 100 parties de polyéther):

IF = m (eau) + m (F-11) / 10 + m (MC) / 9 (100 parties de polyéther)

L'eau, en tant qu'agent moussant, réagit avec l'isocyanate pour former des liaisons urée et libère une grande quantité de CO2 et de chaleur. Il s’agit d’une réaction de croissance en chaîne. L'excès d'eau réduit la densité de la mousse et augmente la dureté. Cependant, cela réduit également la taille et la résistance des pores de la mousse, réduisant ainsi leur capacité portante, les rendant susceptibles de s'effondrer ou de se fissurer. Une consommation accrue de TDI entraîne un dégagement de chaleur plus important et un risque plus élevé de brûlure du cœur. Si la quantité d'eau dépasse 5,0 parties, des agents moussants physiques doivent être ajoutés pour absorber une partie de la chaleur et empêcher la combustion du noyau. Moins d’eau signifie une réduction correspondante de la quantité de catalyseur utilisée, mais cela augmente la densité.

3. Catalyseur

Amine : A33 est généralement utilisé, ce qui favorise la réaction entre l'isocyanate et l'eau, en ajustant la densité de la mousse, le taux d'ouverture des bulles, etc., favorisant principalement les réactions de moussage.

Trop d'amine : Le produit en mousse se fissure et il y a des trous ou des bulles dans la mousse ; Trop peu d'amine : La mousse rétrécit, ferme les pores et le fond du produit en mousse devient épais.

Étain : généralement, l'octoate d'étain (II) (T-9) est utilisé ; L'oxyde d'étain (IV) (T-19) est un catalyseur de réaction de gel très actif, favorisant principalement la réaction de gel, c'est-à-dire la réaction de l'étape ultérieure.

Trop d'étain : gélification rapide, viscosité accrue, mauvaise résilience, mauvaise perméabilité à l'air, conduisant à un phénomène de cellules fermées. En augmentant correctement son dosage, on peut obtenir de bons plastiques en mousse à cellules ouvertes avec relaxation, une augmentation supplémentaire du dosage rend la mousse progressivement plus dense, conduisant à un retrait et à des cellules fermées.

Trop peu d'étain : Gélification insuffisante, entraînant des fissures lors du moussage. Il peut y avoir des fissures sur les bords ou sur les dessus, avec des bavures et une mauvaise consolidation. La réduction de l'amine ou l'augmentation de l'étain peuvent augmenter la résistance du film de mousse polymère lorsqu'une grande quantité de gaz est générée, réduisant ainsi les phénomènes de creux ou de fissuration.

Le fait que les plastiques en mousse de polyuréthane aient une structure cellulaire ouverte ou fermée idéale dépend principalement de l'équilibre entre la vitesse de réaction du gel et le taux d'expansion du gaz pendant la formation de la mousse. Cet équilibre peut être atteint en ajustant les types et les quantités de catalyseurs d'amine tertiaire et de stabilisants de mousse dans la formule.

4. Stabilisateur de mousse (huile de silicone)

Les stabilisants de mousse sont un type de tensioactif qui disperse bien la polyurée dans le système moussant, agissant comme des « points de réticulation physique » et augmentant considérablement la viscosité initiale du mélange de mousse, empêchant ainsi la fissuration. D'une part, il a un effet émulsifiant, améliorant la miscibilité entre les composants du matériau mousse. D'autre part, l'ajout de tensioactifs organiques à base de silicium peut réduire la tension superficielle du liquide, réduire l'énergie libre nécessaire à la dispersion du gaz, permettre à l'air dispersé dans les matières premières de nucléer plus facilement lors de l'agitation et du mélange, faciliter la production de fines bulles, ajustez la taille des pores de la mousse, contrôlez la structure cellulaire de la mousse et améliorez la stabilité de la mousse. Il évite l'effondrement ou l'éclatement des bulles, rend les parois de mousse élastiques, contrôle la taille des pores et l'uniformité de la mousse. Généralement, plus on utilise d’agent moussant et de POP, plus la quantité d’huile de silicone utilisée est importante.

Utilisation élevée : augmente l'élasticité des parois en mousse à un stade ultérieur, les rendant moins susceptibles d'éclater, ce qui entraîne des pores plus petits et des cellules fermées.

Faible utilisation : la mousse éclate, s’effondre après le moussage, les pores sont plus grands et le co-moussage est facile.

5. Influence de la température

La réaction de moussage du polyuréthane s'accélère avec l'augmentation de la température du matériau, ce qui peut présenter un risque de brûlure du noyau et d'inflammation dans les formulations sensibles. Généralement, les températures des composants polyol et isocyanate sont maintenues constantes. Lors du moussage, la densité de la mousse diminue à mesure que la température du matériau augmente. Avec la même formule, si la température reste la même mais que la température ambiante est élevée en été, la vitesse de réaction augmente, entraînant une diminution de la densité et de la dureté de la mousse, une augmentation de l'allongement et une augmentation de la résistance mécanique. En été, l'indice TDI peut être augmenté de manière appropriée pour corriger la diminution de la dureté.

6. Influence de l'humidité de l'air

Avec l'augmentation de l'humidité, l'isocyanate contenu dans la mousse réagit avec l'humidité de l'air, provoquant une diminution de la dureté. Par conséquent, lors du moussage, la quantité de TDI peut être augmentée de manière appropriée. Une humidité excessive peut entraîner une augmentation trop élevée de la température de durcissement, entraînant une brûlure du noyau.

7. Influence de la pression atmosphérique

Avec la même formule, le moussage dans les zones de haute altitude entraîne une densité de produit mousse plus faible.