Sistemas Catalíticos para Espumas Flexíveis e Rígidas

No processo de moldagem de espuma flexível de poliuretano, o material de espuma requer boa fluidez nos estágios iniciais e rápida gelificação nos estágios posteriores. Isto requer a seleção de catalisadores apropriados para equilibrar as reações de formação de espuma e gelificação. As primeiras espumas flexíveis de poliéter à base de poliéster e pré-polímero usavam principalmente catalisadores de dimetilalquilamina de baixa atividade, como N,N-dimetilciclohexilamina e N,N-dimetildodecilamina.  

No entanto, para espumas flexíveis de poliéter de uma etapa, estes catalisadores por si só não atendem aos requisitos devido à baixa viscosidade dos poliéter polióis e à baixa reatividade dos grupos hidroxila secundários nas extremidades dos poliéteres. A lenta reação de crescimento em cadeia da espuma resulta em baixa resistência inicial, levando ao colapso da espuma. Portanto, é necessário um catalisador altamente ativo como a trietilenodiamina (TEDA). No entanto, usar apenas TEDA torna o processo difícil de controlar.  

Em 1958, a American Mobay Chemical Company descobriu pela primeira vez compostos organoestânicos como catalisadores de gelificação altamente eficientes. Estudos mostraram que as dialquilestanhos tinham uma eficiência catalítica para reações de gelificação dez vezes maior que as aminas terciárias. As primeiras espumas flexíveis de poliéter PU convencionais de uma etapa usavam principalmente uma mistura de trietilenodiamina e dilaurato de dibutilestanho. No entanto, este último acelerou a degradação oxidativa de espumas flexíveis de poliéter a altas temperaturas (acima de 140°C) e logo foi substituído pelo octoato estanoso.  

Para espumas flexíveis de média densidade, dimetiletanolamina barata é comumente adicionada para neutralizar impurezas ácidas no material de espuma, reduzindo o uso de catalisadores mais caros.  

Atualmente, os catalisadores mais utilizados em espumas flexíveis de poliuretano de poliéter são trietilenodiamina, éter bis(dimetilaminoetílico), octoato estanoso e dimetiletanolamina. Nas espumas flexíveis padrão, a trietilenodiamina atua principalmente como um catalisador de formação de espuma e é usada juntamente com catalisadores organoestânicos. Em espumas flexíveis de alta resiliência, funciona como catalisador de gelificação em combinação com A-1 (éter bis(dimetilaminoetílico)).  

Nos últimos anos, tem sido dada atenção significativa ao desenvolvimento de catalisadores reativos, particularmente para aplicações como assentos e colchões de espuma automotiva, que exigem baixo odor e embaçamento mínimo. As moléculas reativas do catalisador são projetadas para incorporar grupos que reagem com isocianatos, ancorando assim o catalisador à resina de poliuretano e reduzindo os componentes voláteis.  

Sistemas Catalíticos para Espumas Rígidas  

As espumas rígidas de poliuretano também costumam usar sistemas de catalisadores compósitos, muitas vezes incorporando catalisadores de aminas terciárias. Semelhante aos sistemas flexíveis de moldagem de espuma, também podem ser empregados catalisadores de ação retardada. Em formulações de espuma rígida PIR (poliisocianurato), geralmente são necessários catalisadores de trimerização. Esses catalisadores incluem dois tipos principais: compostos organometálicos e aminas terciárias (sais de amônio quaternário).