Catalisadores Compostos e Catalisadores Retardados

No estudo e produção de espumas, foi claramente observado que o efeito catalítico é significativamente aumentado quando dois catalisadores são usados ​​em conjunto. Este fenômeno, conhecido como “efeito sinérgico” entre catalisadores, permite um processo catalítico mais eficaz. Para alcançar um equilíbrio em diversas reações durante a produção, é comum a utilização de dois ou mais catalisadores para formar um sistema catalítico compósito. Esta abordagem maximiza o efeito catalítico enquanto minimiza a quantidade de catalisador necessária. Os fabricantes podem ajustar as dosagens de diferentes catalisadores com base nas matérias-primas, processos e equipamentos de produção para produzir produtos de alta qualidade. O “efeito sinérgico” é demonstrado na tabela abaixo.

Não apenas os catalisadores de estanho e amina exibem esse efeito sinérgico, mas mesmo aminas diferentes, como tetrametilbutanodiamina (TMBDA) e trietilenodiamina (TEDA), podem exibir interações semelhantes.

Efeito sinérgico de catalisadores de amina e organoestânico (na reação NCO-OH)

Com base nos princípios da sinergia do catalisador e para facilitar o uso pelos produtores, os fabricantes de catalisadores especializados desenvolveram vários produtos catalíticos compostos.

Em certas reações de formação de espuma, especialmente para espumas de poliuretano com formas moldadas complexas, é crucial garantir um elevado rendimento. Durante a fase inicial, a viscosidade dos materiais não deve aumentar muito rapidamente para permitir que preencham todos os cantos da cavidade do molde. Catalisadores retardados são frequentemente usados ​​para prolongar o tempo de creme da espuma, permitindo que o material se expanda totalmente e preencha o molde. Estes catalisadores exibem actividade catalítica significativa apenas quando a temperatura do material de espuma subiu até um certo nível.

Os fabricantes de catalisadores nacionais e internacionais, bem como alguns produtores de espuma, desenvolveram vários catalisadores retardados, normalmente baseados em aminas terciárias. Estes catalisadores de amina de acção retardada pertencem geralmente à categoria de sais de amónio quaternário. Alguns ou todos os catalisadores de amina são neutralizados com ácidos para formar sais de amônio quaternário, que são inativos em baixas temperaturas. Nos estágios intermediários e tardios da formação da espuma, o calor liberado pelo sistema decompõe os sais de amônio quaternário, e as aminas terciárias começam a exibir atividade catalítica, acelerando os últimos estágios da reação. Os isocianatos também podem reagir com ácidos carboxílicos para promover a liberação de aminas. Os ácidos comuns usados ​​para neutralizar aminas terciárias incluem ácido fórmico, ácido acético e HCl.

Outro tipo de catalisador raro de amina termossensível, como o DBU e seus sais, apresenta atividade muito baixa à temperatura ambiente, mas aumenta significativamente a atividade catalítica à medida que a temperatura aumenta.

Para melhorar a eficiência da produção, é desejável usar catalisadores altamente ativos ou aumentar a dosagem do catalisador para reduzir o tempo de cura dos plásticos de espuma. No entanto, isto muitas vezes resulta em tempos de creme excessivamente curtos e fraca fluidez do material. Para resolver este problema, também são utilizados catalisadores retardados.