Isocianatos orgânicos importantes: Diisocianato de metileno difenil polimérico (PAPI)

O diisocianato polimérico de metileno difenil, abreviado como PAPI, também conhecido como MDI bruto ou MDI polimérico, é amplamente utilizado na fabricação de espumas rígidas de poliuretano e poliisocianurato. Também é parcialmente utilizado em espumas semirrígidas de poliuretano e espumas flexíveis moldadas.

PAPI é essencialmente uma mistura contendo várias funcionalidades de diisocianatos de metileno difenil. Normalmente, o MDI representa cerca de 50% da mistura total. O restante consiste em isocianatos oligoméricos com funcionalidades de três ou mais.

Na indústria nacional de espuma de poliuretano, especialmente no setor de espuma rígida de poliuretano, alguns referem-se ao PAPI simplesmente como MDI na compra e produção de materiais, o que os recém-chegados devem observar.

O método de produção do PAPI (MDI bruto) é o mesmo do MDI, com uma proporção molar ligeiramente inferior de anilina para ácido clorídrico. A síntese do PAPI, assim como do MDI, é realizada em duas etapas. Primeiro, a solução de anilina e formaldeído (formalina) condensa-se sob a ação do ácido de Lewis para formar uma mistura de poliaminas contendo uma certa quantidade de diaminas. Este composto de poliamina é então fosgenado para obter PAPI. Durante a síntese de poliaminas, o teor de diamina deve ser controlado em torno de 50%. Isto é geralmente conseguido ajustando as quantidades de entrada de anilina e formaldeído para manter uma proporção molar específica. Experimentalmente, quando a proporção molar de anilina para formaldeído é 1,75, o composto de poliamina resultante contém cerca de 50% de diaminas. Portanto, a proporção molar de anilina para formaldeído geralmente varia na faixa de 1,6-2,0. As demais condições operacionais para síntese de poliaminas são semelhantes às do MDA.

Para o processo de produção de MDI e PAPI pelo método de coprodução, as poliaminas necessárias devem conter de 60% a 75% de diaminas. Isto também é conseguido alterando a proporção molar de anilina para formaldeído. Quando a proporção molar de anilina para formaldeído é 4/1,4, as poliaminas sintetizadas contêm cerca de 75% de diaminas. As condições do processo de fosgenação para poliaminas são semelhantes às do MDA, portanto não são detalhadas aqui.

Normalmente, é adotado o processo de coprodução de MDI e PAPI. Atualmente, a produção global de isocianatos está caminhando para processos em larga escala, contínuos e automatizados. As fábricas estrangeiras de coprodução de MDI e PAPI atingiram capacidades de produção de até 90.000 toneladas por ano.

O PAPI contém 40% a 50% de MDI puro, sendo o restante poliisocianatos com funcionalidades variando de três a seis e uma pequena quantidade de poliisocianatos de alto peso molecular.

Com base nas diferenças na viscosidade do produto e na funcionalidade média dos grupos NCO, o PAPI pode ser dividido em vários graus. As diferenças entre os vários produtos PAPI residem principalmente nas proporções de 4,4'-MDI, 2,4’-MDI e diferentes funcionalidades de poliisocianatos de metileno difenil, resultando em funcionalidades e reatividades médias variadas. Com base na viscosidade, o PAPI pode ser classificado em PAPI de alta viscosidade, grau padrão e PAPI de baixa viscosidade. MDI polimérico de grau padrão e de baixa viscosidade são usados ​​apenas em espumas flexíveis, enquanto PAPI de alta viscosidade e grau comum são usados ​​em espumas rígidas. A funcionalidade média do PAPI de grau padrão é de cerca de 2,7, com uma viscosidade de 100-300 mPa·s, e uma fração de massa de NCO de cerca de 31%-32%, contendo aproximadamente 50% de MDI em massa, a maior parte do qual é 4,4’-MDI. Este tipo de MDI polimérico é amplamente utilizado em espumas flexíveis e semirrígidas, não sopradas com água, autoesfoliantes, bem como em espumas de alta resiliência com cura a frio quando misturadas com TDI e MDI líquido. Uma viscosidade mais baixa implica uma funcionalidade mais baixa, por exemplo, a funcionalidade média do PAPI de baixa viscosidade é geralmente entre 2,5 e 2,6, usado principalmente em espumas flexíveis de alta densidade e espumas autoesfoliantes.

Os produtos da série MDI incluem PAPI e MDI modificado, com pressões de vapor muito mais baixas que o TDI, tornando o uso do MDI mais seguro que o TDI. Além disso, o MDI tem uma reatividade geral mais alta que o TDI, refletida no desempenho do processo de espuma como cura mais rápida, temperaturas de moldagem mais baixas, tempos de desmoldagem mais curtos e melhores propriedades da espuma. As espumas flexíveis à base de MDI são caracterizadas por alta dureza e boas propriedades de suporte de carga. Portanto, PAPI e MDI modificado são amplamente utilizados em produtos de moldagem por injeção de reação rápida (RIM) e em almofadas automotivas de alta capacidade de carga. Existe uma tendência no exterior para a utilização de sistemas MDI em vez de sistemas TDI em espumas flexíveis moldadas.