Introdução às matérias-primas da espuma de poliuretano

A espuma de poliuretano (espuma de PU) consiste principalmente em poliuretano como componente principal. As matérias-primas incluem principalmente poliisocianatos e polióis, com adição de diversos aditivos, sendo os mais importantes uma série de agentes espumantes relacionados ao processo de formação de espuma. Estes aditivos levam à produção de uma quantidade significativa de espuma dentro do produto de reação, resultando em produtos de espuma de poliuretano. Este artigo fornece uma breve visão geral das matérias-primas utilizadas na produção de espuma PU e dos agentes espumantes.

1.Poliisocianatos

Os poliisocianatos mais comumente usados ​​na produção industrial de espumas de poliuretano incluem diisocianato de tolueno (TDI), isocianato de polimetileno polifenil (PAPI), diisocianato de difenilmetano (MDI) e MDI líquido (L-MDI).

TDI

O TDI é utilizado principalmente na produção de espumas flexíveis de poliuretano. O MDI tem maior reatividade que o TDI, menor volatilidade e algumas formas modificadas de MDI podem ser usadas como substitutos do TDI na produção de espumas flexíveis de poliuretano, incluindo espuma de poliuretano de alta densidade e na fabricação de elastômeros de poliuretano semirrígidos ou microcelulares.

O PAPI, também conhecido como MDI bruto ou MDI polimerizado, normalmente tem um peso molecular médio variando de 30 a 400, com um teor de NCO de 31% a 32%. No campo de espumas plásticas, o PAPI e o PAPI modificado são usados ​​principalmente para produzir várias espumas rígidas de poliuretano, sendo alguns também usados ​​na produção de espumas flexíveis de alto rebote, espumas de pele integral e espumas semirrígidas. PAPI pode ser misturado com TDI para fabricar espumas plásticas de cura a frio e alto rebote.

2. Poliéter e polióis de poliéster

2.1 Poliéter Polióis

Os poliéter polióis usados ​​para produzir espumas flexíveis de poliuretano são geralmente poliéteres de cadeia longa e de baixa funcionalidade. Na formulação de espumas flexíveis, a funcionalidade dos poliéter polióis geralmente fica entre 2 e 3, com peso molecular médio variando de 2.000 a 6.500. Os poliéter trióis são mais comumente usados ​​em espumas flexíveis, tipicamente iniciados com glicerol (propano-1,2,3-triol) e obtidos através de polimerização por abertura de anel com 1,2-epóxi propano ou copolimerização com uma pequena quantidade de óxido de etileno, com um peso molecular geralmente situado na faixa de 3.000 a 7.000.

Poliéter Polióis

Os poliéter polióis de alta atividade são usados ​​principalmente para espumas flexíveis de alto rebote e podem ser usados ​​na produção de espumas semirrígidas e outros produtos de espuma. Alguns poliéter dióis podem ser usados ​​como materiais auxiliares, misturados com poliéter trióis em formulações de espuma flexível. Polióis poliéteres de baixa insaturação e alto peso molecular são usados ​​para a produção de espumas macias, reduzindo a quantidade de TDI necessária.

Os poliéter polióis usados ​​em formulações de espuma rígida são geralmente poliéter polióis de alta funcionalidade e alto valor de hidroxila para obter reticulação e rigidez suficientes. O valor hidroxila dos poliéter polióis para formulações de espuma rígida está normalmente na faixa de 350 a 650 mg KOH/g, com uma funcionalidade média de 3 ou superior. As formulações de espuma rígida geralmente usam uma combinação de dois tipos de poliéter polióis, com um valor médio de hidroxila de cerca de 4.000 mg KOH/g.

As formulações de espuma semirrígida geralmente usam alguns poliéteres de alto peso molecular, especialmente poliéter trióis de alta atividade, e alguns poliéter polióis de alta funcionalidade e baixo peso molecular de formulações de espuma rígida.

 2.2 Polióis de poliéster

Polióis de poliéster alifáticos de baixa viscosidade, tais como adipato dióis de hexanodiol com um valor de hidroxila de aproximadamente 56 mg KOH/g, ou polióis de poliéster ligeiramente ramificados, podem ser usados ​​para produzir espumas flexíveis de poliuretano à base de poliéster. Os polióis poliéster têm alta reatividade. Atualmente, o bloco de espuma de poliuretano feito de poliéster é utilizado apenas em algumas áreas, como materiais auxiliares para roupas.

Polióis Poliéster

Polióis poliéster aromáticos, sintetizados a partir de ácidos dicarboxílicos (como anidrido ftálico, ácido tereftálico, etc.) e dióis de moléculas pequenas (como etilenoglicol, etc.) ou polióis, são usados ​​para produzir espumas rígidas de poliuretano e espumas rígidas de poliisocianurato. Polióis de poliéster com baixo valor de hidroxila derivados de anidrido ftálico também podem ser usados ​​para espumas flexíveis de alto rebote, espumas de pele integral, espumas semirrígidas e materiais de poliuretano sem espuma.

 2.3 Polióis Polímeros

Polióis poliméricos, incluindo estireno rígido, homopolímeros de acrilonitrila, copolímeros e polímeros enxertados, atuam como "enchimentos" orgânicos para melhorar o desempenho de suporte de carga. Os polióis poliméricos são usados ​​na produção de espumas de bloco flexíveis de alta dureza, espumas de alto rebote, espumas termoplásticas flexíveis, espumas semirrígidas, espumas autodescascáveis ​​e produtos moldados por injeção de reação (RIM). Eles podem reduzir a espessura do produto, diminuir a densidade da espuma para reduzir custos, aumentar a abertura das células de espuma plástica e conferir propriedades retardantes de chama aos produtos.

Polióis Polímeros

Os polióis de poliureia (dispersões PHD) são uma classe especial de polióis modificados com polímeros usados ​​em espumas flexíveis de alto rebote, espumas semirrígidas e espumas macias, mas sua presença no mercado é limitada.

Existem também alguns polióis especiais usados ​​para a produção de espumas de poliuretano, como polióis à base de óleo vegetal, polióis poliéster à base de colofônia e poliésteres poliméricos. Eles não são descritos em detalhes neste artigo.