Mecanismo de formação de espuma de recuperação lenta

1. Introdução

Desde o início dos anos 2000, a espuma de recuperação lenta teve um desenvolvimento significativo na China, tanto em termos de avanços tecnológicos como de fornecimento de matérias-primas. Muitas empresas aproveitaram esta oportunidade e obtiveram lucros substanciais. No entanto, à medida que a tecnologia para espumas de recuperação lenta amadureceu, a procura do mercado diminuiu drasticamente e estas espumas deixaram de ser um produto importante. Consequentemente, a atenção da indústria diminuiu e as discussões sobre a tecnologia de espuma de recuperação lenta diminuíram. Hoje discutiremos a tecnologia de espumas de recuperação lenta.

2. Características da espuma de recuperação lenta

Uma característica típica da espuma de recuperação lenta é que seu processo de deformação e trajetória de recuperação não respondem quase instantânea e sincronizadamente à aplicação e remoção de forças externas, ao contrário das espumas comuns. Particularmente durante a recuperação, ele começa na borda mais externa do ponto central de tensão e gradualmente se recupera para dentro, sendo o ponto central o último a ser restaurado. Utilizando essa característica, muitos produtos de amortecimento, almofadas e itens artesanais foram desenvolvidos.

Esse recurso exclusivo permite que a espuma de recuperação lenta distribua uniformemente a pressão exercida por objetos de formato irregular, ganhando o apelido de “espuma de pressão zero”. Além disso, a fraca força de rebote pode manter a forma geométrica formada pelo objeto externo pressionando a espuma, por isso também é conhecida como espuma viscoelástica.

3. Mecanismo de formação de espuma de recuperação lenta

É bem conhecido que as espumas são feitas principalmente de poliéter poliol e isocianato, com os aditivos necessários. Geralmente, o uso de poliéter polióis de alto peso molecular (por exemplo, peso molecular 3.000 e acima) e polióis poliméricos (por exemplo, peso molecular 6.000 e acima) com isocianato resulta em espumas de recuperação rápida, comumente referidas como espumas comuns.

Em contraste, a preparação de espumas de recuperação lenta quase sempre envolve a combinação de poliéter polióis/polióis poliméricos de alto peso molecular com poliéter polióis de baixo peso molecular (por exemplo, peso molecular 700 e 550). Tipicamente, uma mistura de poliéter de peso molecular 3.000 ou superior e poliéter de peso molecular 550 ou 700 reage com isocianato para produzir espuma de recuperação lenta. A reação entre o poliéter e o isocianato forma segmentos de cadeia de pesos moleculares variados. A substância formada a partir da reação de poliéter e isocianato de alto peso molecular é chamada de segmento macio, enquanto a substância formada a partir da reação de poliéter e isocianato de baixo peso molecular é chamada de segmento duro. Esses segmentos da cadeia combinam-se através de ligações químicas e físicas, entrelaçando-se e acumulando-se, com ligeira separação de fases devido ao impedimento estérico.

Entende-se que o poliéter de alto peso molecular possui baixo valor de hidroxila, levando a baixa densidade de reticulação com isocianato, proporcionando maior espaço intramolecular e intermolecular para movimentação, facilitando a deformação e recuperação, ou seja, alta atividade em segmentos moles. Por outro lado, o poliéter de baixo peso molecular possui alto valor de hidroxila, resultando em alta densidade de reticulação com isocianato, proporcionando menor espaço intramolecular e intermolecular para movimento, dificultando a deformação e a recuperação, ou seja, baixa atividade em segmentos duros.

As características acima mencionadas dos segmentos moles e duros, juntamente com a ligeira separação de fases dentro do polímero, resultam no fenômeno em que a deformação e a recuperação dos segmentos moles e duros não são sincronizadas durante a aplicação e remoção de forças externas. A principal razão é que a deformação e a recuperação dos segmentos moles são rápidas, enquanto as dos segmentos duros são lentas. Este é o mecanismo de formação da espuma de recuperação lenta. Os técnicos familiarizados com formulações de espuma de recuperação lenta sabem que quando o índice é fixo, aumentar a quantidade de poliéter de recuperação lenta retarda a velocidade de recuperação da espuma, e diminuir a quantidade acelera-a, pelas razões descritas acima.

4. Aplicações

A compreensão do mecanismo de formação da espuma de recuperação lenta permite o projeto de formulações razoáveis ​​com base nas necessidades do cliente. Por exemplo, se um cliente necessitar de uma velocidade de recuperação mais rápida, a quantidade de poliéter de recuperação lenta pode ser adequadamente reduzida e a quantidade de poliéter comum aumentada. Se um cliente exigir maior dureza, aumentar a quantidade de poliéter de recuperação lenta, usar POP para substituir parte do poliéter comum e aumentar o índice TDI pode atender aos requisitos.

Questões como a tendência da espuma de recuperação lenta formar células fechadas também podem ser abordadas com base no seu mecanismo de formação. Geralmente, uma maior densidade de espuma leva a um fechamento mais fácil das células; índice TDI mais alto também leva a um fechamento celular mais fácil. Ao produzir espuma de recuperação lenta de alta densidade, normalmente é usado poliéter com peso molecular 550 e valor hidroxila 306. Isso aumenta a densidade de reticulação, enrolando firmemente e acumulando segmentos de cadeia, com leve separação de fases e domínio de segmentos duros, levando a uma alta taxa de fechamento celular. Da mesma forma, um índice elevado de TDI aumenta a densidade de reticulação, concentrando segmentos duros, aumentando assim a tendência para o fechamento celular. Este problema pode ser resolvido aumentando a quantidade de agentes de abertura de células.