Peso molecular e funcionalidade do poliuretano (Parte 1)

O peso molecular de um polímero é a média dos vários pesos moleculares de suas moléculas. Inclui o peso molecular da média número (Mn), que é calculado com base no número de moléculas e no peso molecular da média de peso (MW), que é calculado a média com base na massa das moléculas. Nos laboratórios, o peso molecular é tipicamente medido usando análise de grupo final ou osmometria de pressão de vapor, ambos produzindo o peso molecular da média número.

A fórmula geral para Mn é:

Mn = & soma; nimi / & soma; ni  (11-18)

Se o valor equivalente (e) e a funcionalidade (f) de um polímero forem conhecidos, então:

Mn = e × f (11-19)

Para poliéter ou poliéster polióis com valor hidroxil conhecido (OH) e funcionalidade (f), a fórmula (11-19) pode ser reescrita como:

Mn = (1000 × 56.1 × F) / OH (11-20)

Exemplo:

Para um triol poliéter com um valor hidroxil de 55,8 mgkoh/g:

Mn = (1000 × 56.1 × 3) / 55.8 = 3016.1

Na produção de poliuretano, os polieteiros misturados são frequentemente usados ​​para obter o melhor desempenho do produto. Portanto, o cálculo preciso do peso molecular médio das misturas de poliol é crucial.

A forma geral para o peso molecular da média de uma mistura:

Mnm = (njmj + nkmk) / (nj + nk) (11-21)

Se os pesos moleculares e as frações de massa de cada componente forem conhecidas:

Mnm = (mnj × Mnk) / (mnk × A + mnj × (1 - A)) (11-22)

Exemplo: para os elastômeros microcelulares PU (por exemplo, solas de sapatos), usando 80% de poliolol (Mn = 3000) e 20% de poliéster poliol (Mn = 1000):

Mnm = (3000 × 1000) / (1000 × 0.8 + 3000 × 0.2) = 2142.8

Se os valores de hidroxila, funcionalidades e frações de massa de dois polióis forem conhecidos, o peso molecular da média de sua mistura é calculado usando:

Mnm = (1000 × 56.1 × Fj × Fk) / (ohj × Fk × A + Ohk × Fj × (1 - A)) (11-23)

Onde:

Fj – Funcionalidade do composto j

Fk – Funcionalidade do composto k

Ohj – Valor hidroxil do composto J

Ohk – Valor hidroxil do composto K

A – Fração em massa do composto j

1 – A – Fração em massa do composto k

Na indústria de poliuretano, os relatórios de análise de poliol normalmente incluem valores e funcionalidades hidroxila, tornando a fórmula (11-23) mais prática que a fórmula (11-22).

Exemplo:

Para uma síntese de pré -polímero usando 70% de diol poliether (OH = 100) e 30% de poliéster (OH = 56):

Fj = 2; Fk = 2; A = 0,7; 1 - a = 0.3

Mnm = (1000 × 56.1 × 2 × 2) / (100 × 2 × 0.7 + 56 × 2 × 0.3) = 1292.6

A fórmula geral para o peso molecular da média de peso (MW) é:

Mw = & soma; iwimi / & soma; iwi (11-24)

Onde wi – Massa do componente i; Mi – Peso molecular do componente i.

Alternativamente, usando o número de moléculas:

MW = & soma; inimi² / & soma; inimi (11-25)

Para uma mistura de poliol, o peso molecular da média de peso é mais simples de calcular:

Mwm = mwj × A + mwk × (1 - A) (11-26)

Nota: Na fórmula (11-26), o MW deve ser usado. Os valores de Mn ou OH não são substitutos válidos.