Produção de pré-polímeros à base de poliéter e seu processo de formação de espuma

Em aplicações industriais, os métodos de fabricação de pré-polímeros de vários graus diferem com base nos requisitos do processo de formação de espuma e no desempenho do produto final. Além das variações nas matérias-primas e formulações, as técnicas de fabricação de pré-polímeros à base de poliéter geralmente se enquadram em três tipos distintos: ramificação de biureto, ramificação de carbamato e ramificação de uretano.

(1) Pré-polímeros de ramificação de biureto

Este método envolve a adição de uma quantidade específica de água (por exemplo, 0,4%) ao polipropilenoglicol, que reage com o isocianato para formar grupos ureia. A reação do isocianato com o hidrogênio ativo cria ramos de biureto, aumentando a resistência do gel durante a formação de espuma.

Uma formulação típica envolve a mistura de 100 partes de poliéter difuncional com uma quantidade apropriada de água para atingir um teor total de água de 0,4%. A mistura é aquecida a 35–40°C por 30 minutos. Posteriormente, o primeiro lote de TDI (diisocianato de tolueno) é adicionado com base no valor de hidroxila do poliéter e teor de água, mantendo uma razão molar de NCO/OH em 1,25/1 e NCO/H2O em 1,0/1,0. Após a mistura, ocorre a reação exotérmica. Depois de concluído, a temperatura é aumentada para 120°C a uma taxa de 2°C/min e mantida por 90 minutos.

Depois de esfriar até 80°C, o segundo lote de TDI é adicionado, com a quantidade determinada pelo teor de NCO do produto de reação inicial e pelo teor alvo de NCO do pré-polímero para formação de espuma (geralmente cerca de 25 partes, resultando em um teor final de NCO de aproximadamente 9,5%) . Após agitação completa, o pré-polímero é resfriado até 40°C, embalado e selado.

(2) Pré-polímeros de ramificação de carbamato

Neste método, os isocianatos reagem com o hidrogênio ativo dos segmentos de uretano na cadeia principal para formar ramificações carbamato.

Uma preparação típica envolve a mistura de 100 partes de polipropilenoglicol com água (ajustada para um teor de água de 0,15%) a 35–40°C por 30 minutos. O primeiro lote de TDI é adicionado para atingir NCO/OH a 1,5/1,0 e NCO/H₂O a 1,0/1,0. Após a reação exotérmica, a temperatura é aumentada para 120°C e mantido por 2 horas. O segundo lote de TDI (aproximadamente 25 partes, produzindo um teor final de NCO de 9,5%) é então adicionado e reagido a 120°C por 1 hora. O produto é resfriado até 40°C para obter o pré-polímero com ramificação de carbamato.

As espumas feitas a partir deste tipo de pré-polímero apresentam boas propriedades físicas. Contudo, a resistência do gel da espuma durante a formação de espuma é inferior à dos pré-polímeros ramificados de biureto.

(3) Pré-polímeros de ramificação de uretano

Este método introduz uma pequena quantidade de poliéter e poliisocianatos multifuncionais (trifuncionais ou superiores) em poliéter difuncional para formar reticulações por meio de ligações de uretano. Esta reticulação aumenta a resistência do gel da espuma durante a formação de espuma.

Esses pré-polímeros totalmente ramificados em uretano podem empregar poliéteres de alto peso molecular, baixo peso molecular, neutros ou alcalinos como agentes de reticulação.

Esta abordagem melhora a estabilidade estrutural e a resistência do gel da espuma, tornando-a adequada para aplicações que exigem espumas robustas.