Polióis Poliéter Especiais - Polióis Poliureia

Partículas de poliureia são dispersas em poliéter através da reação de diaminas ou hidrazina com diisocianatos em poliéter polióis, formando polióis de poliureia (também chamados de "dispersões PHD" em alemão). Esses polióis de poliureia são um tipo de poliol modificado com polímero usado para aumentar a capacidade de suporte de carga de materiais de espuma. Durante a formação da poliureia, alguns grupos terminais de isocianato nas cadeias de ureia reagem com grupos hidroxila de poliéter, criando copolímeros de ureia-uretano. Assim, os polióis modificados com poliureia contêm três componentes estruturais: poliéter não modificado, dispersões de poliureia e polímeros de ureia-uretano.

O processo para preparar polióis de poliureia in situ através da polimerização gradual de hidrazina e TDI em poliéter polióis envolve o aquecimento de polióis com alto teor de hidroxila primária, misturando-os com uma solução aquosa de hidrazina em um reator agitado, adicionando TDI em uma quantidade estequiometricamente equivalente à hidrazina, deixar a mistura de reação refluxar sob o calor da reação, resfriar o reator e usar vácuo para remover o excesso de água. O conteúdo sólido dos polióis de poliureia (proporção de TDI e hidrazina no poliol) é normalmente de 20%.

Os poliéter polióis mais comumente usados ​​como base para a síntese de poliureia polióis são poliéter polióis altamente ativos com uma funcionalidade de 3, um valor de hidroxila em torno de 34 mgKOH/g e uma fração molar de hidroxila primária superior a 70%. Os poliésteres também foram relatados como polióis básicos na literatura. Etilenodiamina, hexametilenodiamina, p-fenilenodiamina, hidrazina, N,N'-dimetilhidrazina e seus hidratos podem ser usados ​​para sintetizar polióis de poliureia, embora a produção industrial comumente use hidrato de hidrazina. Para evitar a sedimentação durante o armazenamento devido à maior densidade de partículas de poliureia em comparação com o poliéter, um ligeiro excesso de isocianato em relação aos grupos amino pode ser usado para gerar copolímeros adicionais de ureia-uretano, que estabilizam a dispersão.

Os polióis de poliureia podem ser preparados usando métodos descontínuos ou contínuos. No método descontínuo, a diamina é primeiro dispersa em poliéter polióis e, em seguida, o isocianato é adicionado lentamente sob agitação vigorosa. Este método é demorado, difícil de controlar e resulta em maior viscosidade, mas é mais fácil de implementar para produção. No método contínuo, isocianatos, poliaminas e polióis são bombeados em uma proporção fixa para uma câmara de mistura para mistura rápida. A chave para garantir a qualidade do produto é a dispersão completa das diaminas no poliéter e o controle preciso da extensão da reação do uretano. O tempo de contato entre os isocianatos e o poliéter antes da mistura com a dispersão de diamina deve ser rigorosamente controlado. A produção industrial estrangeira de poliureia polióis utiliza principalmente o método contínuo, embora exija maior investimento em equipamentos.

Os polióis de poliureia são adequados para espumas macias de alta resiliência, espumas semirrígidas, espumas flexíveis e espumas rígidas. Quando usados ​​em espumas plásticas de alta resiliência, eles proporcionam benefícios semelhantes aos polióis poliméricos, incluindo melhor estabilidade do sistema de espuma, formação de células abertas e maior capacidade de suporte de carga de espuma. Eles também aumentam a taxa de gelificação inicial da espuma, reduzindo a quantidade necessária de catalisador, e conferem à espuma propriedades retardadoras de chama, permitindo que o produto final alcance resistência à chama autoextinguível, mesmo sem adição de retardadores de chama.

No entanto, o elevado custo de produção dos polióis de poliureia limitou a sua aplicação, resultando num volume de produção relativamente baixo.

Outro tipo de poliéter poliol modificado, chamado PIPA, é criado pela reação de poliéter polióis com trietanolamina (TEA) em 20°C, depois adicionando rapidamente TDI para formar poliéter polióis modificados com poliuretano. A reação, catalisada pelo dilaurato de dibutilestanho, completa-se dentro de 3–5 minutos. A quantidade de isocianato adicionada é geralmente inferior à necessária para reagir com grupos hidroxila de TEA, com uma proporção típica de TEA/TDI de aproximadamente 1:1.