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A espuma de poliuretano (espuma PU) consiste principalmente de poliuretano como seu componente principal. As matérias -primas incluem principalmente poliisocianatos e polióis, com a adição de vários aditivos, os mais cruciais dos quais são uma série de agentes espumantes relacionados ao processo de espuma. Esses aditivos levam à produção de uma quantidade significativa de espuma dentro do produto da reação, resultando em produtos de espuma de poliuretano. Este artigo fornece uma breve visão geral das matérias -primas usadas na produção de espuma PU e nos agentes espumantes.



1.polisocianatos


Os poliisocianatos mais usados ​​na produção industrial de espumas de poliuretano incluem
diisocianato de tolueno
(TDI), polimetileno polifenil isocianato (Papi),
diisocianato de difenilmetano
(Mdi) e mdi líquido (l-mdi).



TDI


O TDI é usado principalmente na produção de espumas flexíveis de poliuretano. O MDI possui maior reatividade que o TDI, a 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 fabricação de astastômeros semi-rígidos ou microcelulares microcelulares.


O PAPI, também conhecido como MDI bruto ou MDI polimerizado, geralmente tem um peso molecular médio variando de 30 a 400, com um teor de NCO de 31% a 32%. No campo dos plásticos de espuma, PAPI e PAPI modificado são usados ​​principalmente para produzir várias espumas rígidas de poliuretano, com algumas também usadas na produção de espumas flexíveis de alta repetição, espumas integrais da pele e espumas semi-rígidas. O PAPI pode ser misturado com o TDI para fabricar plásticos de espuma de alta cura e alta repetição.



2. Polietéter e poliolos de poliéster


2.1
Poliéter polióis


Os polieteiros de poliéter usados ​​para produzir espumas flexíveis de poliuretano são geralmente poliéters de baixa função de cadeia longa. Na formulação de espumas flexíveis, a funcionalidade dos poliéters polióis é geralmente entre 2 e 3, com um peso molecular médio variando de 2000 a 6500. Os triols polieteiros são mais comumente usados ​​em espumas flexíveis, normalmente iniciadas com glicerol (propano-1,2,3-triol) e obtidas através da polimerização de abertura do anel com propano ou copolimerização de 1,2-epoxi, caindo dentro da faixa de 3 a 7.000.



Poliéter polióis


Os poliéteis de alta atividade são usados ​​principalmente para espumas flexíveis de alta repetição e podem ser usados ​​na produção de espumas semi-rígidas e outros produtos de espuma. Alguns dióis de poliéter podem ser usados ​​como materiais auxiliares, misturados com triolos polieteiros em formulações de espuma flexíveis. Os polióis poliéter de baixa insaturação e alto peso molecular são usados ​​para a produção de espumas macias, reduzindo a quantidade de TDI necessária.


Os poliéters polióis utilizados em formulações de espuma rígida são geralmente polióis de poliéter de alta função e alto valor hidroxil para obter reticulação e rigidez suficientes. O valor hidroxil dos poliéters polióis para formulações de espuma rígida está normalmente na faixa de 350 a 650 mg de koh/g, com uma funcionalidade média de 3 ou superior. As formulações de espuma rígida geralmente usam uma combinação de dois tipos de poliéter poliéticos, com um valor médio de hidroxila de cerca de 4000 mg de koh/g.


As formulações de espuma semi-rígidas geralmente usam alguns poliéters de alto peso molecular, especialmente triolos de poliéter de alta atividade, e alguns polióis poliéteris de alta função e de baixo peso molecular a partir de formulações de espuma rígida.

2.2 Polióis do poliário


Polióis de poliéster alifáticos de baixa viscosidade, como dióis adipados de hexanodiol com um valor hidroxil de aproximadamente 56 mg de koh/g ou poliolos de poliéster ligeiramente ramificados, podem ser usados ​​para produzir espumas flexíveis de poliuretano à base de poliéster. Os poliolos de poliéster têm alta reatividade. Atualmente, a espuma de poliuretano em bloco feita de poliéster é usada apenas em alguns campos, como materiais auxiliares para roupas.



Poliéster Polióis


Os polióis aromáticos poliols, sintetizados a partir de ácidos dicarboxílicos (como anidrido ftálico, ácido tereftálico, etc.) e dióis de moléculas pequenas (como etileno glicol, etc.) ou poliols, são usados ​​para produzir poliureretano espumos rígidos e riganíferos de poliuretano. Os poliolos de poliéster com menor valor hidroxil derivados de anidrido ftálico também podem ser usados ​​para espumas flexíveis de alta repetição, espumas de pele integral, espumas semi-rígidas e materiais de poliuretano sem espuma.

2.3
Polymer Polyols


Polymer polyols, incluindo estireno rígido, homopolímeros de acrilonitrila, copolímeros e polímeros enxertados, atuam como "preenchimentos" orgânicos para melhorar o desempenho da carga. Os polímeros poliméricos são usados ​​na produção de espumas de bloco flexíveis de alta resistência, espumas de alta repetição, espumas flexíveis termoplásticas, espumas semi-rígidas, espumas de reflexão e produtos moldados por injeção de reação (RIM). Eles podem reduzir a espessura do produto, reduzir a densidade de espuma para reduzir custos, aumentar a abertura de células plásticas de espuma e transmitir propriedades retardantes da chama aos produtos.



Polymer Polyols


Os poliúrea poliureia (dispersões de doutorado) são uma classe especial de polióis modificados por polímero usados ​​em espumas flexíveis de alta repetição, espumas semi-rígidas 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 de poliéster à base de resinina e polinders de polímero. Estes não são descritos em detalhes neste artigo.


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Poliéter Poliol: Valor Hidroxila 36, ​​Hidroxila Primária > 65%, 60%.


Poliol Polimérico: Valor Hidroxila 28, Copolímero 20%, 40%.


Água: 3%.


80TDI e MDI Polimérico (Viscosidade 300mpa): 80:20.


T12: 0.025%.


A33: 0.4%.


Óleo de silicone HR-3: 1%.


Reticulador HA-1: 6%.


Éter di(b-dimetilaminoetílico): 0,15%.

Hidróxido de Alumínio


Também conhecida como alumina hidratada. O hidróxido de alumínio usado como retardador de fogo é principalmente alumina tri-hidratada. Aparece como um pó cristalino fino branco com um tamanho médio de partícula de 1-20 micrômetros. Sua densidade relativa é 2,42, o índice de refração é 1,57 e o pH da pasta a 30% é 9,5-10,5. A temperatura de início da desidratação é de 200 graus Celsius, com um calor de absorção de 2,0 KJ/G.


Durante a combustão, libera grande quantidade de água quimicamente combinada, absorve quantidade considerável de calor, retarda a taxa de degradação térmica do polímero, reduz a temperatura da superfície do material, retarda e suprime a combustão do substrato. Irá gerar grande quantidade de vapor na superfície do substrato, diluindo o oxigênio na zona de combustão, reduzindo a concentração de fumaça e gases inflamáveis ​​tóxicos. O óxido de alumínio gerado durante a combustão pode promover a formação de uma camada protetora carbonizada na superfície do polímero.



Melamina


Comumente conhecido como melamina, é um cristal monoclínico branco de baixa toxicidade, não inflamável e com ponto de fusão de 354 graus Celsius. Sofre sublimação endotérmica e rápida decomposição sob alta temperatura. Em temperaturas entre 250-450 graus Celsius, pode absorver uma grande quantidade de calor e liberar nitrogênio durante a decomposição, diminuindo a taxa de combustão do material. Ao mesmo tempo, forma uma camada de barreira carbonizada na superfície do substrato, atuando como retardador de fogo. No entanto, existem alguns problemas de dispersão, por isso precisa ser usado em combinação. Quando usado como retardador de fogo, a decomposição em alta temperatura pode produzir gás tóxico cianeto.



Retardador de Chama Organofosforado


Tris(1,3-dicloro-2-propil)fosfato (TDCPP)


Um líquido viscoso transparente amarelo pálido. Contém 7,2% de fósforo e 49,4% de cloro, com ponto de fulgor de 251,7 graus Celsius, ponto de ignição de 282 graus Celsius e temperatura de combustão espontânea de 514 graus Celsius. Começa a se decompor a 230 graus Celsius e é solúvel em álcoois, benzeno, tetracloreto de carbono, etc. Quando utilizado a 5%, pode atingir propriedades autoextinguíveis e, a 10%, pode tornar o material autoextinguível ou não inflamável, além de possuir resistência à água, resistência à luz e propriedades antiestáticas.



Poliol Poliéter Retardante de Fogo


1. Ingredientes da Fórmula:


Poliéter poliol 3050: Mn3000;


Poliol poliéter retardador de chama: valor de hidroxila 28, fração de massa sólida retardante de chama 23%;


Óleo de silicone: L580


Solução de trietilenodiamina: Fração de massa 33%;


Solução de octoato de estanho: Fração de massa 33%;


TDI: Classe industrial

Condições de teste:


1. A espuma rápida é retirada do centro da espuma, enquanto amostras de espuma moldada são retiradas da parte central ou para testes de amostra inteira.


2. A espuma recém -feita deve ser amadurecida por 72 horas em seu estado natural antes da amostragem. As amostras devem ser colocadas em um ambiente constante de temperatura e umidade (conforme GB/T2918: 23±2 ℃, umidade relativa 50±5%).



Densidade

: Densidade = massa (kg) / volume (m3)



Dureza

: Deflexão da carga de indentação (ILD), deflexão da carga de compressão (CLD)


A principal diferença entre esses dois métodos de teste é a área de carregamento do plástico de espuma. No teste de ILD, a amostra é submetida a uma área compactada de 323 cm2, enquanto em CLD toda a amostra é compactada. Aqui, discutiremos apenas o método de teste de ILD.


No teste de ILD, o tamanho da amostra é de 38*38*50mm, com um diâmetro da cabeça de teste de 200 mm (com um canto redondo de r = 10 na borda inferior) e uma placa de suporte com orifícios de 6 mm espaçados 20 mm de distância. A velocidade de carregamento da cabeça de teste é (100±20) mm/min. Inicialmente, uma pressão de 5N é aplicada como ponto zero, a amostra é compactada para 70% de sua espessura no ponto zero e descarregada na mesma velocidade. Esse carregamento e descarregamento são repetidos três vezes como pré-carregamento e depois comprimidos imediatamente na mesma velocidade. As espessuras de compressão são 25±1% e 65±1%. Depois de atingir a deformação, mantenha -se para 30±1s e registre o valor de indentação relativo. O valor registrado é a dureza da indentação nesse nível de compressão.


Além disso, 65% ILD / 25% ILD = taxa de compressão, que é uma medida do conforto da espuma.



Força de tração, alongamento no intervalo

: Refere -se à tensão de tração máxima aplicada durante o teste de tração até a fratura e o alongamento percentual da amostra na fratura.


Resistência à tração = carga na fratura / área de seção transversal original da amostra


Alongamento no rompimento = (distância de fratura - distância original) / distância original * 100%



Força de rasgo

: Mede a resistência do material a rasgar aplicando força de rasgo especificada em uma amostra de forma definida.


Tamanho da amostra: 150*25*25mm (GB/T 10808), com a direção da espessura da amostra como a direção da ascensão da espuma. Uma incisão de 40 mm de comprimento é feita ao longo da direção da espessura (direção da ascensão da espuma) no centro de uma extremidade da amostra. Meça a espessura ao longo da direção da espessura da amostra, abra a amostra e prenda -a no acessório da máquina de teste. Aplique carga a uma velocidade de 50 a 20 mm/min, usando uma lâmina para cortar a amostra, mantendo a lâmina na posição central. Registre o valor máximo quando a amostra quebrar ou rasgar a 50 mm.


Força de rasgo = valor máximo de força (n) / espessura média da amostra (cm)


Geralmente, três amostras são testadas e a média aritmética é tomada.



Resiliência

: Mede o desempenho da rebote da espuma, permitindo que um determinado diâmetro, a bola de aço em peso caia livremente na superfície da amostra de plástico de espuma a partir de uma altura especificada. A proporção da altura do rebote e a altura da queda da bola de aço indica a resiliência da espuma.


Requisitos de teste: Tamanho da amostra 100*100*50mm, a direção da gota de bola deve ser consistente com a direção do uso de espuma. O tamanho da bola de aço é ∮164mm, peso 16,3g e cai de uma altura de 460 mm.


Taxa de resiliência = altura da rebote da bola de aço / altura da queda de aço * 100%


Nota: As amostras devem ser horizontais, a bola de aço deve ser fixada antes da queda (estática), cada amostra é testada três vezes com intervalos de 20 anos e o valor máximo é registrado.



Deformação permanente de compressão

: Em um ambiente constante, a amostra de material de espuma é mantida sob deformação constante por um determinado período e, em seguida, é permitido se recuperar por um período de tempo, observando o efeito da deformação na espessura da amostra. A proporção da diferença entre a espessura inicial e a espessura final da amostra e a espessura inicial representa a deformação permanente da compressão do plástico de espuma.


Deformação permanente de compressão = (espessura inicial da amostra - espessura final da amostra) / espessura inicial da amostra * 100



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Densidade:


A. As espumas flexíveis de PU com alta densidade possuem muitos poros pequenos, parecendo mais cheias. Porém, quanto maior a densidade, menor será a absorção de água.


B. Geralmente, as espumas flexíveis de PU com alta densidade também apresentam alta dureza, mas não está descartado que algumas espumas de alta densidade possam adicionar aditivos supermacios, tornando a esponja muito macia. Portanto, espumas flexíveis de PU da mesma densidade podem apresentar diferentes graus de maciez ou dureza.


C. Espumas de alta densidade são frequentemente usadas para algodão absorvente de som, almofadas de sofá, materiais de embalagem macios, etc. Espumas de média e baixa densidade são geralmente usadas para materiais de proteção.



Resiliência:


A. Espumas de recuperação lenta, também conhecidas como espumas inertes, espumas viscoelásticas, espumas com sensação de pressão zero, etc. As espumas de recuperação lenta têm uma estrutura em "favo de mel", de modo que não podem retornar rapidamente à sua forma original após serem comprimidas.


B. Características das espumas de recuperação lenta: boa absorção de água, desempenho de isolamento acústico; forte tenacidade, alta resistência à tração, boa absorção de choque e desempenho de amortecimento; bom isolamento térmico e isolamento térmico, pode suportar frio e calor intensos.


C. As espumas de alto rebote têm uma mistura de tamanhos de poros, diferentes espessuras de esqueleto e uma alta taxa de furos abertos. Quando comprimidos, produzem forças de ricochete com diferentes forças de apoio em diferentes estados de deformação.


D. As espumas de alto rebote têm resiliência e respirabilidade super fortes; excelente desempenho antifadiga e retardador de chama; a sensação é semelhante à superfície do látex.