Što je poliuretanSredstvo za stvrdnjavanje?
U industriji poliuretana, pojam "sredstvo za stvrdnjavanje" naširoko se koristi, ali se često pogrešno shvaća. Različiti proizvođači, formulatori i krajnji korisnici mogu koristiti isti izraz za opisivanje različitih materijala. Kao rezultat toga, često dolazi do zabune kada se govori o poliuretanskim sustavima.
Iz praktične perspektive, svaka komponenta koja pomaže poliuretanskom materijalu da se stvrdne i pretvori iz tekućine u krutinu može se nazvati sredstvom za stvrdnjavanje. Međutim, s kemijskog stajališta, definicija je specifičnija.
Poliuretanski otvrdnjavač je reaktivna komponenta koja sudjeluje u reakciji umrežavanja i formira tro-dimenzionalnu polimernu mrežu odgovornu za konačna mehanička svojstva materijala.
Razumijevanje uloge sredstava za stvrdnjavanje zahtijeva prvo razumijevanje kako nastaje poliuretan.
Kako se poliuretan stvrdnjava?
Poliuretanski materijali proizvode se reakcijom izocijanatnih skupina (-NCO) sa spojevima koji sadrže aktivni vodik-, prvenstveno hidroksilnim skupinama (-OH) ili amino skupinama (-NH₂).
Tijekom ove reakcije, pojedinačne molekule postaju kemijski povezane zajedno, stvarajući polimernu mrežu. Ovaj proces pretvara materijal iz tekućeg ili polu-tekućeg stanja u čvrsti elastomer, premaz, ljepilo, pjenu ili brtvilo.
Komponenta koja reagira s glavnom smolom i stvara ovu mrežu općenito se naziva sredstvom za stvrdnjavanje.
Kada izocijanati djeluju kao sredstva za stvrdnjavanje?
Najčešći poliuretanski sustav je dvo-komponentna poliuretanska formulacija.
U ovim sustavima:
Komponenta A sastoji se uglavnom od polieter poliola ili poliester poliola.
Komponenta B se sastoji od izocijanata kao što su MDI, TDI, HDI ili IPDI.
Poliolna komponenta služi kao primarna smola, dok izocijanatna komponenta reagira s hidroksilnim skupinama stvarajući poliuretanske veze i poprečne veze.
U ovoj formulaciji, izocijanatna komponenta se smatra sredstvom za stvrdnjavanje.
To je razlog zašto se u poliuretanskim premazima, ljepilima, podnim materijalima i hidroizolacijskim sustavima, B komponenta obično naziva poliuretanski otvrdnjavač ili poliuretanski učvršćivač.
Kada polioli ili amini djeluju kao sredstva za stvrdnjavanje?
U nekim poliuretanskim sustavima situacija je obrnuta.
Mnogi sustavi lijevanog poliuretanskog elastomera koriste NCO{0}}terminirane poliuretanske prepolimere kao glavnu komponentu. Ovi predpolimeri već sadrže višak izocijanatnih skupina i stoga zahtijevaju spojeve koji sadrže aktivni vodik za dovršetak procesa stvrdnjavanja.
Predpolimer djeluje kao osnovna smola, dok poliolna ili aminska komponenta služi kao sredstvo za stvrdnjavanje.
Na primjer, MOCA, DETDA, BDO i drugi produživači lanca često se nazivaju sredstvima za stvrdnjavanje u proizvodnji lijevanog poliuretanskog elastomera jer reagiraju s NCO-terminiranim predpolimerom i dovršavaju umrežujuću mrežu.
Stoga, hoće li se materijal smatrati sredstvom za stvrdnjavanje ovisi o njegovoj ulozi unutar formulacije, a ne o njegovom kemijskom identitetu.
Još jedan izvor zabune je razlika između otvrdnjavača i katalizatora.
Iako obje utječu na proces stvrdnjavanja, njihove su funkcije potpuno različite.
Poliuretanski otvrdnjavač izravno sudjeluje u kemijskoj reakciji i postaje dio konačne strukture polimera. Doprinosi fizičkim svojstvima gotovog proizvoda, uključujući tvrdoću, vlačnu čvrstoću, istezanje, adheziju, kemijsku otpornost, vodootpornost i trajnost.
Nasuprot tome, poliuretanski katalizator ne postaje dio polimerne mreže. Njegova primarna funkcija je ubrzati ili regulirati brzinu reakcije.
Uobičajeni poliuretanski katalizatori uključuju: organokositrene katalizatore, bizmutove katalizatore, katalizatore tercijarnog amina, metalne karboksilate
Katalizatori se obično dodaju u vrlo niskim koncentracijama i uglavnom utječu na karakteristike obrade kao što su vrijeme geliranja, vrijeme-oslobađanja od ljepljivosti, brzina stvrdnjavanja i vrijeme upotrebe.
Bez katalizatora, poliuretanski sustav se ipak može stvrdnjavati, iako sporije.
Bez sredstva za stvrdnjavanje, reakcija poliuretana ne može biti dovršena, a materijal može ostati tekući ili samo djelomično stvrdnuti.
Ova temeljna razlika naglašava zašto su sredstva za stvrdnjavanje strukturne komponente poliuretanske mreže, dok su katalizatori aditivi za obradu.