ตัวแทนการบ่มโพลียูรีเทนคืออะไร?

โพลียูรีเทนคืออะไรตัวแทนการบ่ม?

ในอุตสาหกรรมโพลียูรีเทน คำว่า "สารช่วยบ่ม" มีการใช้กันอย่างแพร่หลายแต่มักเข้าใจผิด ผู้ผลิต ผู้กำหนดสูตร และผู้ใช้ปลายทางแต่ละรายอาจใช้คำเดียวกันเพื่ออธิบายวัสดุที่แตกต่างกัน ด้วยเหตุนี้ จึงเกิดความสับสนบ่อยครั้งเมื่อพูดถึงระบบโพลียูรีเทน

จากมุมมองเชิงปฏิบัติ ส่วนประกอบใดๆ ที่ช่วยให้วัสดุโพลียูรีเทนแข็งตัวและเปลี่ยนจากของเหลวเป็นของแข็งอาจเรียกว่าสารช่วยบ่ม อย่างไรก็ตาม จากมุมมองทางเคมี คำจำกัดความมีความเฉพาะเจาะจงมากขึ้น

สารบ่มโพลียูรีเทนเป็นส่วนประกอบที่ทำปฏิกิริยาซึ่งมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาการเชื่อมขวางและสร้างเครือข่ายโพลีเมอร์สามมิติ-ที่รับผิดชอบคุณสมบัติเชิงกลขั้นสุดท้ายของวัสดุ

การทำความเข้าใจบทบาทของสารช่วยบ่มต้องทำความเข้าใจก่อนว่าโพลียูรีเทนเกิดขึ้นได้อย่างไร

โพลียูรีเทนรักษาได้อย่างไร?

วัสดุโพลียูรีเทนถูกผลิตขึ้นโดยปฏิกิริยาของหมู่ไอโซไซยาเนต (-NCO) กับสารประกอบไฮโดรเจนที่ออกฤทธิ์- ซึ่งส่วนใหญ่เป็นหมู่ไฮดรอกซิล (-OH) หรือหมู่อะมิโน (-NH₂)

ในระหว่างปฏิกิริยานี้ แต่ละโมเลกุลจะเชื่อมโยงทางเคมีเข้าด้วยกัน ทำให้เกิดโครงข่ายพอลิเมอร์ กระบวนการนี้จะเปลี่ยนวัสดุจากสถานะของเหลวหรือกึ่ง-ของเหลวให้เป็นอีลาสโตเมอร์แข็ง สารเคลือบ กาว โฟม หรือสารเคลือบหลุมร่องฟัน

ส่วนประกอบที่ทำปฏิกิริยากับเรซินหลักและสร้างเครือข่ายนี้ โดยทั่วไปเรียกว่าสารบ่ม

เมื่อไอโซไซยาเนตทำหน้าที่เป็นสารบ่ม?

ระบบโพลียูรีเทนที่พบมากที่สุดคือสูตร-ส่วนประกอบโพลียูรีเทนสององค์ประกอบ

ในระบบเหล่านี้:

ส่วนประกอบ A ประกอบด้วยโพลีออลโพลีออลหรือโพลิออลโพลีเอสเตอร์เป็นส่วนใหญ่

ส่วนประกอบ B ประกอบด้วยไอโซไซยาเนต เช่น MDI, TDI, HDI หรือ IPDI

ส่วนประกอบโพลีออลทำหน้าที่เป็นเรซินปฐมภูมิ ในขณะที่ส่วนประกอบไอโซไซยาเนตทำปฏิกิริยากับหมู่ไฮดรอกซิลเพื่อสร้างส่วนต่อประสานและการเชื่อมขวางของโพลียูรีเทน

ในสูตรนี้ ส่วนประกอบไอโซไซยาเนตถือเป็นสารช่วยบ่ม

นี่คือเหตุผลว่าทำไมในการเคลือบโพลียูรีเทน กาว วัสดุปูพื้น และระบบกันซึม ส่วนประกอบ B จึงมักถูกเรียกว่าสารบ่มโพลียูรีเทนหรือสารทำให้แข็งโพลียูรีเทน

เมื่อโพลิออลหรือเอมีนทำหน้าที่เป็นสารบ่ม?

ในระบบโพลียูรีเทนบางระบบ สถานการณ์จะกลับกัน

ระบบโพลียูรีเทนอีลาสโตเมอร์แบบหล่อหลายระบบใช้โพลียูรีเทนพรีโพลีเมอร์ที่ปลายเกลียว NCO- เป็นส่วนประกอบหลัก พรีโพลีเมอร์เหล่านี้มีกลุ่มไอโซไซยาเนตมากเกินไปอยู่แล้ว ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีสารประกอบที่มีไฮโดรเจนที่ออกฤทธิ์เพื่อทำให้กระบวนการบ่มสมบูรณ์

พรีโพลีเมอร์ทำหน้าที่เป็นเรซินพื้นฐาน ในขณะที่ส่วนประกอบโพลิออลหรือเอมีนทำหน้าที่เป็นสารบ่ม

ตัวอย่างเช่น MOCA, DETDA, BDO และตัวขยายโซ่อื่นๆ มักถูกเรียกว่าสารบ่มในการผลิตโพลียูรีเทนอีลาสโตเมอร์แบบหล่อ เนื่องจากพวกมันทำปฏิกิริยากับพรีโพลีเมอร์ที่สิ้นสุดด้วย NCO- และทำให้โครงข่ายการเชื่อมขวางเสร็จสมบูรณ์

ดังนั้น ไม่ว่าวัสดุจะถือว่าเป็นสารช่วยบ่มหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับบทบาทของมันในสูตรมากกว่าเอกลักษณ์ทางเคมีของวัสดุ

แหล่งที่มาของความสับสนอีกประการหนึ่งคือความแตกต่างระหว่างสารบ่มและตัวเร่งปฏิกิริยา

แม้ว่าทั้งสองอย่างจะมีอิทธิพลต่อกระบวนการบ่ม แต่หน้าที่ของพวกมันก็แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง

สารบ่มโพลียูรีเทนมีส่วนร่วมโดยตรงในปฏิกิริยาเคมีและกลายเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างโพลีเมอร์ขั้นสุดท้าย มีส่วนช่วยในคุณสมบัติทางกายภาพของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ได้แก่ ความแข็ง ความต้านทานแรงดึง การยืดตัว การยึดเกาะ ความทนทานต่อสารเคมี ความทนทานต่อน้ำ และความทนทาน

ในทางตรงกันข้าม ตัวเร่งปฏิกิริยาโพลียูรีเทนไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของโครงข่ายโพลีเมอร์ หน้าที่หลักของมันคือเร่งหรือควบคุมอัตราการเกิดปฏิกิริยา

ตัวเร่งปฏิกิริยาโพลียูรีเทนทั่วไป ได้แก่ ตัวเร่งปฏิกิริยาออร์กาโนติน ตัวเร่งปฏิกิริยาบิสมัท ตัวเร่งปฏิกิริยาเอมีนระดับตติยภูมิ โลหะคาร์บอกซิเลต

โดยทั่วไปตัวเร่งปฏิกิริยาจะถูกเติมที่ความเข้มข้นต่ำมากและส่งผลต่อลักษณะการประมวลผลเป็นหลัก เช่น เวลาเจล เวลาว่าง{0}}ในการยึดเกาะ ความเร็วในการรักษา และอายุการใช้งานของหม้อ

หากไม่มีตัวเร่งปฏิกิริยา ระบบโพลียูรีเทนอาจยังคงแข็งตัวได้แม้ว่าจะช้ากว่าก็ตาม

หากไม่มีสารช่วยบ่ม ปฏิกิริยาโพลียูรีเทนจะไม่สามารถเสร็จสิ้นได้ และวัสดุอาจยังคงเป็นของเหลวหรือบ่มเพียงบางส่วนเท่านั้น

ความแตกต่างพื้นฐานนี้เน้นย้ำว่าเหตุใดสารบ่มจึงเป็นส่วนประกอบโครงสร้างของโครงข่ายโพลียูรีเทน ในขณะที่ตัวเร่งปฏิกิริยากำลังประมวลผลสารเติมแต่ง