Reazzjonijiet Kimiċi Bażiċi tal-Fowm tal-Polyurethane
Il-polyurethane kultant jissejjaħ PU, li hija l-abbrevjazzjoni tal-polyurethane. Kif jissuġġerixxi l-isem, huwa msemmi wara l-urethane iffurmat mir-reazzjoni tal-isocyanate u l-kompost tal-hydroxyl bħala l-katina karatteristika tiegħu. Iżda fil-fatt, hemm ħafna reazzjonijiet kimiċi involuti fil-polyurethane, speċjalment fowm tal-polyurethane, u m'hemmx ħafna reazzjonijiet ewlenin li huma verament influwenti. Ħafna mir-reazzjonijiet kimiċi tal-polyurethane huma relatati mal-proprjetajiet kimiċi tal-isocyanate NCO fl-isocyanates. NCO jista 'mhux biss jirreaġixxi ma' komposti hydroxyl biex jifforma carbamates, iżda jirreaġixxi wkoll ma 'komposti oħra ta' "idroġenu attiv" biex jiffurmaw rabtiet kimiċi differenti. B'hekk tinbidel l-istruttura tal-bonds kimiċi u l-proprjetajiet tal-materjal tal-polyurethane.
Il-grupp attiv ta 'isocyanate huwa isocyanate NCO. L-istruttura elettronika ta 'NCO turi li għandha effett ta' reżonanza qawwija. Ir-reazzjoni tas-soltu hija prinċipalment ir-reazzjoni ta 'żieda ta' rabta doppja tal-karbonju-nitroġenu. Komposti bl-idroġenu attiv l-ewwel jattakkaw l-atomu tan-nitroġenu ta 'NCO, u atomi oħra konnessi mal-idroġenu attiv huma miżjuda mal-atomu tal-karbonju tal-grupp tal-karbonil isocyanate. Il-kompost tal-idroġenu attiv jirreferi għal kompost li jista 'jissostitwixxi atomu tal-idroġenu b'sodju metalliku, prinċipalment inklużi alkoħol li fihom hydroxyl, amini li fihom amino, ilma, u simili.
Ir-reazzjonijiet ewlenin tal-polyurethane jistgħu jinqasmu f'reazzjoni ta 'polimerizzazzjoni, reazzjoni ta' ragħwa u reazzjoni ta 'cross-linking skond il-funzjonijiet tagħhom.
1. Polimerizzazzjoni
Jiġifieri (1) ir-reazzjoni ta 'isocyanate u hydroxyl
L-NCO tal-isocyanate jirreaġixxi mal-hydroxyl OH tal-alkoħol (ġeneralment polyether, polyester jew polyol ieħor) biex jifforma polyurethane.
2. Reazzjoni tar-ragħwa
ir-reazzjoni ta 'isocyanate u ilma
L-NCO tal-isocyanate jirreaġixxi mal-ilma biex jifforma aċidu karboniku instabbli l-ewwel, li mbagħad jiġi dekompost f'amina u dijossidu tal-karbonju.
3. Reazzjoni ta 'cross-linking
Inklużi (3) reazzjoni allophanate u (4) reazzjoni biuret
L-idroġenu fuq l-atomu tan-nitroġenu tal-grupp ta ' l-urethane jirreaġixxi ma ' l-NCO ta ' l-isocyanate biex jiffurmaw allophanate. L-idroġenu fuq l-atomu tan-nitroġenu tal-grupp tal-urea fid-diurea jirreaġixxi mal-grupp tal-isocyanate tal-isocyanate biex jifforma biuret.
Iż-żewġ reazzjonijiet ta' hawn fuq (3) u (4) huma t-tnejn reazzjonijiet ta' cross-linking. B'mod ġenerali, ir-rata ta 'reazzjoni hija relattivament bil-mod. Fin-nuqqas ta' katalizzatur, ir-reazzjoni għandha titwettaq fi 110-130 grad . Aktar ma tkun għolja t-temperatura, iktar tkun mgħaġġla r-rata ta 'reazzjoni. Barra minn hekk, minħabba li l-allophanate u l-linkers tal-biuret mhumiex stabbli ħafna, jiġifieri (3) u (4) huma reazzjonijiet riversibbli.
Fil-qosor, hemm tliet tipi ta 'reazzjonijiet bażiċi ta' PU: reazzjoni (1) hija reazzjoni ta 'estensjoni tal-katina jew reazzjoni ta' polimerizzazzjoni, reazzjoni (2) hija reazzjoni ta 'ġenerazzjoni ta' gass jew reazzjoni ta 'ragħwa, u reazzjonijiet (3) u (4) huma reazzjonijiet ta' cross-linking.
Fil-proċess tar-ragħwa tal-PU, dawn ir-reazzjonijiet jitwettqu simultanjament b'veloċità relattivament għolja, u ħafna mir-reazzjonijiet jistgħu jitlestew fi żmien ftit minuti taħt kundizzjonijiet ta 'katalist. Fl-aħħarnett, hija ffurmata fowm tal-polyurethane ta 'piż molekulari għoli u ċertu grad ta' crosslinking.
Ir-reazzjoni tal-polimerizzazzjoni u r-reazzjoni ta 'crosslinking huma r-reazzjonijiet ewlenin fil-formazzjoni tal-iskeletru tal-fowm tal-polyurethane, li tista' tissejjaħ kollettivament bħala r-reazzjoni tal-ġel; filwaqt li r-reazzjoni tar-ragħwa hija r-reazzjoni ewlenija għaż-żieda tal-volum tal-polyurethane u l-formazzjoni tas-sors tal-gass tal-istruttura tal-fowm vojta.
L-iżvilupp u l-aġġustament tal-formulazzjonijiet kollha tal-fowm tal-polyurethane, inklużi ħafna problemi prattiċi fil-produzzjoni tal-fowm, huma inseparabbli mill-bilanċ tar-reazzjoni tal-ġel u r-reazzjoni tar-ragħwa.
