Co je to polyuretanVytvrzovací činidlo?
V průmyslu polyuretanů je termín "vytvrzovací činidlo" široce používaný, ale často nepochopený. Různí výrobci, formulátoři a koncoví uživatelé mohou používat stejný termín k popisu různých materiálů. V důsledku toho často dochází při diskusích o polyuretanových systémech k nejasnostem.
Z praktického hlediska může být jakákoliv složka, která pomáhá polyuretanovému materiálu vytvrzovat a přeměňovat se z kapaliny na pevnou látku, nazývána vytvrzovacím činidlem. Z chemického hlediska je však definice konkrétnější.
Polyuretanové vytvrzovací činidlo je reaktivní složka, která se účastní zesíťovací reakce a tvoří trojrozměrnou polymerní síť odpovědnou za konečné mechanické vlastnosti materiálu.
Pochopení role vytvrzovacích činidel vyžaduje nejprve pochopit, jak vzniká polyuretan.
Jak polyuretan vytvrzuje?
Polyuretanové materiály se vyrábějí reakcí isokyanátových skupin (-NCO) se sloučeninami obsahujícími aktivní vodík-, především hydroxylovými skupinami (-OH) nebo aminoskupinami (-NH₂).
Během této reakce se jednotlivé molekuly chemicky spojují a vytvářejí polymerní síť. Tento proces přemění materiál z kapalného nebo polo{1}}kapalného stavu na pevný elastomer, povlak, lepidlo, pěnu nebo tmel.
Složka, která reaguje s hlavní pryskyřicí a vytváří tuto síť, se obecně nazývá vytvrzovací činidlo.
Když izokyanáty působí jako tužidla?
Nejběžnějším polyuretanovým systémem je dvou{0}}složkové polyuretanové složení.
V těchto systémech:
Složka A sestává převážně z polyetherpolyolů nebo polyesterpolyolů.
Složka B se skládá z izokyanátů, jako jsou MDI, TDI, HDI nebo IPDI.
Polyolová složka slouží jako primární pryskyřice, zatímco izokyanátová složka reaguje s hydroxylovými skupinami za vzniku polyuretanových vazeb a zesítění.
V této formulaci je izokyanátová složka považována za vytvrzovací činidlo.
To je důvod, proč se v polyuretanových nátěrech, lepidlech, podlahových materiálech a hydroizolačních systémech složka B běžně označuje jako polyuretanové tužidlo nebo polyuretanové tvrdidlo.
Když polyoly nebo aminy působí jako tužidla?
U některých polyuretanových systémů je situace opačná.
Mnoho litých polyuretanových elastomerních systémů používá jako hlavní složku polyuretanové prepolymery zakončené NCO-. Tyto prepolymery již obsahují přebytek isokyanátových skupin, a proto vyžadují sloučeniny obsahující aktivní vodík pro dokončení procesu vytvrzování.
Prepolymer působí jako základní pryskyřice, zatímco polyolová nebo aminová složka slouží jako vytvrzovací činidlo.
Například MOCA, DETDA, BDO a další prodlužovače řetězce jsou často označovány jako vytvrzovací činidla při výrobě litých polyuretanových elastomerů, protože reagují s předpolymerem zakončeným NCO-a doplňují síťovací síť.
Zda je tedy materiál považován za vytvrzovací činidlo, závisí spíše na jeho úloze ve formulaci než na jeho chemické identitě.
Dalším zdrojem nejasností je rozdíl mezi vytvrzovacími činidly a katalyzátory.
Přestože oba ovlivňují proces vytvrzování, jejich funkce jsou zcela odlišné.
Polyuretanové tužidlo se přímo účastní chemické reakce a stává se součástí konečné struktury polymeru. Přispívá k fyzikálním vlastnostem hotového výrobku, včetně tvrdosti, pevnosti v tahu, tažnosti, přilnavosti, chemické odolnosti, voděodolnosti a trvanlivosti.
Naproti tomu polyuretanový katalyzátor se nestává součástí polymerní sítě. Jeho primární funkcí je urychlit nebo regulovat rychlost reakce.
Mezi běžné polyuretanové katalyzátory patří: organotinové katalyzátory, vizmutové katalyzátory, terciární aminové katalyzátory, karboxyláty kovů
Katalyzátory se obvykle přidávají ve velmi nízkých koncentracích a ovlivňují hlavně vlastnosti zpracování, jako je doba gelovatění, doba nelepivosti, rychlost vytvrzování a doba zpracovatelnosti.
Bez katalyzátoru může polyuretanový systém stále vytvrzovat, i když pomaleji.
Bez vytvrzovacího činidla nemůže být polyuretanová reakce dokončena a materiál může zůstat kapalný nebo jen částečně vytvrzený.
Tento zásadní rozdíl zdůrazňuje, proč jsou tužidla strukturálními složkami polyuretanové sítě, zatímco katalyzátory jsou zpracovatelská aditiva.