Mikä on polyuretaaniKovetusaine?
Polyuretaaniteollisuudessa termiä "kovetusaine" käytetään laajalti, mutta se ymmärretään usein väärin. Eri valmistajat, formuloijat ja loppukäyttäjät voivat käyttää samaa termiä kuvaamaan erilaisia materiaaleja. Tämän seurauksena polyuretaanijärjestelmistä puhuttaessa syntyy usein hämmennystä.
Käytännön näkökulmasta mitä tahansa komponenttia, joka auttaa polyuretaanimateriaalia kovettamaan ja muuttumaan nesteestä kiinteäksi, voidaan kutsua koveteeksi. Kuitenkin kemiallisesta näkökulmasta määritelmä on tarkempi.
Polyuretaanikovetusaine on reaktiivinen komponentti, joka osallistuu silloitusreaktioon ja muodostaa kolmiulotteisen polymeeriverkoston, joka vastaa materiaalin lopullisista mekaanisista ominaisuuksista.
Kovetusaineiden roolin ymmärtäminen edellyttää ensin ymmärtämistä, kuinka polyuretaania muodostuu.
Kuinka polyuretaani kovettuu?
Polyuretaanimateriaaleja tuotetaan isosyanaattiryhmien (-NCO) reaktiolla aktiivista vetyä- sisältävien yhdisteiden, pääasiassa hydroksyyliryhmien (-OH) tai aminoryhmien (-NH₂) kanssa.
Tämän reaktion aikana yksittäiset molekyylit kytkeytyvät kemiallisesti yhteen ja muodostavat polymeeriverkoston. Tämä prosessi muuttaa materiaalin nestemäisestä tai puoli{1}}nestemäisestä tilasta kiinteäksi elastomeeriksi, pinnoitteeksi, liima-aineeksi, vaahdoksi tai tiivisteaineeksi.
Komponenttia, joka reagoi päähartsin kanssa ja muodostaa tämän verkoston, kutsutaan yleisesti kovetusaineeksi.
Milloin isosyanaatit toimivat kovetusaineina?
Yleisin polyuretaanijärjestelmä on kaksikomponenttinen{0}}polyuretaanikoostumus.
Näissä järjestelmissä:
Komponentti A koostuu pääasiassa polyeetteripolyoleista tai polyesteripolyoleista.
Komponentti B koostuu isosyanaateista, kuten MDI, TDI, HDI tai IPDI.
Polyolikomponentti toimii primäärisenä hartsina, kun taas isosyanaattikomponentti reagoi hydroksyyliryhmien kanssa muodostaen polyuretaanisidoksia ja ristisidoksia.
Tässä formulaatiossa isosyanaattikomponenttia pidetään kovetusaineena.
Tästä syystä polyuretaanipinnoitteissa, liimoissa, lattiamateriaaleissa ja vedeneristysjärjestelmissä B-komponenttia kutsutaan yleisesti polyuretaanikovettajaksi tai polyuretaanikovetteeksi.
Milloin polyolit tai amiinit toimivat kovetusaineina?
Joissakin polyuretaanijärjestelmissä tilanne on päinvastainen.
Monet valetut polyuretaanielastomeerijärjestelmät käyttävät pääkomponenttina NCO{0}}päätettyjä polyuretaaniesipolymeerejä. Nämä esipolymeerit sisältävät jo ylimäärin isosyanaattiryhmiä ja vaativat siksi aktiivista vetyä sisältäviä yhdisteitä kovetusprosessin loppuun saattamiseksi.
Esipolymeeri toimii perushartsina, kun taas polyoli- tai amiinikomponentti toimii kovettimena.
Esimerkiksi MOCA:ta, DETDA:ta, BDO:ta ja muita ketjunjatkajia kutsutaan usein koveteiksi valettujen polyuretaanielastomeerien tuotannossa, koska ne reagoivat NCO--päätetyn esipolymeerin kanssa ja täydentävät silloitusverkoston.
Siksi se, pidetäänkö materiaalia kovetusaineena, riippuu sen roolista formulaatiossa pikemminkin kuin sen kemiallisesta identiteetistä.
Toinen hämmennyksen lähde on ero kovetusaineiden ja katalyyttien välillä.
Vaikka molemmat vaikuttavat kovettumisprosessiin, niiden toiminnot ovat täysin erilaisia.
Polyuretaanikovetusaine osallistuu suoraan kemialliseen reaktioon ja siitä tulee osa lopullista polymeerirakennetta. Se edistää valmiin tuotteen fysikaalisia ominaisuuksia, mukaan lukien kovuus, vetolujuus, venymä, tarttuvuus, kemiallinen kestävyys, vedenkestävyys ja kestävyys.
Polyuretaanikatalyytti ei sitä vastoin tule osaksi polymeeriverkostoa. Sen ensisijainen tehtävä on nopeuttaa tai säädellä reaktionopeutta.
Yleisiä polyuretaanikatalyyttejä ovat: Organotinakatalyytit, Vismuttikatalyytit, Tertiaariset amiinikatalyytit, Metallikarboksylaatit
Katalyytit lisätään tyypillisesti hyvin pieninä pitoisuuksina, ja ne vaikuttavat pääasiassa prosessointiominaisuuksiin, kuten geeliytymisaikaan, tartunta--vapaaaikaan, kovettumisnopeuteen ja käyttöikään.
Ilman katalyyttiä polyuretaanijärjestelmä voi silti kovettua, vaikkakin hitaammin.
Ilman kovetusainetta polyuretaanireaktiota ei voida saattaa loppuun, ja materiaali voi jäädä nestemäiseksi tai vain osittain kovettunut.
Tämä perustavanlaatuinen ero korostaa, miksi kovetusaineet ovat polyuretaaniverkoston rakenneosia, kun taas katalyytit ovat prosessoinnin lisäaineita.