Pagrindinės poliuretano putų cheminės reakcijos
Poliuretanas kartais vadinamas PU, kuris yra poliuretano santrumpa. Kaip rodo pavadinimas, jis pavadintas pagal uretaną, kurį sudaro izocianato ir hidroksilo junginio reakcija, kaip būdingą grandinės grandį. Tačiau iš tikrųjų yra daug cheminių reakcijų, susijusių su poliuretanu, ypač poliuretano putomis, ir nėra daug pagrindinių reakcijų, kurios yra tikrai įtakingos. Dauguma poliuretano cheminių reakcijų yra susijusios su izocianato NCO cheminėmis savybėmis izocianatuose. NCO gali ne tik reaguoti su hidroksilo junginiais, kad susidarytų karbamatai, bet ir reaguoti su kitais "aktyvaus vandenilio" junginiais, kad sudarytų skirtingus cheminius ryšius. Taip keičiant poliuretano cheminių jungčių struktūrą ir medžiagų savybes.
Aktyvi izocianato grupė yra izocianato NCO. Nco elektroninė struktūra rodo, kad ji turi stiprų rezonansinį poveikį. Įprasta reakcija daugiausia yra anglies ir azoto dvigubos jungties papildoma reakcija. Junginiai su aktyviu vandeniliu pirmiausia atakuoja NCO azoto atomą, o kiti atomai, prijungti prie aktyvaus vandenilio, pridedami prie izocianato karbonilo grupės anglies atomo. Aktyvus vandenilio junginys reiškia junginį, kuris gali pakeisti vandenilio atomą metaliniu natriu, daugiausia įskaitant hidroksilo turinčius alkoholius, amino turinčius aminus, vandenį ir pan.
Pagrindinės poliuretano reakcijos gali būti suskirstytos į polimerizacijos reakciją, putojančią reakciją ir kryžminę reakciją pagal jų funkcijas.
1. Polimerizacija
Tai yra (1) izocianato ir hidroksilo reakcija
Izocianato NCO reaguoja su alkoholio hidroksil OH (paprastai polieteriu, poliesteriu ar kitu polioliu) ir sudaro poliuretaną.
2. Putojanti reakcija
izocianato ir vandens reakcija
Izocianato NCO reaguoja su vandeniu, kad pirmiausia susidarytų nestabili karbaminė rūgštis, kuri po to suskaidoma į aminą ir anglies dioksidą.
3. Kryžminė reakcija
Įskaitant 3) alofanato reakciją ir 4) biureto reakciją
Vandenilis ant uretano grupės azoto atomo reaguoja su izocianato NCO, kad susidarytų alofanatas. Diurea karbamido grupės azoto atomo vandenilis reaguoja su izocianato izocianato izocianato izocianato grupe, kad susidarytų biuretas.
Pirmiau minėtos dvi reakcijos (3) ir 4) yra kryžminės reakcijos. Apskritai, reakcijos greitis yra gana lėtas. Jei katalizatoriaus nėra, reakcija turėtų būti atliekama 110–130 °C temperatūroje. Kuo aukštesnė temperatūra, tuo greitesnis reakcijos greitis. Be to, kadangi alopfanato ir biureto jungtys nėra labai stabilios, ty (3) ir (4) yra grįžtamos reakcijos.
Apibendrinant galima pasakyti, kad yra trijų tipų pagrindinės PU reakcijos: reakcija (1) yra grandinės pratęsimo reakcija arba polimerizacijos reakcija, reakcija (2) yra dujų generavimo reakcija arba putojanti reakcija, o reakcijos (3) ir 4) yra kryžminės reakcijos.
PU putojimo procese šios reakcijos atliekamos vienu metu santykinai dideliu greičiu, o dauguma reakcijų gali būti baigtos per kelias minutes katalizatoriaus sąlygomis. Galiausiai susidaro didelės molekulinės masės poliuretano putos ir tam tikras kryžminio susiejimo laipsnis.
Polimerizacijos reakcija ir kryžminė reakcija yra pagrindinės reakcijos formuojant poliuretano putų skeletą, kuris gali būti bendrai vadinamas gelio reakcija; o putojimo reakcija yra pagrindinė reakcija į poliuretano tūrio padidėjimą ir tuščiavidurių putų struktūros dujų šaltinio susidarymą.
Visų poliuretano putų formulių kūrimas ir reguliavimas, įskaitant daugelį praktinių putų gamybos problemų, yra neatskiriamas nuo gelio reakcijos ir putojančios reakcijos pusiausvyros.
