Vad är en polyuretanHärdningsmedel?
Inom polyuretanindustrin används termen "härdare" flitigt men missförstås ofta. Olika tillverkare, formulerare och slutanvändare kan använda samma term för att beskriva olika material. Som ett resultat uppstår ofta förvirring när man diskuterar polyuretansystem.
Ur ett praktiskt perspektiv kan vilken komponent som helst som hjälper ett polyuretanmaterial att härda och omvandlas från en vätska till ett fast ämne kallas härdare. Men ur kemisk synvinkel är definitionen mer specifik.
En polyuretanhärdare är den reaktiva komponenten som deltar i tvärbindningsreaktionen och bildar det tre-dimensionella polymernätverket som ansvarar för materialets slutliga mekaniska egenskaper.
För att förstå härdarens roll måste man först förstå hur polyuretan bildas.
Hur härdar polyuretan?
Polyuretanmaterial produceras genom reaktion av isocyanatgrupper (-NCO) med föreningar innehållande aktivt väte-, främst hydroxylgrupper (-OH) eller aminogrupper (-NH₂).
Under denna reaktion blir enskilda molekyler kemiskt sammanlänkade, vilket skapar ett polymernätverk. Denna process omvandlar materialet från ett flytande eller halv{1}}flytande tillstånd till en fast elastomer, beläggning, lim, skum eller tätningsmedel.
Komponenten som reagerar med huvudhartset och skapar detta nätverk kallas vanligtvis härdare.
När isocyanater fungerar som härdningsmedel?
Det vanligaste polyuretansystemet är två-polyuretanformuleringen.
I dessa system:
Komponent A består huvudsakligen av polyeterpolyoler eller polyesterpolyoler.
Komponent B består av isocyanater såsom MDI, TDI, HDI eller IPDI.
Polyolkomponenten fungerar som det primära hartset, medan isocyanatkomponenten reagerar med hydroxylgrupper för att skapa polyuretanbindningar och tvärbindningar.
I denna formulering anses isocyanatkomponenten vara härdaren.
Det är därför som B-komponenten i polyuretanbeläggningar, lim, golvmaterial och vattentätningssystem brukar kallas polyuretanhärdaren eller polyuretanhärdaren.
När polyoler eller aminer fungerar som härdningsmedel?
I vissa polyuretansystem är situationen den omvända.
Många gjutna polyuretan-elastomersystem använder NCO--terminerade polyuretanprepolymerer som huvudkomponent. Dessa prepolymerer innehåller redan överskott av isocyanatgrupper och kräver därför föreningar innehållande aktivt väte för att fullborda härdningsprocessen.
Prepolymeren fungerar som basharts, medan polyol- eller aminkomponenten tjänar som härdare.
Till exempel kallas MOCA, DETDA, BDO och andra kedjeförlängare ofta som härdare vid tillverkning av gjuten polyuretanelastomer eftersom de reagerar med den NCO-terminerade prepolymeren och fullbordar tvärbindningsnätverket.
Huruvida ett material anses vara härdare beror därför på dess roll i formuleringen snarare än dess kemiska identitet.
En annan källa till förvirring är skillnaden mellan härdare och katalysatorer.
Även om båda påverkar härdningsprocessen är deras funktioner helt olika.
En polyuretanhärdare deltar direkt i den kemiska reaktionen och blir en del av den slutliga polymerstrukturen. Det bidrar till den färdiga produktens fysikaliska egenskaper, inklusive hårdhet, draghållfasthet, töjning, vidhäftning, kemikaliebeständighet, vattenbeständighet och hållbarhet.
En polyuretankatalysator blir däremot inte en del av polymernätverket. Dess primära funktion är att påskynda eller reglera reaktionshastigheten.
Vanliga polyuretankatalysatorer inkluderar: organotinkatalysatorer, vismutkatalysatorer, tertiära aminkatalysatorer, metallkarboxylater
Katalysatorer tillsätts vanligtvis i mycket låga koncentrationer och påverkar huvudsakligen bearbetningsegenskaper som geltid, klibb-fri tid, härdningshastighet och brukstid.
Utan en katalysator kan ett polyuretansystem fortfarande härda, även om det går långsammare.
Utan härdare kan polyuretanreaktionen inte fullbordas, och materialet kan förbli flytande eller endast delvis härdat.
Denna grundläggande skillnad belyser varför härdare är strukturella komponenter i polyuretannätverket, medan katalysatorer är bearbetningstillsatser.