Réactions chimiques de base de la mousse de polyuréthane
Le polyuréthane est parfois appelé PU, qui est l'abréviation de polyuréthane. Comme son nom l'indique, il tire son nom de l'uréthane formé par la réaction d'un isocyanate et d'un composé hydroxyle comme maillon de chaîne caractéristique. Mais en fait, il existe de nombreuses réactions chimiques impliquées dans le polyuréthane, en particulier la mousse de polyuréthane, et il n'y a pas beaucoup de réactions principales qui ont vraiment une influence. La plupart des réactions chimiques du polyuréthane sont liées aux propriétés chimiques de l'isocyanate NCO dans les isocyanates. NCO peut non seulement réagir avec des composés hydroxylés pour former des carbamates, mais également réagir avec d'autres composés "à hydrogène actif" pour former différentes liaisons chimiques. Modifiant ainsi la structure de la liaison chimique et les propriétés matérielles du polyuréthane.
Le groupe actif de l'isocyanate est l'isocyanate NCO. La structure électronique de NCO montre qu'il a un fort effet de résonance. La réaction habituelle est principalement la réaction d'addition de la double liaison carbone-azote. Les composés à hydrogène actif attaquent d'abord l'atome d'azote de NCO, et d'autres atomes connectés à l'hydrogène actif sont ajoutés à l'atome de carbone du groupe isocyanate carbonyle. Le composé à hydrogène actif fait référence à un composé qui peut remplacer un atome d'hydrogène par du sodium métallique, comprenant principalement des alcools contenant des hydroxyles, des amines contenant des amino, de l'eau, etc.
Les principales réactions du polyuréthane peuvent être divisées en réaction de polymérisation, réaction de moussage et réaction de réticulation selon leurs fonctions.
1. Polymérisation
C'est (1) la réaction de l'isocyanate et de l'hydroxyle
Le NCO de l'isocyanate réagit avec l'hydroxyle OH de l'alcool (généralement polyéther, polyester ou autre polyol) pour former du polyuréthane.
2. Réaction moussante
la réaction de l'isocyanate et de l'eau
Le NCO de l'isocyanate réagit avec l'eau pour former d'abord de l'acide carbamique instable, qui est ensuite décomposé en amine et en dioxyde de carbone.
3. Réaction de réticulation
Y compris (3) réaction allophanate et (4) réaction biuret
L'hydrogène sur l'atome d'azote du groupe uréthane réagit avec le NCO de l'isocyanate pour former un allophanate. L'hydrogène sur l'atome d'azote du groupe urée dans la diurée réagit avec le groupe isocyanate de l'isocyanate pour former un biuret.
Les deux réactions (3) et (4) ci-dessus sont toutes deux des réactions de réticulation. D'une manière générale, la vitesse de réaction est relativement lente. En l'absence de catalyseur, la réaction doit être effectuée à 110-130 degré . Plus la température est élevée, plus la vitesse de réaction est rapide. De plus, du fait que les lieurs allophanate et biuret ne sont pas très stables, c'est-à-dire que (3) et (4) sont des réactions réversibles.
En résumé, il existe trois types de réactions de base du PU : la réaction (1) est une réaction d'extension de chaîne ou réaction de polymérisation, la réaction (2) est une réaction de génération de gaz ou réaction de moussage, et les réactions (3) et (4) sont réactions de réticulation.
Dans le processus de moussage du PU, ces réactions sont effectuées simultanément à une vitesse relativement élevée, et la plupart des réactions peuvent être achevées en quelques minutes dans des conditions de catalyseur. Enfin, une mousse de polyuréthane de poids moléculaire élevé et d'un certain degré de réticulation est formée.
La réaction de polymérisation et la réaction de réticulation sont les principales réactions dans la formation du squelette de la mousse de polyuréthane, qui peuvent être collectivement appelées la réaction de gel ; tandis que la réaction de moussage est la réaction principale pour l'augmentation du volume du polyuréthane et la formation de la source de gaz de la structure en mousse creuse.
Le développement et l'ajustement de toutes les formulations de mousse de polyuréthane, y compris de nombreux problèmes pratiques dans la production de mousse, sont inséparables de l'équilibre de la réaction de gel et de la réaction de moussage.
