Mi is pontosan az apoliuretán prepolimer, és miért használják széles körben poliuretán elasztomerekben, bevonatokban, ragasztókban és más alkalmazásokban?
A poliuretán iparban a "prepolimer" és a "prepolimer" általában ugyanazt a fogalmat írják le, bár a "prepolimer" a gyakoribb kifejezés a mindennapi műszaki kommunikációban. A poliuretán-prepolimer egy köztes anyag, amelyet egy poliol, például poliéter vagy poliészter poliol feleslegben lévő diizocianáttal, például MDI-vel vagy TDI-vel történő részleges reagáltatásával állítanak elő.
Az NCO-végződésű poliuretán prepolimer fő jellemzője, hogy a kezdeti reakció után is tartalmaz reaktív izocianát csoportokat (-NCO). Ezek a fennmaradó NCO-csoportok ezt követően reagálhatnak térhálósítószerrel, lánchosszabbítóval, vízzel vagy más reakcióképes komponensekkel, így a végső poliuretán anyag keletkezik.
Egyszerűen fogalmazva, a prepolimer félkész poliuretán anyagnak tekinthető. Ahelyett, hogy az összes nyersanyagot egyszerre hagynánk reagálni, a reakció egy része előre befejeződik. Ez nagyobb ellenőrzést biztosít a gyártóknak a végső feldolgozás és a tulajdonságok felett.
Miért használjunk prepolimert?
Az egyik fő előny a jobb folyamatszabályozás. Ha a diizocianátot közvetlenül reagáltatják poliollal a végső gyártás során, az erősen reaktív rendszert eredményezhet, amelyet nehéz ellenőrizni. Egy prepolimerrel a kezdeti reakció már részben befejeződött, és a fennmaradó reakció szabályozható a keményítőszer megválasztásával és mennyiségével, a hőmérséklettel, a katalizátorral és a feldolgozási körülményekkel.
A prepolimer rendszer praktikusabb feldolgozási ablakot is biztosíthat a keveréshez, gáztalanításhoz és öntéshez. A készítménytől függően a gyártók beállíthatják a reakciósebességet a különböző gyártási folyamatok követelményeinek megfelelően.
Egy másik fontos előny a formulázási rugalmasság. A különböző poliolok és izocianátok kiválasztásával a gyártók különböző keménységű, rugalmasságú, kopásálló, olajálló, hidrolízisálló és egyéb tulajdonságokkal rendelkező poliuretán rendszereket tervezhetnek.
A prepolimerek különböző NCO-tartalommal és viszkozitásúak. Az alacsonyabb NCO-tartalmú rendszerek gyakran viszkózusabbak, és nedvesség hatására keményedő bevonatokban és tömítőanyagokban használhatók, míg a magasabb NCO-tartalmú rendszereket általában kétkomponensű poliuretán rendszerekben használják. A megfelelő NCO-tartalom az alkalmazástól, a térhálósító rendszertől, a viszkozitási követelményektől és a céltulajdonságoktól függ.
Hogyan kell használni a prepolimert?
Például egy 80 Shore A poliuretán henger gyártása során a gyártó először reagáltathat egy poliéter-poliolt egy megfelelő izocianáttal, hogy NCO-végződésű prepolimert állítson elő. A prepolimert ezután kiszámított mennyiségű lánchosszabbítóval vagy keményítőszerrel, például BDO-val vagy MOCA-val kombinálják, a készítménytől függően.
Keverés és szükség esetén vákuumos gáztalanítás után az anyagot öntőformába öntik és szabályozott hőmérsékleti körülmények között kikeményítik. Ezután utókeményítést lehet alkalmazni a kívánt végső mechanikai tulajdonságok és méretstabilitás elérése érdekében.
Azt is fontos megérteni, hogy a prepolimer nem feltétlenül egyetlen tiszta kémiai vegyület. A kereskedelemben kapható prepolimerek tartalmazhatnak el nem reagált izocianátot, izocianát-poliol reakciótermékeket és különböző molekulaszerkezetű oligomer fajtákat.